[工学]正弦交流电路的稳态分析课件.ppt

1、endtIisin2)90(sin)1(2)90(sin)(2sin2tCItLItIRuCLRuuuutiCtiLiRd1ddRuLuCuuiCLCLXXRIXIXIRIUj)j()(jCLRUUUU0II)j(CCXIU )(jLLXIU RIURRULUCUUICLXX RIUjCLXX RZjZIU iuiuIUZIUIUZ 当电源频率一定时，电路参数决定了电压当电源频率一定时，电路参数决定了电压U和和I的比值，决定了电压的比值，决定了电压u与与i电流之间的相位差角。电流之间的相位差角。22)(CLXXRZIURXXarctgCLiuZXX RZCLj则则RXXarctgCLiu22)

2、(CLXXRIUZCLXX RZZjRXXCLiuarctanZRCLXXXLUICLUUURUURUCLUU XUCUIRU CULUCLUUU RULUCUUI22()RLCUUUUtus610sin102isuKLXL51051036KCXC110001.0101166.IVUs0 010.LU.CU.kj1RU)(CLXXjRUImAj008.2193.0410010mAI08.2193.0VRIUR08.213.9VjXIULL02.6865.4VjXIUCC08.11193.0)(IRULUCUXUsURU.IVUs0 010.LU.CU.kj1RUsuV1V2V3I1U3U2US

3、UVUUUU25)(2322122)(CLRUUUU)(1200sin(2Vtui060oUiuouiKCXC5.261iCCoUjXRjXU)(90022RXarctgXRUXCCiC0060)(90RXarctgCiUoUICjXRU0060)(90RXarctgC030RXarctgCKctgXRC9.4535.26300iCCoUXRXU22V5.015.269.455.2622iUoUICjXRUiUoUICjXRUIRUoU030tgRXC060iUKctgXRC5.49300VUUio5.060cos0CLRIIII.j.j.UCULUG 1.jjUCLG)1(.j(UBBGCL

4、).jUBG)(.I.ULI.CI.Cj1RI.YjBGLjCjGUIY1 arctg|22 GBBGYuiUIY 2222)(CLGBGIIIIII UGI.LI.ICI.0 u例例3)(:),5sin(2120 tit u(t)求已知+_15 u4H0.02Fi解解1:1:00120 U 2054jjjXL 1002.051jjjXC相量模型相量模型Uj20-j15 RILI+_15 CIICLCLRjXUjXURUIIII Ajjjjj09.3610681268101201151120 At i(t)9.365sin(210 0)(:),5sin(2120 tit u(t)求已知 205

5、4jjjXL 1002.051jjjXC00120 UUj20-j15 RILI+_15 CIIURILICIIiAIR815120AIL620120AIC1210120AIIIICLR10)(22019.36RLCiIIItgAt i(t)9.365sin(210 0endCXC1u复阻抗的定义复阻抗的定义IZU+-无源无源线性线性IU+-IUZ 阻抗纯电阻纯电阻RZRLLjXLZ j纯电感纯电感CCjXCjZ1纯电容纯电容LXL 感抗感抗容抗容抗ICU j1 IRU ILjU 注意：注意：u 单一参数单一参数元件的阻抗元件的阻抗5.2 复阻抗的串联和并联复阻抗的串联和并联(1)21ZZZu

6、阻抗的串联阻抗的串联Z1Z2abZab分压公式分压公式1U2UUUZZZU2111等效阻抗等效阻抗UZZZU2122u阻抗的并联阻抗的并联Z2Z1abZab212121/ZZZZZZZ等效阻抗等效阻抗分流公式分流公式1I2IIIZZZI2121IZZZI21125.2 复阻抗的串联和并联复阻抗的串联和并联(2)86.289.10 5.4045.3961.5765.3713.3281.11 ooojZZZZZZZZ 321213ab9.312028.610)9.3120)(28.610(jjjjZ o36.359.3156.1889.25 86.289.107.1515jjjZZZab例例1 已

7、知已知 Z1=10+j6.28 Z2=20-j31.9 Z3=15+j15.7 求求 ZabZ1Z2Z3ab解：解：5.2 复阻抗的串联和并联复阻抗的串联和并联(3)srad/1051001011035LXL100101.0101165CXC100130100100100)100100(10030jjjjjZ5.2 复阻抗的串联和并联复阻抗的串联和并联(4)endIU、C CL LRR1jj、0 KCL I0 KVL URIU)(jLXIU)j(CXIUUIZ.45 ,30 30j ,A904 321oSIZZZZI求：求：已知：已知：SIIsIZZZZZZI23121111090430451

8、30130130451jjjA09.8113.15.3 正弦稳态电路的分析与计算正弦稳态电路的分析与计算(2),s/rad314,100,F10,mH500,10,100021 VUCLRRU1I2I3ICj 1Lj 3.28920.9232.726.303 67.17104990105.3185.3181000)5.318(10001)1(3111jjjCjRCjRZ 1571022jLjRZ AZUI3.52598.031.522.16701001 AjICjRCjI0.20182.03.52598.067.1710495.31811112 AICjRRI0.70570.03.52598.

9、067.171049100011113 Ati)3.52314sin(2598.01Ati)20314sin(2182.02Ati)70314sin(257.031UU2U I32/4.55/11 RUIILRRU 2221)()(ILRU 2222)(324.55)314()32(115222 LR324.55)314(80222 LR 6.192RH133.02 LAI101AI2102VUs100 51RLXR 2。及、2RXXILCSU1R2RLjXCjX2U1UI1I2I为参考相量以2U2U1I102I210090045IAI00101UVIRU011050VUUUs01205051

10、2IUXC5.22102502222IUXRL1I)sin(2 sin2 tUutIitItUuitpsin2)sin(2)()sin(sin2ttUI)2cos(cos tUIUI)2cos(cos)(tUIUItp TtpTP0d1TttUIUIT0d)2cos(cos1 cosUI UIQsinUIUIcosUI，P 则cosIIZ RPP总总即即cos2ZIRI2,sinQUI则sinZ I I2sinIZ2I XLCQQQ总即)(AV :def伏安伏安单位单位 UISPQarctgQPS 22URUXUU IVAUIS50150 22225030 40QSPVar 301302IPR

11、 401402IQXLHXLL127.010040 30130 222 IPRRIP50150|IUZ22)(|LRZ H127.03144030501|12222 314RZL cos UIP 6.015030cos UIP 50150|IUZ 300.650cosZ R408.050sin|L ZX),(2sin25)(AttiS313)2/()1(2jjjZWRIP753522VarXIQ3.831522AVQPS 5.753.8752222994.0)91cos(cosarctgA05.1 RI设设V06005.140 2 U则则A2j90230j2 UIC2418j4030j 50j

12、 SU I 2U 3U CI 1U RIV75j90751.535.2)18j24()18j24(1 IUV75j1009.361251.535.2)50j()50j(3 IUA1.535.225.1 jIIICRV016075j1006075j321 UUUUScosSIUP Var 320)8.0(5.2160sinSIUQ2418j4030j 50j SU I 2U 3U CI 1U RI？W240)1.530cos(2.216000 W240)5.1(40)5.2(2440242222RIIPVar 320)5.2(50230)5.2(18 503018222222IIIQC:功率因数

13、功率因数,。scocosPUIAkV1000NNNIUS若用户：若用户：则电源可发出的有功功率为：则电源可发出的有功功率为：1cos若用户：若用户：则电源可发出的有功功率为：则电源可发出的有功功率为：0.6cos800kvarsinNNIUQ而需提供的无功功率为而需提供的无功功率为:600kWcosNNIUPcos1000kWcosNNIUP无需提供无功功率。无需提供无功功率。(费电费电)设输电线和发电机绕组的电阻为设输电线和发电机绕组的电阻为 :r要求要求:(、定值定值)时时cosIUP cosUPI rIP2cos(导线截面积导线截面积)IS0)(R-L-)9090(纯纯)90(日光灯日光

14、灯（R-L串联电路）串联电路）1cos0.30.2cos0cos0co1s0.90.7cos0.60.5cos1ICIIU1 必须保证必须保证原负载的工作状态不变。原负载的工作状态不变。即：即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。加至负载上的电压和负载的有功功率不变。在感性负载两端并电容在感性负载两端并电容cosIcosCIC+U-RLI1IUCILIIUILICI21sinsin IIILC )tgtg(21 UPIC)tgtg(212 UPUICC cos 1 UPIL cos2 UPI 负载呈阻负载呈阻性性cos=1负载呈容性负载呈容性cos1o1113.53 6.0cos 得得由由U

15、UILICIo2284.25 9.0cos 得得由由)tgtg(212UPCF 375 )84.25tg13.53tg(3803141020 23|)(j)1(jZXXRCLRZCLoI Rj L+_Cj1 U发生谐振的条件：发生谐振的条件：CLXX-谐振角频率谐振角频率LC10CL1即即要使电路发生谐振的方法：要使电路发生谐振的方法：（一）（一）L、C一定，一定，调节调节（二）（二）一定，一定，调节调节L L或或C CCL21LC21一、一、RLC串联谐振的条件串联谐振的条件二、二、RLC串联谐振的特点串联谐振的特点oI Rj L+_Cj1 U1 1、电压与电流同相，电路呈电阻性、电压与电流

16、同相，电路呈电阻性LU CU RU I谐振时的相量图谐振时的相量图 电阻消耗能量，能量互换只发生在电容和电感之间，电电阻消耗能量，能量互换只发生在电容和电感之间，电路无功功率为零。路无功功率为零。RXRZZ22min2 2、电路阻抗最小，电流最大、电路阻抗最小，电流最大RUZUIIoominmaxZminZoImaxoI03 3、串联谐振时，、串联谐振时，、可能大于电源电压可能大于电源电压LUCURULILUUCL0max00，若RL 0UUUCL、则串联谐振又称串联谐振又称电压谐振电压谐振三、三、品质因数品质因数Q QCLRRCRLUUUUQcL1100QUUUCLQ Q大大Q Q小小0oI

17、不同的不同的Q Q值对电路有何影响？值对电路有何影响？Q Q值越大，谐振曲线在值越大，谐振曲线在 附近越尖锐。附近越尖锐。0谐振曲线越尖锐，选择性就越强，但通频带谐振曲线越尖锐，选择性就越强，但通频带(BWBW)越窄。越窄。maxoImax707.0oI1221:BW 50102001030IUR6010600 UUQQUUCCmHRQL601056050 30 FL 67.61C 2 0 LC10)11(111111CLCLXXjRjXjXRZ UCjXLjXICLXXCL1CI LI GII Umax|ZR00LCUILICU0LR若，LCIII则、minUIR00ULCLURIIRQIILLC串并联电路的应用：串并联电路的应用：可构成各种无源滤波电路可构成各种无源滤波电路(passive filter)。例：例：激励激励 u1(t)，包含两个频率包含两个频率 1、2分量分量(1 1，滤去高频，得到低频。滤去高频，得到低频。若若 1 2，仍要得到仍要得到 u11(1)，如何设计电路如何设计电路?CRC2C3L1+_u1(t)+_uo(t)(3)将将C3改为电感元件即可。改为电感元件即可。