8.2分析周期性非正弦量（课件）-《电工技术基础与技能》同步教学（苏教版）

模块8 非正弦交流电路 任务二 分析周期性非正弦量 任务三 任务一 认识滤波器 认识非正弦交流电 本模块学习内容 学习目标 任务描述 任务分析 知识链接 任务二 分析周期性非正弦量 频谱 非正弦交流电路的分析计算 谐波分解 任务二学习重点 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 ●了解周期性非正弦量的分析方法。 ●了解周期性非正弦量的简单计算方法。 任务二 分析周期性非正弦量 任务描述 任务分析 ● 我们所认识的周期性非正弦信号具有哪些特性参 数，如何分析、计算？ ● 对于周期性非正弦量有谐波分解和频谱分析等方 法。通过本任务的学习，我们可以掌握周期性非正弦 量的分析方法。 任务二 分析周期性非正弦量 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、谐波分解 如果周期性非正弦波函数f（t）满足狄里赫利条件（函数 在任意有限区间内，具有有限个极值点与不连续点），那么 可将这个周期性非正弦波函数分解为许多不同频率的正 弦量，称为谐波分解或谐波分析。 每一个正弦分量，称为一个谐波分量。与非正弦量同频率 的称为一次谐波（基波）。比基波频率高的统称高次谐波， 它们的频率都是基波的整数倍。频率为基波频率倍数的分别 称为二次谐波、三次谐波、…、 K 次谐波。其中一次、三 次、五次等谐波称为奇次谐波；二次、四次、六次等谐波称 为偶次谐波。 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 在电工技术中常见的几种周期性非正弦波的谐波分解式如 表3-1所示，其他各种周期性非正弦波展开式可查有关手 册，如电工手册、数学手册等。 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 周期性非正弦交流电的波形特点如下： 1. 对称于原点的波形 波形的下半波翻到横轴的上面，再以纵轴为中线向右翻 转则与上半波完全重合的波形。这种波形只含正弦谐波分 量，不含直流分量和余弦谐波分量。 2. 对称于横轴的波形 波形的上半波半个周期与下半波互为镜像的波形。这种 波形只含奇次谐波，不含直流分量和偶次分量。 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 3. 对称于纵轴的波形 波形以纵轴为中线折叠，其左右两半完全重合。这种波 形不含正弦谐波分量，只含直流分量和余弦谐波分量。 二、频谱 对某信号的函数以频率为横轴，以各个频率对应函数的 幅值为纵轴所绘出的线段系称为该函数的频谱。 为了能直观地表明一个周期性非正弦量中各个谐波分量 所占的比重，常采用频谱图表示法。以角频率 ω 为横轴， 以振幅为纵轴，按频率的高低画出表示各次谐波振幅大小 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 的线段，这些线段称为谱线。随角频率分布的图形称为振幅 频谱图，简称为频谱图。 在周期性非正弦量的频谱图中，表示各次谐波幅值谱线的 高低一般是不一样的，谱线越高，表示相应的谐波幅值越 大，对非正弦周期波形的影响程度也越大，即该谐波所占的 比重越大。 常见的周期性非正弦量的频谱图如图3-37、图3-38、图3- 39、图3-40，可以看出频率越高，谱线越低，表示高次谐 波对非正弦周期波形的影响程度越小。所以在近似计算中， 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 我们只要取前几项，包括直流分量、基波及接近基波的高 次谐波，就能够代表周期性非正弦量的主要组成部分。 1. 方波 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 2. 三角波 3. 锯齿波 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 4.正弦整流全波 在实际工作中会遇到波形十分复杂的情况，利用谐波展 开式找出它的频谱是十分困难的。在这些情况下，通常可 用频谱分析仪来确定周期信号的频谱成分。 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 三、非正弦交流电路的分析计算 1.有效值 设周期性非正弦交流电的电流为 上式中　I0——直流分量； I1、I2、…——一次、二次、……谐波的有效值。 其有效值为 同理，若 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 则周期性非正弦交流电的电压有效值为 由此可知，周期性非正弦量的有效值等于它的各次谐波有 效值平方和的平方根。 2.平均值 周期性非正弦量的平均值是一个周期中波形面积的平均值。 如果周期性非正弦量的波形是三角波、锯齿波、方波等用直 线段组成的规则图形，可以用求面积平均值的方法来求平均 值。 任务二 分析周期性非正弦量 知识链接 在波形与横轴所围成的面积中，横轴上方的面积称为正面 积，横轴下方的面积称为负面积。如果在一个周期中，正、 负面积相等，则该波形的平均值为零。但在工程技术中为了 实际的需要，往往用到绝对平均值，即用非正弦量的绝对值