模块七 课题二周期性非正弦交流电路的计算分析和课题三滤波器（课件） 《电工基础（第三版）》同步教学（机工版）

《电工基础（第三版）》同步教学（机工版） 中职2024学年高二 周期性非正弦交流电路的计算分析 课题二 教学目标　 1．熟悉非正弦交流电有效值和平均功率的计算方法。 2．了解周期性非正弦交流电路的简单计算方法。 热效应定义：让一周期非正弦交流电和一直流电分别通过一等值电阻，若在相同时间内两者消耗的电能相等，则此直流电的数值就称 为该非正弦交流电的有效值。 周期性非正弦交流电的有效值等于基波及各次谐波有效值平方和的平方根。 一、非正弦交流电有效值的计算 式中的直流分量可看作是零次谐波。 周期性非正弦交流电在一个周期内的平均值等于它的 直流分量，即： EP＝Eｏ　　　UP＝Uｏ　　　 IP＝Iｏ 二、非正弦交流电平均值的计算 直流分量为零的周期性非正弦量在一个周期内的平均值也 为零。有时为了能够说明问题，对这样的周期性非正弦量，就 计算它在半个周期内的平均值。 三、非正弦交流电平均功率的计算 周期性非正弦交流电的有功功率等于直流分量功率和 各次谐波功率之和 或 在周期性非正弦交流电路中，只有相同频率的电压和电流 （包括直流电压和电流）才会产生有功功率。 P＝P0＋P1＋P2＋P3＋… 试求图示单相半波整流电压的有效值和平均值各为多少？ 解题过程 [例7－1] 单相半波整流电压的波形 实质：把非正弦交流电路的计算转化为一系列正弦交流电路的计算。通常采用谐波分析法： 四、周期性非正弦线性交流电路的分析计算 1．首先根据表写出给出的周期性非正弦量的谐波分量表示式， 至于高次谐波取到哪一项，要根据具体问题所需要的精确度而定。 2．分别求出各次谐波电动势（或电压）单独作用时，电路中的谐波电流。 3．最后应用叠加原理，将各次谐波电流进行叠加求得总电流。 电感或电容对不同频率的谐波电流所表现的电抗不同。在 非正弦交流电路中，笼统地讲“阻抗”是没有意义的，必须具体 说明是对哪一次谐波的阻抗。如基波的角频率为ω，电感L对 基波的感抗为XL1＝ωL，对n次谐波的感抗就为 XLn＝nωL ； 电容C对基波的容抗为 ，而对n次谐波的容抗就为 可见，谐波的次数越高，感抗越大，容抗越小。 特别地对直流电流，电感相当于短路，电容相当于开路。 电路如图所示。已知负载电阻R＝2Ω，电路两端电压为 求电流i的谐波分量表达式。 V， [例7－2 ] 解题过程 设加在某二端网络的电压为 通过的电流为 试求电压和电流的有效值、平均值及电路的有功功率。 课题三 滤波器 教学目标 1．了解滤波器的分类方法。 2．了解各类滤波器的作用原理。 3．了解滤波器在电子设备中的应用。 利用电感和电容的电抗随频率变化的特性，由电感和电容组成不同的电路，把它接在输出与输入之间，让某些需要的频率信号顺利通过，而抑制某些不需要的频率信号，电路的这种功能叫滤波，实现这种功能的电路叫滤波器。 电感线圈——通直流阻高频交流 电容支路——通交流隔直流 通带——能通过滤波器的频率范围称为该滤波器的 频率通带，简称通带。 阻带——能被滤波器抑制的频率范围称为频率阻带， 简称阻带。 截止频率——位于通带与阻带交界处的频率称为 截止频率，用fC表示。 抑制高频分量而让低频分量通过的滤波器叫做低通滤波器。 通带范围：0～截止频率fC。 一、低通滤波器 L型低通滤波器 π型低通滤波器 T型低通滤波器 阻止低频分量而让高频分量通过的滤波器叫做高通滤波器。 通带范围：截止频率fC～∞。 二、高通滤波器 L型高通滤波器 π型高通滤波器 T型高通滤波器 工作原理：应用串、并联谐振的特性完成的。 三、带通滤波器 L型带通滤波器 π型带通滤波器 T型带通滤波器 作用： 让频带内的谐波分量顺利通过，而阻止频带以外的 频率通过。 带通滤波器的频率范围在两个截止频率之间。 为了阻止ω0附近频带的信号通过，仍选择L1C1＝L2C2，使 四、带阻滤波器 L型带阻滤波器 π型带阻滤波器 T型带阻滤波器 作用：阻止一定频带信号，而允许频带以外的信号通过。 这样，在ω0附近频带的信号很容易通过串联支路到达输出端， 而并联支路恰好把频带以外的信号滤掉，这就完成了带通滤波器的 功能。 带通滤波器的频率范围在两个截止频率之间。 L1C1串联支路达到串联谐振，谐振阻抗最小，接近于零；并联 支路达到并联谐振，谐振阻抗最大，接近于无穷大。 实际中，除了由LC元件组成的LC滤波器外，还有RC滤波器。 另外晶体滤波器（又叫压电陶瓷滤波器）、机械滤波器（又称超 声滤波器）等，在现代电子技术中因其优良的滤波性能也得到了 广泛使用。 学与用—滤波器在实际中的应用举例 想一想 小 结 1．两个同频率的正弦交流电相加后，其和仍然是正弦交流电， 且频率不变。两个不同频率的正弦交流电相加后，其和就是非正弦 波了。 2. 周期性非正弦交流电产生的原因。 3. 谐波分量表达式。 4．谐波、一次谐波、几次谐波、零次谐波。 5．脉冲波。 6. 周期性非正弦交流电的有效值。 7. 周期性非正弦交流电的平均功率。 8.计算周期性非正弦电路通常采用谐波分析法。 9．滤波、滤波器。 10．滤波器的分类及其通带范围。 单击此处编辑母版文本样式 二级 三级 四级 五级 $$