電路分析第5章 正弦交流電路分析法ppt課件

1、電路分析第第5 5章章 正弦交流電路分析法正弦交流電路分析法配用教材主要內(nèi)容5.1 阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.2 普通電源電路的等效分析普通電源電路的等效分析5.3 受控電源電路的等效分析受控電源電路的等效分析5.4 疊加定理和齊次定理疊加定理和齊次定理5.6 戴維南定理和諾頓定理戴維南定理和諾頓定理5.7 基本定律分析法基本定律分析法5.8綜合練習(xí)綜合練習(xí)主要內(nèi)容5.5 替代定理替代定理“正弦量的相量表示是交流電路分析法的精髓，而基于相量概念的“相量分析法就是破解交流電路各種問題的利器。 相量分析法基于以下理論：（1電阻、電感和電容的模型都用其相量模型表示，即復(fù)數(shù)阻抗或復(fù)數(shù)導(dǎo)納

2、。（2電路基本定律用相量形式。主要包括歐姆定律、KCL和KVL。（3由于電路中各支路的電流和電壓都是同頻率的正弦量，所以，電路中的激勵和響應(yīng)也都可以用相量形式表示。利用相量進(jìn)行交流電路分析的實質(zhì)是，抽掉了交流電隨時間變化的特性，而只用其不變的幅值或有效值以及初相位對交流電進(jìn)行表示。這樣，其分析方法與直流電路基本沒有區(qū)別，最大的不同就是因為電感和電容的引入而帶來的“移相問題。甚至可以這樣說，直流電路是交流電路頻率為零時的特例。因而，只要熟悉和掌握了直流電路分析法，對交流電路的分析就會事半功倍。 5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析由RL、RC或RLC共同組成的網(wǎng)絡(luò)被稱為“阻抗網(wǎng)絡(luò)”。

3、在交流電路分析中，我們遇到的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都是阻抗網(wǎng)絡(luò)。同電阻網(wǎng)絡(luò)一樣，多個電感或電容也可以互連形成純電感網(wǎng)絡(luò)或純電容網(wǎng)絡(luò)。 5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.1 純電感網(wǎng)絡(luò)的等效純電感網(wǎng)絡(luò)的等效1212ddddd()dddddnniiiiiuLLLLLLLttttt （5.1-1）12nLLLL （5.1-2）5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.1 純電感網(wǎng)絡(luò)的等效純電感網(wǎng)絡(luò)的等效12121111111ddd()ddnniu tu tu tu tu tLLLLLLL （5.1-3）121111nLLLL （5.1-4）1212L LLLL （5.1-5）

4、5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.2純電容網(wǎng)絡(luò)的等效純電容網(wǎng)絡(luò)的等效12121111111ddd()ddnnui ti ti ti ti tCCCCCCC （5.1-6）121111nCCCC （5.1-7）1212C CCCC （5.1-8）5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.2純電容網(wǎng)絡(luò)的等效純電容網(wǎng)絡(luò)的等效1212ddddd()dddddnnuuuuuiCCCCCCCttttt （5.1-9）12nCCCC（5.1-10）5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.3阻抗的串聯(lián)分析阻抗的串聯(lián)分析12111jnnnnkkkkkkZZZZ

5、ZRX（5.1-11）121nnkkUUUUU （5.1-12）=1Z=Z=ZjjjnkkUIU （5.1-13）5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.3阻抗的串聯(lián)分析阻抗的串聯(lián)分析1122=UZUZ （5.1-15）11122212=+=+ZUUZZZUUZZ （5.1-14）5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.4阻抗的并聯(lián)分析阻抗的并聯(lián)分析12111+jnnnnkkkkkkYYYYYGB （5.1-16）121212=/Z =+Z ZZ ZZZ （5.1-17）121nnkkIIIII （5.1-18）5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5

6、.1.4阻抗的并聯(lián)分析阻抗的并聯(lián)分析=1Y=Y=YjjjnkkIUI （5.1-19）21121212=+=+ZIIZZZIIZZ （5.1-20）1221=IZIZ （5.1-21）5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.5濾波和移相濾波和移相純電阻網(wǎng)絡(luò)只能實現(xiàn)分壓和分流的功能，而阻抗網(wǎng)絡(luò)除了這兩個功能外，還具有“濾波和“移相功能?！盀V波是指可以根據(jù)需要選擇或去除某些頻率的交流信號的一種信號處理方法。 濾波分為低通濾波選擇低頻段信號）、高通濾波選擇高頻段信號）、帶通濾波選擇某一頻段信號和帶阻濾波去除某一頻段信號四種形式。 “濾波器的原理主要基于電感和電容的電抗特性。 5.15

7、.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.5濾波和移相濾波和移相“移相是指可以根據(jù)需要改變交流信號的起始時刻的一種信號處理方法。 “移相網(wǎng)絡(luò)可分為“前移超前網(wǎng)絡(luò)”（輸出領(lǐng)先輸入）、“后移滯后網(wǎng)絡(luò)”（輸出滯后輸入及“同相網(wǎng)絡(luò)”（輸出與輸入同相）。 “移相器的原理主要基于電感和電容的伏安相量特性。 需要說明的是，因為濾波網(wǎng)絡(luò)和移相網(wǎng)絡(luò)都是具有動態(tài)元件的電路，所以，網(wǎng)絡(luò)的“濾波和“移相功能是同時具備的，濾波器同時也是移相器，移相器也是濾波器。實際中，濾波器的輸入常為多頻交流信號，人們對其的關(guān)注點是“選頻而不在意“移相”；移相器的輸入多為單頻交流信號，人們主要關(guān)心輸出與輸入的相位差。5.15.1

8、阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.5濾波和移相濾波和移相5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.5濾波和移相濾波和移相5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.5濾波和移相濾波和移相5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.5濾波和移相濾波和移相5.15.1阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析阻抗網(wǎng)絡(luò)的等效分析5.1.5濾波和移相濾波和移相5.25.2普通電源電路的等效分析普通電源電路的等效分析5.2.1電源的串聯(lián)與并聯(lián)電源的串聯(lián)與并聯(lián)1.理想電源的串并聯(lián)理想電壓源可以串聯(lián)，串聯(lián)后總電源的電壓相量是各子電源電壓相量之和。串聯(lián)電壓源允許各子電源的電壓相量不一樣

9、。因而，在需要高電壓供電的場合，可以考慮電壓源串聯(lián)。121nnkkUUUUU （5.2-1）理想電流源可以并聯(lián)，并聯(lián)后總電源的電流相量是各子電源電流相量之和。并聯(lián)電流源允許各子電源的電流相量不一樣。因而，在需要大電流輸出的場合，可以考慮電流源并聯(lián)。121nnkkIIIII （5.2-2）5.25.2普通電源電路的等效分析普通電源電路的等效分析5.2.1電源的串聯(lián)與并聯(lián)電源的串聯(lián)與并聯(lián)2.實際電源的串并聯(lián)實際電壓源可以串聯(lián)，串聯(lián)后總電源的電壓相量和總內(nèi)阻抗分別是各子電源電壓相量及內(nèi)阻抗之和。12100102001nnkknnkkUUUUUZZZZZ （5.2-3）5.25.2普通電源電路的等效分

10、析普通電源電路的等效分析5.2.1電源的串聯(lián)與并聯(lián)電源的串聯(lián)與并聯(lián)實際電流源可以并聯(lián)，并聯(lián)后總電源的電流相量和復(fù)導(dǎo)納分別是各子電源電流相量和復(fù)導(dǎo)納之和。并聯(lián)電流源允許各子電源的電流相量不一樣。12100102001nnkknnkkIIIIIYYYYY （5.2-4）5.25.2普通電源電路的等效分析普通電源電路的等效分析5.2.1電源的串聯(lián)與并聯(lián)電源的串聯(lián)與并聯(lián)5.25.2普通電源電路的等效分析普通電源電路的等效分析5.2.2有伴電源的相互等效有伴電源的相互等效有伴電壓源和有伴電流源可以相互等效，其等效的條件是：電壓源的電壓相量等于電流源的電流相量乘以內(nèi)阻抗或電流源的電流相量等于電壓源的電壓相

11、量除以內(nèi)阻抗，而兩者的內(nèi)阻抗相等，即 SSSS01020=UUZIIZZZZ，（5.2-6）5.25.2普通電源電路的等效分析普通電源電路的等效分析5.2.3理想電源與任意元件的連接等效理想電源與任意元件的連接等效5.25.2普通電源電路的等效分析普通電源電路的等效分析5.2.3理想電源與任意元件的連接等效理想電源與任意元件的連接等效5.25.2普通電源電路的等效分析普通電源電路的等效分析5.2.3理想電源與任意元件的連接等效理想電源與任意元件的連接等效5.3 5.3 受控電源電路的等效分析受控電源電路的等效分析在含有受控源電路的分析中，最重要的就是要理解和掌握受控電源的參數(shù)電壓或電流是電路中

12、另外一個參數(shù)的函數(shù)，或者說被另一個參數(shù)所控制。分析過程中，只要保證不丟掉和改變這個控制參數(shù)，則受控源即可按照獨立電源處理這個概念。 5.3 5.3 受控電源電路的等效分析受控電源電路的等效分析5.3 5.3 受控電源電路的等效分析受控電源電路的等效分析5.3 5.3 受控電源電路的等效分析受控電源電路的等效分析5.4 5.4 疊加定理和齊次定理疊加定理和齊次定理交流電路的相量模型也滿足疊加定理和齊次定理。疊加定理：在有兩個或兩個以上電源作用的線性交流電路中，任意支路上的電流相量或任意兩點間電壓相量都等于各電源相量單獨作用而其它電源相量為零電壓源短路，電流源開路時，在該支路產(chǎn)生的各電流相量或在該

13、兩點間產(chǎn)生的各電壓相量的代數(shù)和。齊次定理：在只有一個電源作用的線性交流電路中，任意支路上的電流相量或任意兩點間的電壓相量，都與該電源相量的變化成正比。5.5 5.5 替代定理替代定理替代定理：在一個交流電路中，一個已知的電壓相量可以用一個大小和方向相同的理想電壓源的相量模型代替；一個已知的電流相量可以用一個大小和方向相同的理想電流源的相量模型代替。替代之后，電路中其他支路的電壓和電流相量均不變。零電壓可以用短路線代替，零電流可以用開路線代替 5.6 5.6 戴維南定理和諾頓定理戴維南定理和諾頓定理5.6 5.6 戴維南定理和諾頓定理戴維南定理和諾頓定理5.6 5.6 戴維南定理和諾頓定理戴維南

14、定理和諾頓定理5.7 5.7 基本定律分析法基本定律分析法節(jié)點電壓法分析交流電路的一般步驟是：第一步：將時域電路化為相量模型。第二步：選取參考節(jié)點，并給其他獨立節(jié)點編號。第三步：按自復(fù)導(dǎo)納本節(jié)點復(fù)電壓-(互復(fù)導(dǎo)納相鄰節(jié)點復(fù)電壓)=流入本節(jié)點所有復(fù)電流源的代數(shù)和形式列寫?yīng)毩⒐?jié)點的節(jié)點復(fù)電壓方程。第四步：求解節(jié)點復(fù)電壓方程，得到各節(jié)點電壓相量。第五步：根據(jù)各節(jié)點復(fù)電壓再求電路其他未知量，如支路復(fù)電流、復(fù)電壓、元件參數(shù)和功率等。網(wǎng)孔電流法分析交流電路的一般步驟是：第一步：將時域電路化為相量模型。第二步：確定電路中網(wǎng)孔數(shù)，并設(shè)定各網(wǎng)孔復(fù)電流的符號及方向。通常網(wǎng)孔復(fù)電流統(tǒng)一取順時針或逆時針方向。第三步：

15、按自復(fù)阻抗本網(wǎng)孔復(fù)電流-(互復(fù)阻抗相鄰網(wǎng)孔復(fù)電流)=本網(wǎng)孔所有復(fù)電壓源的代數(shù)和列寫網(wǎng)孔電流方程，并求解方程，得到各網(wǎng)孔復(fù)電流。第四步：由求得的網(wǎng)孔電流。第五步：根據(jù)各網(wǎng)孔復(fù)電流再求其他的電路變量，如支路復(fù)電流、復(fù)電壓、元件參數(shù)和功率等。5.7 5.7 基本定律分析法基本定律分析法5.7 5.7 基本定律分析法基本定律分析法5.7 5.7 基本定律分析法基本定律分析法5.7 5.7 基本定律分析法基本定律分析法5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)5.8 5.8 綜合練習(xí)綜合練習(xí)通過上述例題的求解,我們發(fā)現(xiàn)在