电路分析(第二章)

2.1 正弦电压和电流

同相0 反向180 超前>0 滞后<0 相位差

2.2 正弦量的相量表示法

相量表示法的基础是复数。
电路分析(第二章)_第1张图片
A = a+bj = rcosΨ+rsinΨj 代数形式
A = re^jΨ 指数形式
A = r∠Ψ 角坐标
由此可知,一个复数由模和辐角来确定。
而正弦量由幅值,初相位,频率三个特征确定。但在分析线性电路时,正弦激励和响应均为同频率的正弦量,频率已知。所以由幅值和初相位就可以确定了。
注意,相量只是表示正弦量,并不等于。
加减用代数形式,乘除用指数形式和角坐标形式。

2.3 单一参数的交流电路

分析各种正弦交流电路,不外乎要确定电路中电压与电流之间的关系(大小和相位)。并讨论电路中能量的转换和功率问题。

电阻元件的交流电路电路分析(第二章)_第2张图片

1.u = iR
2.设i = Im sinωt
u = R*Im sinωt = Um sinωt 是一个同频率的正弦量
3.在电阻元件的交流电流中,电流和电压是同相的。
4.Um = R*Im Um/Im = U/I=R
5.瞬时功率:p = ui = UmImsin^2ωt = UmIm/2(1-cos2ωt) = UI(1-cos2ωt).瞬时功率总是为正,这说明电阻从电源取用能量,将电能转换为热能。
6.平均功率:P = UI = R*I^2 = U^2/R,也称为有功功率。
电路分析(第二章)_第3张图片
电感元件的交流电路
电路分析(第二章)_第4张图片
1.当电感线圈中通过交流i时,其中产生
自感电动势eL*。
2.根据基尔霍夫电压定律
u = -eL = L*di/dt
2.设i = Im sinωt
u = L*d(Im sinωt)/dt = ωLIm cosωt = ωLImsin(ωt+90°)= Um sin(ωt+90°) 也是一个同频率的正弦量
电流比电压滞后90°
Um = ωLIm
Um/Im = U/I = ωL

Xl = ωL = 2πfL 感抗
通直阻交 电感线圈对高频电流的阻碍作用很大,而对直流可以视作短路,即对直流来说Xl = 0. f = 0.
p = ui = Um Im sinωt sin(ωt+90°) = Um Im sinωtcosωt = Um Im/2 sin2ωt = UIsin2ωt
在电感元件电路中,平均(有功)功率为0.在电感元件的交流电路中,没有能[量]消耗。只有电源和电感元件间的能[量]互换。
这种能量互换的模式,我们用无功功率Q来衡量。Q等于瞬时功率的幅值。Q = UI = XLI^2.单位是乏。var
电路分析(第二章)_第5张图片
电容元件的交流电路.
*i = C*du/dt
u = Um sinωt
i = C d(Um sinωt)/dt = ωCUm cosωt = ωCUm sin(ωt+90°) = Imsin(ωt+90°)

电流超前90°。
Im = ωCUm
Um/Im = U/I = 1/ωC.

容抗:Xc = 1/ωC = 1/2πfC
容抗与电容和频率成反比,所以电容元件对高频电流所呈现的容抗很小,通交阻直。
p = ui = Um Im sinωt sin(ωt+90°) = Um Im sinωtcosωt = Um Im/2 sin2ωt = UIsin2ωt
平均功率等于0;
无功功率Q = -UI = -I^2Xc

电路分析(第二章)_第6张图片
电路分析(第二章)_第7张图片

2.4 电阻、电感与电容元件串联的交流电路

电路分析(第二章)_第8张图片

根据基尔霍夫电压定律
u = uR + uL + Uc = iR + Ldi/dt +1/C∫ idt
电路分析(第二章)_第9张图片
电路分析(第二章)_第10张图片
电路分析(第二章)_第11张图片

2.7 功率因素的提高

功率因素:对电源利用程度的衡量
无功功率越大,即电路中能量互换的规模愈大,则发电机发出的能量就不能充分利用,其中有一部分即在发电机与负载之间进行互换。
提高功率因素,能使发电设备的容量得到充分利用,同时也能使电能得到大量节约。
提高功率因素,常用的办法就是与电感性负载并联电容器。让能量互换发生在电感和电容之间,让发电机的容量充分利用。

2.8 三相电路

1.星型联结
将三个末端连在一起,这一连接点称为中性点或零点。用N表示。

从中性点引出的导线称为中性线或零线。从始端引出的三根导线称为相线或端线,俗称火线。
相线与中性线间的电压称为相电压,其电压用U1,U2,U3表示Up。
相线与相线间的电压,称为线电压。其有效值用U12,U23,U31表示 UL

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