电工技术 第9讲.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第四章、正弦交流电路,1,、电阻元件的交流电路,平均功率（有功功率）：,相量表示：,结论：,、电压和电流的频率相同。,、电压与电流的相位相同。,2,、电感元件的交流电路,相量表示：,平均功率（有功功率）：,小结,第四章、正弦交流电路,结论：,、电压和电流的频率相同。,、电压与电流的相位相同。,2,、电感元件的交流电路,相量表示：,平均功率（有功功率）：,小结,无功功率：,结论：,、电压和电流的频率相同。,、电压在相位上超前电流,90,0,。,第四章、正弦交流电路,2,、电感元件的交流电路,相量表示：,平均功率（有功功率）：,小结,无功功率：,结论：,、电压和电流的频率相同。,、电压在相位上超前电流,90,0,。,3,、电容元件的交流电路,相量表示：,第四章、正弦交流电路,无功功率：,小结,结论：,、电压和电流的频率相同。,、电压在相位上超前电流,90,0,。,3,、电容元件的交流电路,相量表示：,平均功率（有功功率）：,无功功率：,第四章、正弦交流电路,小结,3,、电容元件的交流电路,相量表示：,平均功率（有功功率）：,无功功率：,结论：,、电压和电流的频率相同。,、电压在相位上滞后电流,90,0,。,第四章、正弦交流电路,小结,平均功率（有功功率）：,无功功率：,结论：,、电压和电流的频率相同。,、电压在相位上滞后电流,90,0,。,例：一只电熨斗的额定电压,U,N,=220V,，额定功率,P,N,=500W,，把它接到,220V,的工频电源上，求电熨斗的电流和电阻值。如果连续使用,1,小时，它所消耗的电能是多少？,第四章、正弦交流电路,小结,结论：,、电压和电流的频率相同。,、电压在相位上滞后电流,90,0,。,例：一只电熨斗的额定电压,U,N,=220V,，额定功率,P,N,=500W,，把它接到,220V,的工频电源上，求电熨斗的电流和电阻值。如果连续使用,1,小时，它所消耗的电能是多少？,解：,电熨斗的电流：,电熨斗的电阻：,第四章、正弦交流电路,小结,解：,电熨斗的电流：,电熨斗的电阻：,连续使用,1,小时，所消耗的电能：,例：一只电熨斗的额定电压,U,N,=220V,，额定功率,P,N,=500W,，把它接到,220V,的工频电源上，求电熨斗的电流和电阻值。如果连续使用,1,小时，它所消耗的电能是多少？,第四章、正弦交流电路,小结,连续使用,1,小时，所消耗的电能：,例：一只电容,47,F,，额定电压为,20V,的电容器，试问,（,1,）能否接到,20V,的交流电源上？（,2,）将两只这样的电容器串联后接到工频,20V,的交流电源上，电路的电流和无功功率是多少？（,3,）将两只这样的电容器并联后接于,1000Hz,、,10V,的交流电源上，电路的电流和无功功率是多少？,电熨斗的电阻：,第四章、正弦交流电路,小结,例：一只电容,47,F,，额定电压为,20V,的电容器，试问,（,1,）能否接到,20V,的交流电源上？（,2,）将两只这样的电容器串联后接到工频,20V,的交流电源上，电路的电流和无功功率是多少？（,3,）将两只这样的电容器并联后接于,1000Hz,、,10V,的交流电源上，电路的电流和无功功率是多少？,解：,20V,的交流电源的最大值为：,超过了电容器的额定电压,20V,，故不能接到,20V,的交流电源上。,第四章、正弦交流电路,小结,解：,20V,的交流电源的最大值为：,超过了电容器的额定电压,20V,，故不能接到,20V,的交流电源上。,两个电容器串联电容为：,两个电容器串联的容抗为：,第四章、正弦交流电路,小结,两个电容器串联电容为：,两个电容器串联的容抗为：,所以：,设：,小结,第四章、正弦交流电路,小结,所以：,设：,两个电容器并联电容为：,两个电容器串联的容抗为：,第四章、正弦交流电路,小结,两个电容器并联电容为：,两个电容器串联的容抗为：,所以：,设：,第四章、正弦交流电路,小结,所以：,4,、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,因为电路中电流相同，,RLC,电压与电流的关系分别为：,第四章、正弦交流电路,小结,4,、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,因为电路中电流相同，,根据,KVL,定律：,设：,第四章、正弦交流电路,小结,Z,称为阻抗。（实部为阻，虚部为抗）,设：,X,称为电抗。（,X=X,L,-X,C,）,则：,称为复数形式的欧姆定律。,第四章、正弦交流电路,小结,则：,称为复数形式的欧姆定律。,第四章、正弦交流电路,小结,横轴代表实部（电阻,R,），纵轴代表虚部（电抗,X,）,这个图形称为阻抗三角形。,第四章、正弦交流电路,小结,横轴代表实部（电阻,R,），纵轴代表虚部（电抗,X,）,这个图形称为阻抗三角形。,其中：,称为阻抗的模,称为阻抗幅角。,第四章、正弦交流电路,小结,其中：,称为阻抗的模,称为阻抗幅角。,说明：,Z,是一个复数，不是相量，上面不能加点。,|Z|,表示复数,Z,的模。,5,、电阻、电感、电容元件串联的相量关系,因为是,RLC,串联电路。三个元件的电流相同，所以，选取电流为参考相量。即设电流为：,第四章、正弦交流电路,小结,5,、电阻、电感、电容元件串联的相量关系,因为是,RLC,串联电路。三个元件的电流相同，所以，选取电流为参考相量。即设电流为：,则：,第四章、正弦交流电路,小结,U,R,称为电阻电压，,U,X,=U,L,-U,C,称为电抗电压。,相量图：,I,U,R,U,L,U,C,U,U,C,U,X,=U,L,-U,C,第四章、正弦交流电路,小结,相量图：,I,U,R,U,L,U,C,U,U,C,U,X,=U,L,-U,C,相量图称为电压三角形。,为电压超前电流的角度。,第四章、正弦交流电路,小结,相量图称为电压三角形。,为电压超前电流的角度。,第四章、正弦交流电路,小结,所以电压三角形与阻抗三角形是相似三角形。,将阻抗三角形乘以电流，即为电压三角形。,第四章、正弦交流电路,小结,所以电压三角形与阻抗三角形是相似三角形。,将阻抗三角形乘以电流，即为电压三角形。,阻抗角,由电路参数决定,。,当,X,L,X,C,时：,0,，电压超前电流，,称为电路呈感性。,第四章、正弦交流电路,小结,阻抗角,由电路参数决定,。,当,X,L,X,C,时：,0,，电压超前电流，,称为电路呈感性。,当,X,L,X,C,时：,0,，电流超前电压，,称为电路呈容性。,当,X,L,=X,C,时：,=0,，电流与电压同相位，,称为电路呈阻性。,第四章、正弦交流电路,小结,当,X,L,X,C,时：,0,，电流超前电压，,称为电路呈容性。,当,X,L,=X,C,时：,=0,，电流与电压同相位，,称为电路呈阻性。,6,、电阻、电感、电容元件串联电路的功率,(1),瞬时功率,设：,电压超前电流,第四章、正弦交流电路,小结,6,、电阻、电感、电容元件串联电路的功率,(1),瞬时功率,设：,（,2,）平均功率（用功功率）,为,u,与,i,的夹角。,电压超前电流,第四章、正弦交流电路,小结,（,2,）平均功率（用功功率）,为,u,与,i,的夹角。,cos,称为功率因数，用来衡量对电源的利用程度。,（,3,）无功功率,电感的无功功率为,Q,L,=UI,，电容的无功功率为：,Q,C,=-UI,。由于在,RLC,电路中电感和电容上流过的是同一电流,i,，而电压,U,L,和,U,C,是反相的，所以感性无功功率,Q,L,与容性无功功率,Q,C,的作用也是反相的。,cos,称为功率因数，用来衡量对电源的利用程度。,（,3,）无功功率,第四章、正弦交流电路,小结,电感的无功功率为,Q,L,=UI,，电容的无功功率为：,Q,C,=-UI,。由于在,RLC,电路中电感和电容上流过的是同一电流,i,，而电压,U,L,和,U,C,是反相的，所以感性无功功率,Q,L,与容性无功功率,Q,C,的作用也是反相的。,当电感上,p,L,的为正值时，电容上的,p,C,恰好为负值，即当电感吸收能量时，电容恰好放出能量，反之亦然。这样就减轻了电源负担，使它与负载之间传输的无功功率等于,Q,L,与,Q,C,之差。因此电路总的无功功率为：,第四章、正弦交流电路,小结,当电感上,p,L,的为正值时，电容上的,p,C,恰好为负值，即当电感吸收能量时，电容恰好放出能量，反之亦然。这样就减轻了电源负担，使它与负载之间传输的无功功率等于,Q,L,与,Q,C,之差。因此电路总的无功功率为：,由电压三角形可知,：,（,4,）视在功率,定义：电路中总电压与总电流有效值的乘积，称为视在功率。用,S,表示。单位：,VA,。,第四章、正弦交流电路,由电压三角形可知,：,（,4,）视在功率,定义：电路中总电压与总电流有效值的乘积，称为视在功率。用,S,表示。单位：,VA,。,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,注意：,S,不是相量，上面不能加点。,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,注意：,S,不是相量，上面不能加点。,所以，三个功率可以用一个三角形表示。称为功率三角形。,三个功率之间的关系：,（,4,）视在功率,定义：电路中总电压与总电流有效值的乘积，称为视在功率。用,S,表示。单位：,VA,。,所以，三个功率可以用一个三角形表示。称为功率三角形。,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,三个功率之间的关系：,可以看出电压三角形与功率三角形的夹角是相同的。即电压三角形与功率三角形是相似三角形。,将电压三角形乘以电流，即为功率三角形。,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,例在,RLC,串联交流电路中，已知,求,:(1),电流的有效值,I,与瞬时值,i,;,(2),各部分电压的有效值与瞬时值；,(3),作相量图；,(4),有功功率,P,、无功功率,Q,和视在功率,S,。,解：,（,1,）,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,解：,（,1,）,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,（,2,）,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,（,2,）,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,(3),相量图,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,(4),(3),相量图,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,输入电压,例：在,RC,串联交流电路中，已知：,(1),求输出电压,u,2,。,(2),当将电容,C,改为,20F,时,输出电压,u,2,。,(3),当将频率改为,4000Hz,时,输出电压,u,2,。,解：,如果没有给出相量自己设定。,0,度的相量称为参考相量。,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,解：,如果没有给出相量自己设定。,0,度的相量称为参考相量。,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,相量图,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,相量图,（,2,）,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,（,2,）,相量图,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,串联电容,C,可起到隔直通交的作用,(,只要选择合适的,C,，使,（,3,）,相量图,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,串联电容,C,可起到隔直通交的作用,(,只要选择合适的,C,，使,（,3,）,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,（,3,）,相量图,第四章、正弦交流电路,四、电阻、电感与电容元件串联的交流电路,RC,串联电路也是一种移相电路，改变,C,、,R,或,f,都可达到移相的目的。,相量图,作业：,P160,、,4.4.8,、,4.4.10,、,4.4.14,、,4.4.15,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,1,、阻抗的串联,等效,串联电路电流相同,设：,推广：多个阻抗串联时，其总阻抗等于各个分阻抗之和，,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,串联电路电流相同,设：,推广：多个阻抗串联时，其总阻抗等于各个分阻抗之和，,例：有两个阻抗,:,它们串联接在,的电源上,;,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,例：有两个阻抗,:,它们串联接在,的电源上,;,解：,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,2,、阻抗的并联,等效,第四章、正弦交流电路,并联电路电压相同。,2,、阻抗的并联,等效,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,并联电路电压相同。,推广：多个阻抗并联时，其总阻抗的倒数等于各个分阻抗的倒数之和,，,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,例：有两个阻抗,:,它们串联接在,的电源上,;,五、阻抗的串联与并联,推广：多个阻抗并联时，其总阻抗的倒数等于各个分阻抗的倒数之和,，,第四章、正弦交流电路,解：,例：有两个阻抗,:,它们串联接在,的电源上,;,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,例：如下图电源电压,求：（,1,）等效阻抗,Z,，,（,2,）电流,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,例：如下图电源电压,求：（,1,）等效阻抗,Z,，,（,2,）电流,解：（,1,）,I,1,支路阻抗：,I,2,支路阻抗：,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,I,1,支路阻抗并联,I,2,支路阻抗,:,五、阻抗的串联与并联,解：（,1,）,I,1,支路阻抗：,I,2,支路阻抗：,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,I,1,支路阻抗并联,I,2,支路阻抗,:,总阻抗,:,（,2,）,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,总阻抗,:,（,2,）,Z,12,两端电压：,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,Z,12,两端电压：,一般正弦交流电路的解题步骤：,1,、根据原电路图画出相量模型图,(,电路结构不变,),第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,一般正弦交流电路的解题步骤：,1,、根据原电路图画出相量模型图,(,电路结构不变,),3,、根据相量模型列出相量方程式或画相量图,4,、用相量法或相量图求解,5,、将结果变换成要求的形式,2,、确定参考相量。如果已知条件中没有给出相量，只给出有效值，则可以自己设定参考相量。即设定,0,度角相量。,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,例：下图电路中已知：,I,1,=10A,、,U,AB,=100V,，求：总电压表和总电流表的读数。,3,、根据相量模型列出相量方程式或画相量图,4,、用相量法或相量图求解,5,、将结果变换成要求的形式,2,、确定参考相量。如果已知条件中没有给出相量，只给出有效值，则可以自己设定参考相量。即设定,0,度角相量。,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,解：电压表、电流表的读数就是对应电压、电流的有效值的数值。,例：下图电路中已知：,I,1,=10A,、,U,AB,=100V,，求：总电压表和总电流表的读数。,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,解：电压表、电流表的读数就是对应电压、电流的有效值的数值。,所以,A,读数为,10,安培,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,所以,A,读数为,10,安培,V,读数为,141V,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,例：如图所示电路。已知正弦交流电路总电流,求（,1,）各支路电流,I,1,、,I,2,。,（,2,）电路的有功功率,P,、无功功率,Q,以及视在功率,S,。,所以,A,读数为,10,安培,V,读数为,141V,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,例：如图所示电路。已知正弦交流电路总电流,求（,1,）各支路电流,I,1,、,I,2,。,（,2,）电路的有功功率,P,、无功功率,Q,以及视在功率,S,。,解：,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,解：,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,例：在图示正弦交流电路中，已知,解：,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,解：,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,例：把某线圈接到电压为,10V,的直流电源上，测得流过线圈的电流为,0.25A,，现把它接到,伏的电源上，测得流过线圈的电流为,4.4A,，试求线圈的电阻及电感。,解：,对于直流电路,第四章、正弦交流电路,五、阻抗的串联与并联,解：,对于直流电路,