15-16正弦電路相量分析法ppt課件

1、Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保1 阻抗和導(dǎo)納阻抗和導(dǎo)納2 阻抗導(dǎo)納的串聯(lián)和阻抗導(dǎo)納的串聯(lián)和并聯(lián)并聯(lián)3 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析lecture_15-16 正弦電路相量分析法正弦電路相量分析法重點(diǎn)難點(diǎn)運(yùn)用相量法進(jìn)展復(fù)雜電路的正弦穩(wěn)態(tài)分析 作業(yè): 4.22，4.26 , 4.30 內(nèi)容提綱cha.4-3,cha.4-4Next:cha.4-5Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保 一、知識(shí)回想一、知識(shí)回想IRUR 搶答開(kāi)場(chǎng)！搶答開(kāi)場(chǎng)！Q1：電阻元件：電阻元件VCR的相量方式的相量方式?A1：R+- -RU

2、IQ2：電感元件和電容元件：電感元件和電容元件VCR的相量方式的相量方式?j L+- -LU IILjUL UCI +- -Cj1ICjU1A2：Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保1 1 阻抗和導(dǎo)納阻抗和導(dǎo)納1. 1. 阻抗阻抗正弦鼓勵(lì)下正弦鼓勵(lì)下IZU+- -無(wú)源無(wú)源線性線性IU+- -ZIUZ | 定定義義阻阻抗抗iu 單位：?jiǎn)挝唬?IUZ 阻抗模阻抗模阻抗角阻抗角歐姆定律的歐姆定律的相量方式相量方式Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保當(dāng)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個(gè)元件時(shí)有：當(dāng)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個(gè)元件時(shí)有：RIUZ LjXLjI

3、UZ 11 CUZjjXIjCC IRU+- -ICU+- -ILU+- -Z可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保2. RLC2. RLC串聯(lián)電路串聯(lián)電路由由KVL：. 1j. j. . . . . ICILIRUUUUCLR 1()()LCRjLIRj XXICIjXR)( LCRuuLuCi+- -+- -+- -+- -uR ZjXRCjLjRIUZ1. Ij L. ULU. CU. Cj1R+- -+- -+- -+- -RU. Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)

4、保Z 復(fù)阻抗；復(fù)阻抗；R電阻電阻(阻抗的實(shí)部阻抗的實(shí)部)；X電抗電抗(阻抗的虛部阻抗的虛部)； |Z|復(fù)阻抗的模；復(fù)阻抗的模； 阻抗角。阻抗角。關(guān)系：關(guān)系： arctg | | 22 RXXRZ或或R=|Z|cosX=|Z|sin阻抗三角形阻抗三角形|Z|RX iuIUZ Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保分析分析 R、L、C 串聯(lián)電路得出：串聯(lián)電路得出：1Z=R+j(wL-1/wC)=|Z|j為復(fù)數(shù)，故稱(chēng)復(fù)阻抗為復(fù)數(shù)，故稱(chēng)復(fù)阻抗2 2L 1/C L 1/C ，X0X0， 0 0，電路為感性，電壓領(lǐng)先電流；，電路為感性，電壓領(lǐng)先電流；L1/CL1/C，

5、X0 X0， 0 1/wC 三角形三角形UR 、UX 、U 稱(chēng)為電壓稱(chēng)為電壓三角形，它和阻抗三角形類(lèi)似。三角形，它和阻抗三角形類(lèi)似。即即CUIRULUU UX22XRUUU 0 i . 1j. j. . . . . ICILIRUUUUCLRLecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保例例 知：知：R=15 , L=0.3mH, C=0.2F,. Hz103 )60cos(254 ftu 求求 i, uR , uL , uC .解解其相量模型為：其相量模型為：V 605UCLRZ 1jjjjj5 .56103 . 0103234 Ljj1j5 .26102 . 0

6、1032164C 5 .265 .5615jj o4 .6354.33LCRuuLuCi+- -+- -+- -+- -uR. Ij L. ULU. CU. Cj1R+- -+- -+- -+- -RU. Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保A ooo 4 . 3149. 04 .6354.33605ZUI那么那么A )4 . 3(cos2149. 0o tiUL=8.42U=5，分電壓大于總電壓。，分電壓大于總電壓。ULUCUIRU -3.4-3.4相量圖相量圖V oo 4 . 3235. 24 . 3149. 015IRURV jooo 4 .8642

7、. 84 . 3149. 0905 .56ILUL ooo1j26.5900.1493.43.9593.4 VCCUI V)4 . 3cos(2235. 2o tuR V)6 .86cos(242. 8o tuL V)4 .93cos(295. 3o tuC注注Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保3. 3. 導(dǎo)納導(dǎo)納正弦鼓勵(lì)下正弦鼓勵(lì)下IYU+- -無(wú)源無(wú)源線性線性IU+- -YUIY | 定定義義導(dǎo)導(dǎo)納納ui 單位：?jiǎn)挝唬篠UIY 導(dǎo)納模導(dǎo)納模導(dǎo)納角導(dǎo)納角Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保ZYYZ1 , 1 對(duì)同一

8、二端網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一二端網(wǎng)絡(luò):當(dāng)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個(gè)元件時(shí)有：當(dāng)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個(gè)元件時(shí)有：GRUIY 11/ LIYjLjBU CjBCjUIY IRU+- -ICU+- -ILU+- -Y可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保4. RLC并聯(lián)電路并聯(lián)電路由由KCL：CLRIIII. . . . iLCRuiLiC+- -iL. j. j. UCULUG 1. jjUCLG)1( .j()CLGBBU. jUBG)(. Ij L. ULI. CI. Cj1RI. R+- - YjBGLjCjGUIY1Lecture_15

9、-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保2 2 阻抗導(dǎo)納的串聯(lián)和并聯(lián)阻抗導(dǎo)納的串聯(lián)和并聯(lián)ZIZZZIUUUUnn )(2121Z+- -UIUZZUii 分壓公式分壓公式 nknkkkkjXRZZ11)(Z1+Z2ZnUI1. 1. 阻抗的串聯(lián)阻抗的串聯(lián)Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保 nknkkkkjBGYY11)(分流公式分流公式IYYIii 2. 2. 導(dǎo)納的并聯(lián)導(dǎo)納的并聯(lián)Y1+Y2YnUIY+- -UIYUYYYUIIIInn )(2121兩個(gè)阻抗兩個(gè)阻抗Z1、Z2的并聯(lián)等效阻抗為：的并聯(lián)等效阻抗為：2121ZZZZZ Lectu

10、re_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保例例求圖示電路的等效阻抗，求圖示電路的等效阻抗， 105rad/s 。解解感抗和容抗為：感抗和容抗為： 100130 100)100100(10030)(221jjjjXRjXjXRjXRZCLCL 10010110 35LXL 100101 . 0101165CXC 1mH301000.1FR1R2Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保例例圖示為圖示為RC選頻網(wǎng)絡(luò)，試求選頻網(wǎng)絡(luò)，試求u1和和u0同相位的條件及同相位的條件及?01 UU-jXCRRuou1-jXC解解設(shè)：設(shè)：Z1=RjXC, Z

11、2=R/(-jXC)2121ZZZUUo 2122111ZZZZZUUo 實(shí)數(shù)實(shí)數(shù) CCCCCCCCCCRXXRjjRXRXjXRjRXjXRjXRjRXjXRZZ222222122)()(CXR 3211 oUULecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保 知：知：U=115V , U1=55.4V , U2=80V , R1=32W , f=50Hz 求：求： 線圈的電阻線圈的電阻R2和電感和電感L2 。例：例：R1R2L2+_1UU2U+_+_ I解：利用阻抗概念。解：利用阻抗概念。11222222222/55.4/321.73A1151.73|(32)()

12、801.73|()IURUIZRLUIZRL 總總2 2解得：解得：2219.6, 0.133H .RL Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保3 3 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析電阻電路與正弦電流電路的分析比較：電阻電路與正弦電流電路的分析比較： GuiRiuui : 0 :KVL 0 :KCL :或或元件約束關(guān)系元件約束關(guān)系電阻電路電阻電路 : 0 :KVL 0 :KCL : UYIIZUUI或或元件約束關(guān)系元件約束關(guān)系正弦電路相量分析正弦電路相量分析可見(jiàn)，二者根據(jù)的電路定

13、律是類(lèi)似的。只需作出正弦可見(jiàn)，二者根據(jù)的電路定律是類(lèi)似的。只需作出正弦電流電路的相量模型，便可將電阻電路的分析方法推行運(yùn)電流電路的相量模型，便可將電阻電路的分析方法推行運(yùn)用于正弦穩(wěn)態(tài)的相量分析中。用于正弦穩(wěn)態(tài)的相量分析中。Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保結(jié)論結(jié)論1. 1. 引入相量法，把求正弦穩(wěn)態(tài)電路微分方程的特解引入相量法，把求正弦穩(wěn)態(tài)電路微分方程的特解問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解復(fù)數(shù)代數(shù)方程問(wèn)題。問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解復(fù)數(shù)代數(shù)方程問(wèn)題。2. 2. 引入電路的相量模型，不用列寫(xiě)時(shí)域微分方程，引入電路的相量模型，不用列寫(xiě)時(shí)域微分方程，而直接列寫(xiě)相量方式的代數(shù)方程。而直接列寫(xiě)

14、相量方式的代數(shù)方程。3. 3. 引入阻抗以后，可將一切網(wǎng)絡(luò)定理和方法都運(yùn)用引入阻抗以后，可將一切網(wǎng)絡(luò)定理和方法都運(yùn)用于交流，直流于交流，直流f =0)f =0)是一個(gè)特例。是一個(gè)特例。Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保例例1:R2+_Li1i2i3R1CuZ1Z2UR2+_R11I2I3ICj 1Lj 畫(huà)出電路的相量模型畫(huà)出電路的相量模型 13.28911.923 .7245.303 7 .175 .1049901047.31847.3181000)47.318(10001)1(3111jjjCjRCjRZ ,/314,100,10,500,10,100

15、021sradVUFCmHLRR 求求: :各支路電流。各支路電流。知：知：解解Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保 1571022jLjRZ 3 .5299.166 13.13211.102 1571013.28911.92 21jjjZZZAZUI3 .526 . 03 .5299.16601001 AjICjRCjI20181. 03 .526 . 07 .175 .104947.31811112 AICjRRI7057. 03 .526 . 07 .175 .1049100011113 Z1Z2UR2+_R11I2I3ICj 1Lj Lecture

16、_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保列寫(xiě)電路的網(wǎng)孔電流方程和節(jié)點(diǎn)電壓方程列寫(xiě)電路的網(wǎng)孔電流方程和節(jié)點(diǎn)電壓方程例例2. 解解+_susiLR1R2R3R4CSI+_R1R2R3R4Lj cj 1SU1I2I4I3I網(wǎng)孔法網(wǎng)孔法:SUIRILjRILjRR3221121)()( 1113423 3()()0Rj L IRRRj L IR I2 132233411()0R IR IRRjIjICCSII 4Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保1nU2nU3nU節(jié)點(diǎn)法節(jié)點(diǎn)法:SnUU11232123311111()0nnnUUURRj LR

17、RR123334111()nnnSj CUUj C UIRRR SI+_R1R2R3R4Lj cj 1SULecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保. 45 , 30 30j , A904 321oSIZZZZI求求：已已知知： 方法一：電源變換方法一：電源變換 15153030)30(30/31jjjZZ解解例例3.Z2SIZ1ZZ3IS31)/(IZZZ2Z1Z3ZI+- -ZZZZZZII23131/)/(S 45301515)1515(4jjjjoo36.9-5455.657 A o9 .8113. 1Lecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海

18、洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保方法二：戴維南等效變換方法二：戴維南等效變換V4586.84 )/(o310 ZZIUSZeqZ0 U I+- -Z2SIZ1Z30U求開(kāi)路電壓：求開(kāi)路電壓：求等效電阻：求等效電阻：45j15 /231 ZZZZeqA9 .8113. 1 4545154586.84o00 jZZUILecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保例例4 求圖示電路的戴維南等效電路。求圖示電路的戴維南等效電路。6030030060300601002000111 jUIIIUoj300+_0060 0U+_1 4 I1 I5050j300+_0060 0U+_1200I1 I100_解解045230160 jUo求短路電流：求短路電流：SCI006 . 010060 SCI000452506 . 045230 SCeqIUZLecture_15-16 正弦電路相量分析法廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 徐國(guó)保例例5 用疊加定理計(jì)算電流用疊加定理計(jì)算電流2 IZ2SIZ1Z32IS U+- -. 3050