7.3分析复杂负载交流电路（课件）-《电工技术基础与技能》同步教学（苏教版）

模块7 正弦交流电路 任务一 任务二 任务四 任务三 任务五 认识正弦交流电 分析复杂负载交流电路 认识三相交流电路 学习串、并联谐振电路 分析单一参数交流电路 本模块学习内容 学习目标 任务描述 任务分析 知识链接 任务三 分析复杂负载交流电路 分析正弦交流电路的一般方法 电阻、电感、电容并联电路 交流电路中的实际元件 电阻、电感、电容串联电路 任务三学习重点 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 学习目标 ● 理解复阻抗与复导纳的概念，会计算等效复阻抗 与等效复导纳。 ● 理解 RLC 串联电路中总电压与分电压以及电压与 电流的关系。 ● 会计算 RLC 串联电路的电压、电流以及功率。 ●理解 RLC 并联电路中总电流与分电流以及电压与 电流的关系。 ●会计算 RLC 并联电路的电压、电流以及功率。 ●了解功率因数的概念。 任务三 分析复杂负载交流电路 任务描述 ●在实际交流电路中，一般将复杂电路抽象为由单一 参数元件 R、L、C 串、并联组合而成。例如变压器的 线圈可看作由电阻与电感元件组合而成；日光灯可看 作由电阻与电感元件组合而成；单相交流电动机可看 作由电阻元件、电感元件以及电容元件组合而成。那 么在实际交流电路中这些元件可看作是什么连接关 系，它们两端的总电压与各种元件的分电压以及与总 电流之间是什么关系，它们的功率又如何计算呢？ 任务三 分析复杂负载交流电路 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 任务分析 ●由于变压器的线圈匝数很多，因此其线圈电阻就不能 忽略。当在其两端加上交流电时，同一线圈的电阻与电 感所通过的是同一个电流，因此变压器的线圈中，电阻 与电感是串联关系。负载为这种连接关系的交流电路叫 做 RL 串联电路。与前面学习的单一参数负载交流电路 相比，该电路要复杂一些。对于复杂电路，可以利用直 流电路中学过的定律以及分析电路的方法并结合交流电 路的相量来进行分析。通过本任务的学习，我们将学习 分析复杂交流电路的方法以及有关的计算知识。 任务三 分析复杂负载交流电路 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 知识链接 一、分析正弦交流电路的一般方法 1.欧姆定律与基尔霍夫定律的相量形式 （1）欧姆定律的相量形式 由前面学过的纯电阻电路、纯电感电路、纯电容电路欧 姆定律的相量形式，可得到交流电路中欧姆定律的相量形 式为 因此 （2）基尔霍夫定律的相量形式 ① KCL 定律 ② KVL 定律 任务三 分析复杂负载交流电路 知识链接 2.复阻抗的串联与并联 （1）复阻抗的串联 多个复阻抗串联时，其等效复阻抗等于各串联复阻抗之 和，即 （2）复阻抗的并联 多个复阻抗并联时，其等效复阻抗的倒数等于各个并联 复阻抗的倒数之和，即 复阻抗的倒数称为复导纳，用符号Y表示，即 因此 任务三 分析复杂负载交流电路 知识链接 二、电阻、电感、电容串联电路 电阻、电感、电容串联的电路 如图 3-12（a）所示，简称为RLC 串联电路。 总电压与分电压的关系 设电路中电流为 则 任务三 分析复杂负载交流电路 知识链接 根据基尔霍夫电压定律（KVL），总电压为u=uR+uL+uC 。 用相量表示，设 ，如图 3-12（b）所示，则 总电压相量为 可见，总电压相量等于各分电压相量的矢量和。 任务三 分析复杂负载交流电路 知识链接 2.总电压与电流的关系 在RLC串联电路中，纯电阻、 纯电感、纯电容电路的复阻抗 分别为ZR=R,ZL=jXL,ZC=-jXC 则总复阻抗为 任务三 分析复杂负载交流电路 知识链接 因此 因此，|Z|、X、R 可组成三角形，称为阻抗三角形，如图 3-13（b）所示。从图中可以得到总电压与电流的相位差， 即电路的阻抗角为 若X＞0（即XL＞XC）时，φ＞0，电压超前于电流，电路 呈感性，其负载称为感性负载。 若X＜0（即XL＜XC）时，φ＜0，电压滞后于电流，电路 呈容性，其负载称为容性负载。 任务三 分析复杂负载交流电路 知识链接 若X=0（即XL=XC）时，φ=0，电压与电流同相，电路 呈纯阻性，其负载称为阻性负载。此时的电路称为串联谐 振电路，我们将在后面的任务中进行学习。 3.电路的功率 RLC串联电路的瞬时功率是三个元件的瞬时功率之和， 即 在 RLC 串联电路中，只有电阻是耗能元件，电阻消耗的 功率就等于电路中的有功功率，即 交流电路中电感和电容元件要与电源交换能量，因此， 总电路的无功功率就是电感和电容的无功功率之差，即 任务三 分析复杂负载交流电路