第2章 汽車電工與電子技術基礎

1、三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路汽車電工與電汽車電工與電子技術基礎子技術基礎主講：伍時和主講：伍時和三亞學院三亞學院 理工學院理工學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路要點：要點：1、電容器和電感線圈的基本特性及應用常識。、電容器和電感線圈的基本特性及應用常識。2、正弦交流電的有效值、角頻率、相位與相位差的、正弦交流電的有效值、角頻率、相位與相位差的概念。概念。3、RLC單一元件上，正弦電流與

2、電壓的約束關系。單一元件上，正弦電流與電壓的約束關系。4、用相量法分析和計算簡單交流電路，改善功率因、用相量法分析和計算簡單交流電路，改善功率因數(shù)的意義。數(shù)的意義。5、三相電源與負載的連接方法及分析計算。、三相電源與負載的連接方法及分析計算。第二章第二章三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路第一節(jié)第一節(jié) 電容器和電感線圈電容器和電感線圈第二節(jié)第二節(jié) 正弦交流電及其相量表示正弦交流電及其相量表示第三節(jié)第三節(jié) 電阻、電感、電容在交流電路中的特性電阻、電感、電容在交流電路中的特性第四節(jié)第四節(jié) RLC串聯(lián)電路串聯(lián)電路第五節(jié)第五節(jié) 感性負載與電容的并聯(lián)電路感性負載

3、與電容的并聯(lián)電路第六節(jié)第六節(jié) 三相交流電路三相交流電路第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路UQC單位：法拉單位：法拉F、微法、微法pF、微微法、微微法ppF。平行板電容器平行板電容器cuCiq q ucicCq q 庫伏特性庫伏特性cu0qqCuc CUQ三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路單位：法拉單位：法拉F、微法、微法pF、微微法、微微法ppF。平行板電容器平行板電容器cuCiq q ucicCq q 單位：伏特單位：伏特V、千伏、千伏kV。1081010，10010

4、000M 。三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路21QQQ4、電容器的串聯(lián)、并聯(lián)、電容器的串聯(lián)、并聯(lián)串聯(lián)：串聯(lián)：21UUU儲存的能量儲存的能量：20021CUCCtCCCUduCudtiuWC C1C2串聯(lián)串聯(lián)U1U2+_U21CCQCQ21Q21211:1CCUU：2111CCC1111UCQ 222UCQ UCCCU2121UCCCU2112C串聯(lián)等效圖串聯(lián)等效圖U+_UCUQ 三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路21UUU4、電

5、容器的串聯(lián)、并聯(lián)、電容器的串聯(lián)、并聯(lián)并聯(lián)電壓：并聯(lián)電壓：21QQQC1C2并聯(lián)并聯(lián)U1U2+_U2211UCUCCU21CCC111UCQ 222UCQ C并聯(lián)等效圖并聯(lián)等效圖U+_U例：例：FCC47012NNNUUU21FCCCCC2352121串FCCC94021并21NNNUUU？求C三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路Vuucc0)0 ()0 (5、電容器的充電、放電、電容器的充電、放電充電：充電：1)0()0(RUtiitcUeUtu)(R1C2電容充電、放電電容充電、放電R2U2iU0)()(tiiUtuucc)()(tceRUti1)(

6、電路的換路定律電路的換路定律電路初始狀態(tài)電路初始狀態(tài)電路終止狀態(tài)電路終止狀態(tài)電容端電壓的變化規(guī)律電容端電壓的變化規(guī)律CR1電路的時間常數(shù)電路的時間常數(shù)三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路)0()() e1e1( ttRCtUUuC RCtCUUu e 暫態(tài)分量暫態(tài)分量穩(wěn)態(tài)分量穩(wěn)態(tài)分量電路達到電路達到穩(wěn)定狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)時的電壓時的電壓-UCu Cu+UCu僅存在僅存在于暫態(tài)于暫態(tài)過程中過程中 63.2%U-36.8%UtCuo-UCu tceRUti1)(三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路電阻電壓：電阻電壓：RC

7、tURiuCR eRCtRUtuCiCC edd放電電流放電電流RCtUuC e CuCiRu3. 、 、 RuCiCutO三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路(2) 物理意義物理意義RC 令令:(1) 量綱量綱sVAs UUuC008 .36e1 t當當 時時RCtUtuC e)(008 .36 時間常數(shù)時間常數(shù)等于電壓等于電壓Cu衰減到初始值衰減到初始值U0 的的所需的時間。所需的時間。三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路0.368U23Cu 1URC tRCtUUuC ee321 t0uc三亞學院理工職業(yè)

8、學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路當當0Cu t0Cu )53( t Cu0.368U 0.135U 0.050U 0.018U 0.007U 0.002U 2 3 4 6 51e 2e 3e 4e 5e 6e t e t e三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路5、汽車中電容式閃光電路、汽車中電容式閃光電路1、觸點、觸點 2、彈簧片、彈簧片 3、串聯(lián)線圈、串聯(lián)線圈4 、并聯(lián)線圈、并聯(lián)線圈5、滅弧電阻、滅弧電阻6、鐵心、鐵心7、電解電容、電解電容8、轉(zhuǎn)向燈開關、轉(zhuǎn)向燈開關9 、左（、左（10 右）轉(zhuǎn)向右）轉(zhuǎn)向信號燈及指示燈信號

9、燈及指示燈11、電源開關、電源開關電路利用電容的充電、放電路利用電容的充電、放電過程，使繼電器的串聯(lián)電過程，使繼電器的串聯(lián)線圈線圈3和并聯(lián)線圈和并聯(lián)線圈4產(chǎn)生的產(chǎn)生的電磁吸力時而相加，時而電磁吸力時而相加，時而相互抵消，實現(xiàn)觸點相互抵消，實現(xiàn)觸點1時時而斷開，時而連接從而控而斷開，時而連接從而控制燈光閃爍。制燈光閃爍。P133第五章第五章第三節(jié)內(nèi)容。第三節(jié)內(nèi)容。充電和放電的充電和放電的時間常數(shù)是不同的。放電通過時間常數(shù)是不同的。放電通過并聯(lián)線圈、觸點閉合，充電通并聯(lián)線圈、觸點閉合，充電通過串并聯(lián)線圈、電燈閉合。過串并聯(lián)線圈、電燈閉合。3 4 21US7 6511 8 9 10 三亞學院理工職業(yè)

10、學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 iNiL電感電感:( H、mH)電流通過電流通過N匝匝線圈產(chǎn)生線圈產(chǎn)生(磁鏈磁鏈)N 電流通過電流通過一匝一匝線圈產(chǎn)生線圈產(chǎn)生(磁通磁通)ui +-線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì)線圈的電感與線圈的尺寸、匝數(shù)以及附近的介質(zhì)的導磁性能等有關。的導磁性能等有關。lNSL2三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路(H)lNSL2tiLteLdddd (1) 自感電動勢的參考方向自感電動勢的參考方向iu+-eL+-

11、LS 線圈橫截面積（線圈橫截面積（m2） l 線圈長度（線圈長度（m）N 線圈匝數(shù)線圈匝數(shù) 介質(zhì)的磁導率（介質(zhì)的磁導率（H/m）三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路(2) 自感電動勢瞬時極性的判別自感電動勢瞬時極性的判別tiLeLdd 0 tiLeLdd i 0 tidd三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路221LiW tiLeuLdd 根據(jù)基爾霍夫定律可得：根據(jù)基爾霍夫定律可得：將上式兩邊同乘上將上式兩邊同乘上 i ，并積分，則得：，并積分，則得：20021ddLiiLituiti即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存

12、在線圈中，當電即電感將電能轉(zhuǎn)換為磁場能儲存在線圈中，當電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電流增大時，磁場能增大，電感元件從電源取用電能；當電流減小時，磁場能減小，電感元件向電能；當電流減小時，磁場能減小，電感元件向電源放還能量。源放還能量。三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路it i三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 tIi sinmI Im m 2 Tit O三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路fT22Tf1t O三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二

13、章第二章 正弦交流電路正弦交流電路有效值：有效值：與交流熱效應相等的直流定義為交流與交流熱效應相等的直流定義為交流電的有效值。電的有效值。幅值：幅值：Im、Um、Em則有則有 TtiTI02d1dtRiT20RTI2 TttIT1022mdsin2mI 同理：同理：2mUU 2mEE 三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 。 :4.1.3初相位與相位差初相位與相位差t 交流設備名牌標注的電壓、電流均為有效值交流設備名牌標注的電壓、電流均為有效值it )sin(mtIiO0)(tt三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流

14、電路)sin(1mtUu如：如：)()(21 tt21 若若021 uiu i tO 1 2)sin(2mtIi)mVsin(30560t1u如：如：mA0540)sin(3t1i) 3/105() 3/105(tt3233）（三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 9021 90021 02118021uitui Ouitui90OuituiOtuiuiO三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 不同頻率的正弦量比較無意義。不同頻率的正弦量比較無意義。 兩同頻率的正弦量之間的相位差為常數(shù)，兩同頻率的正弦量之間的相位

15、差為常數(shù)， 與計時的選擇起點無關。與計時的選擇起點無關。 ti2i1iO三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路瞬時值表達式瞬時值表達式)sin(m tUu波形圖波形圖相量相量UU ut O三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路)(sinmtUu 設正弦量設正弦量:若若: :有向線段長度有向線段長度 = mU有向線段以速度有向線段以速度 按逆時針方向旋轉(zhuǎn)按逆時針方向旋轉(zhuǎn)則則: :該旋轉(zhuǎn)有向線段每一瞬時在縱軸上的該旋轉(zhuǎn)有向線段每一瞬時在縱軸上的投影投影即表示即表示相應時刻正弦量的瞬時值。相應時刻正弦量的瞬時值。有向線段

16、與橫軸夾角有向線段與橫軸夾角 = 初相位初相位 1u1tu0 xyOmUut O動畫動畫三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路+j+1Abar 0復數(shù)表示形式復數(shù)表示形式設設A為復數(shù)為復數(shù):A =a + jbabarctan22bar復數(shù)的模復數(shù)的模復數(shù)的輻角復數(shù)的輻角式中式中:racosrbsin)sinj(cossinjcosrr rA由由歐拉公式歐拉公式:2jeesinjj ,2eecosjj 三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 rAje sinjcosej 可得可得: )(sinmtUu設正弦量設正弦量

17、:相量相量: 表示正弦量的復數(shù)稱表示正弦量的復數(shù)稱相量相量rrrjrbaA jesincosj rA UUeU j三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路注意注意:)(sinmtIi？= 非正弦量不能用相量表示。非正弦量不能用相量表示。只有只有同頻率同頻率的正弦量才能畫在同一相量圖上。的正弦量才能畫在同一相量圖上。 UeUUmjmm 或：或：IeImjm UI三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 模模用最大值表示用最大值表示 ，則用符號：，則用符號：mmI U、 相量圖相量圖: 把相量表示在復平面的圖形把相量表示在

18、復平面的圖形 實際應用中，模多采用有效值，符號：實際應用中，模多采用有效值，符號：I U、如：已知如：已知)V45(sin220 tuVe220j45m UVe2220j45 U則則或或)jsincos(ejUUUU 相量式相量式:UI三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路90je 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 因子：因子：j90sinj90cosej90 rAje +1+jo90 相量相量 乘以乘以 ， 將逆時針旋轉(zhuǎn)將逆時針旋轉(zhuǎn) ，得到，得到A 90jeBA90相量相量 乘以乘以 ， 將順時針旋轉(zhuǎn)將順時針旋轉(zhuǎn) ，得到，得到C A -j90eA90BCA三亞學院理工職業(yè)學院

19、三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路V452220 U？)V45(sin220 tuVe22045m U？)A30(sin24 t？Ae4j30 Ij45 )A60(sin10ti？V100 U？Ve100j15 U？ 2.已知：已知：A6010 IV15100 U三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路例例2: 已知已知有效值有效值 I =14.14A)A (314sin21 1ti 0)A 0 (314sin210 29ti。 iii21A) 4 314(sin20 5ti求：求：A452020jo1210解：解：書中例書中例2.

20、5i2RCu1i1i1m I2mImI0A1 1m20IA9012m20IA92020m0112m1mIII三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路1U 202U 452U1U 落后于落后于1U2U超前超前落后落后？V)45(sin21102tuV)20(sin22201tu+1+jV202201 UV451102 U三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路設設tUusinmRUI 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律:iRu tRU2RtURuisinsinmtI2tIsinsinm0 iu 相位差相位差 ： IU相量圖相量圖R

21、iu+_相量式：相量式：0II RIUU 0三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路iup(1) 瞬時功率瞬時功率 p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積瞬時電壓與瞬時電流的乘積tIU2mmsin)2cos(121mmtIU結(jié)論結(jié)論: （耗能元件）（耗能元件）, ,且隨時間變化。且隨時間變化。0ptUutIisin2sin2 pituOtpOiu三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路TTtiuTtpTP00d1d1UIttUITT0)dcos2(11ttIUTTd)2cos(12110mmIUP 單位單位:瓦（瓦（W） 2RI

22、 P RU2Riu+_pptO三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路，的電源上。Vtuo)120314sin(311AUPI455. 0220/100/VU2202/311Riu+_解：解：三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路tL Icos2 基本基本關系式：關系式： U =I L 90iu相位差相位差tiLeuLdd設：設：tIisin2iu+-eL+-LttILud)sind(m)90(sin2tU)90(sin2 tLI90utu iiO三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦

23、交流電路)90(sin2tLIutIisin2LUI LXIU 則則: : 電感電感L具有通直阻交的作用具有通直阻交的作用f = 0, XL =0，電感，電感L視為視為短路短路LfLXL2 fLXL2 L IUfXL三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路LfLXL2)(jjLXILIUUI相量圖相量圖90IU超前超前)90(sin2tLIutIisin2根據(jù)：根據(jù)： 0II 9090LIUULIUIU j90 則：則：LXfLUI 2LXI,fO三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路0d)(2sind1oo ttU

24、IT1tpTPTT)90(sinsinmmttIUuiptUI2sintIUttIU2sin2cossinmmmm)90(sin2tLIutIisin2三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路p 0分析：分析：瞬時功率瞬時功率 ：uiptUI2sinui+-ui+-ui+-ui+-+p 0p 0p 0p XC 時時， 0 ，u 超前超前 i 呈呈感性感性當當 XL XC 時時 ， 0 感性感性)XL XC由電壓三角形可得由電壓三角形可得:cosUURsinUUxURUCLUU XUCUIRU( 0 容性容性)XL XC CULUCLUUU RjXL-jXC

25、RU+_LU+_CU+_U+_I三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路由相量圖可求得由相量圖可求得: RXXXXRZCLCLarctan)(22ZIXRIXXRIUUUUCLCLR )()(222222 由阻抗三角形：由阻抗三角形：cosZR sinZX URUCLUU XUZRCLXXX三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路t It Uiupsin)(sinmm)(sinsinmmt Uut Ii設：設：RLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i)t(2 os ost sin)t( cc2121sin由于由于IUIU

26、mm)(21以及以及)t(2 os I U os I Uccp所以所以三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路儲能元件上儲能元件上的瞬時功率的瞬時功率耗能元件上耗能元件上的瞬時功率的瞬時功率RLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i)t(2 os I U os I Uccp二、二、RLC串聯(lián)電路中的功率串聯(lián)電路中的功率I URP os U cUR os I UcP電阻元件是純消耗功率的，有功功率電阻元件是純消耗功率的，有功功率電壓三角形電壓三角形1、有功功率、有功功率三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路儲能元件上儲能元

27、件上的瞬時功率的瞬時功率耗能元件上耗能元件上的瞬時功率的瞬時功率RLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i)t(2 os I U os I Uccp二、二、RLC串聯(lián)電路中的功率串聯(lián)電路中的功率CLCLCLXQ-QIU-IU)IU-UI U(Q inUsUX in I UsQ電感電容元件是不消耗功率的，無功功率電感電容元件是不消耗功率的，無功功率電壓三角形電壓三角形2、無功功率、無功功率三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路RLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i二、二、RLC串聯(lián)電路中的功率串聯(lián)電路中的功率UIS UIcosP in I UsQ視在功率：表征

28、電氣設備的實際容量。視在功率：表征電氣設備的實際容量。功率三角形功率三角形3、視在功率、視在功率 cosUI22）（P2 in UI）22s（Q222QS2P P22QS或：或：SQPRUUCLUURCLXX ZRLC串聯(lián)電路的三個串聯(lián)電路的三個三角形三角形三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 cosUIP 所所以以 cos)d(2coscos1d100UIttUIUITtpTPTT 單位單位: W總電壓總電壓總電流總電流u 與與 i 的夾角的夾角coscos 稱為稱為功率功率因數(shù)因數(shù)，用來衡，用來衡量對電源的利量對電源的利用程度。用程度。三亞學院理工

29、職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路單位：單位：varsinUIQ 總電壓總電壓總電流總電流u 與與 i 的夾角的夾角根據(jù)電壓三角形可得：根據(jù)電壓三角形可得：RIIUUIPR2cos電阻消耗電阻消耗的電能的電能)()(2CLCLCLXXIIUUIUIUQ根據(jù)電壓三角形可得：根據(jù)電壓三角形可得：電感和電電感和電容與電源容與電源之間的能之間的能量互換量互換URU XUI三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 電路中電路中總電壓總電壓與與總電流總電流有效值的乘積。有效值的乘積。2IZUIS單位：單位：VA 注：注： SNUN IN

30、 稱為發(fā)電機、變壓器稱為發(fā)電機、變壓器 等供電設備等供電設備的的額定容量額定容量，可用來衡量發(fā)電機、變壓器，可用來衡量發(fā)電機、變壓器可能可能提供提供的最大有功功率。的最大有功功率。22QPS QPS三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路阻抗三角形、阻抗三角形、電壓三角形、電壓三角形、功率三角形功率三角形SQP22)(CLXXRZ sincosZXZR2)(CL2RUUUUsincosUUUUXR22QPSsincosSQSPRUUCLUU將將電壓三角形電壓三角形的有效值同的有效值同除除I得到得到阻抗三角形阻抗三角形將將電壓三角形電壓三角形的有效值同的有效

31、值同乘乘I得到得到功率三角形功率三角形RCLXX Z三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路例例1：已知已知:)V25314(2220tusinF2mH,2,305 . 655CLR求求:(1)電感、電容、阻抗的摸，判斷電路的性質(zhì)。電感、電容、阻抗的摸，判斷電路的性質(zhì)。 (2)電流電流的有效值的有效值I與瞬時值與瞬時值 i 表達式表達式; (3)各部分電壓的有效值。（各部分電壓的有效值。（作相量圖）。作相量圖）。在在RLC串聯(lián)交流電路中，串聯(lián)交流電路中，解：解：,81023143055LXL,1102314116-205 . 6CXC22)(CLXXRZR

32、LCRu+_Lu+_Cu+_u+_i,500)1(8030222ZCLXX電容性電路電容性電路三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路(1)4.4AA50220 ZUI)A78.1314(sin244ti.-53.130120-80arctanarctanRXXCL78.1-53.1)53(25,25,uuiiu所以而因為(2)V78.1314(sin2132tuR132V30V4.4 IRUR)V168.1314(sin23tuL52V3804.452V LLIXURLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i90+78.1三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學

33、院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路)V12314(sin25tuC28V5014.4282 CCIXU通過計算可看出：通過計算可看出：CLRUUUUCLRUUUU而是而是V220UV528V352V132，CLRUUURLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i-90+78.1三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路)V9314(sin25028178tuC.53ULUCUIRUCLRUUUU而是而是(3)相量圖相量圖(4)580.8W)W53(cos4.4220cos UIP或或580.8W30224 . 4RIIUPR52)A314(sin244251

34、 .53.ti)V78.1314(sin2132tuR)V78.1 314(sin235290tuL)V25314(2220tusinRLCRu+_Lu+_Cu+_u+_iCLUU三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路(4)-774.4var)var53(sin4.4220sin UIQ或或-774.4var)()(2CLCLXXIIU-UQ呈容性呈容性三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路5350j40)30()( j CLXXRZA784.453-5025220AZUIV7813230V734.4 RIURV1

35、6337380j4.4j52VLLXIUV12-7301j4.4j528V2CCXIUV20220 U解：解：RLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i思考：各瞬時值表達式如何寫？思考：各瞬時值表達式如何寫？三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路正誤判斷正誤判斷ZUI ？ZUI Zui ？ZUI？在在RLC串聯(lián)電路中，串聯(lián)電路中， ZUI？UUUCL arctan？RXXCL arctanRCLUUU arctan？ ？CXLXRUI？CLRUUUU？CLRuuuu？)CLXXRZj(RCL arctan？ ？CLXXRZ 0II設設三亞學院理工職業(yè)學院三亞

36、學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 在同時含有在同時含有L 和和C 的交流電路中，如果總電壓和的交流電路中，如果總電壓和總電流總電流同相同相，稱電路處于，稱電路處于諧振諧振狀態(tài)。此時電路與電狀態(tài)。此時電路與電源之間不再有能量的交換，整個電路呈電阻性。源之間不再有能量的交換，整個電路呈電阻性。L 與與 C 串聯(lián)時串聯(lián)時 u、i 同相同相L 與與 C 并聯(lián)時并聯(lián)時 u、i 同相同相 研究諧振的目的，就是一方面在生產(chǎn)上充分利研究諧振的目的，就是一方面在生產(chǎn)上充分利用諧振的特點，用諧振的特點，(如在無線電工程、電子測量技術等如在無線電工程、電子測量技術等許多電路中許多電路中應用應用

37、)。另一方面又要。另一方面又要預防預防它所產(chǎn)生的它所產(chǎn)生的危危害害。三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路IU、同相同相 由定義，諧振時：由定義，諧振時：或：或：CLoo 1 0arctanRXXCL即即諧振條件：諧振條件：CLXX串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路RLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i根據(jù)諧振條件：根據(jù)諧振條件：CLoo1CLXX RZj三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路LC10 LCf 210 或或電路發(fā)生諧振的方法：電路發(fā)生諧振的方法：(1)電源頻率電源頻率 f 一定一定，調(diào)調(diào)參數(shù)參數(shù)L、C 使使

38、fo= f；(2)電路參數(shù)電路參數(shù)LC 一定一定，調(diào)調(diào)電源頻率電源頻率 f，使使 f = fo 或：或：CfLf00212RXXRZCL 22)(可得可得為：為：三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路當電源電壓一定時：當電源電壓一定時： RUII 0電路呈電阻性電路呈電阻性，能量全部被電阻消耗，能量全部被電阻消耗， 和和 相互相互補償補償。即電源與電路之間不發(fā)生能量互換。即電源與電路之間不發(fā)生能量互換。LQCQIU、0arctanRXXCLRLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路

39、電阻電壓：電阻電壓：UR = Io R = U 00CCLLXIUXIU 電容、電感電壓：電容、電感電壓：CLUURLCRu+_Lu+_Cu+_u+_iIRU( = 0 電阻性電阻性)XL = XCCULUCLUU三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路UC 、UL將大于將大于電源電壓電源電壓URX XCL當當 時：時：有：有：UUU URCL由于由于UU UCL可能會可能會擊穿擊穿線圈或電容的線圈或電容的絕緣，因此在電力系統(tǒng)中一般應絕緣，因此在電力系統(tǒng)中一般應避免避免發(fā)生串聯(lián)諧發(fā)生串聯(lián)諧振，但在無線電工程上，又可振，但在無線電工程上，又可利用利用這一特點

40、達到這一特點達到選擇信號選擇信號的作用。的作用。RCRLUUUUQCL001 令：令：表征串聯(lián)諧振電路的諧振質(zhì)量表征串聯(lián)諧振電路的諧振質(zhì)量QRLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路QUUUCL 有有：所以串聯(lián)諧振又稱為所以串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振。電壓諧振。注意注意QUUCRXIUCC 001 QUURLXIULL 00 與與相互抵消，但其本相互抵消，但其本身不為零，而是電源電壓的身不為零，而是電源電壓的Q倍。倍。LUCUILUCUUUR如如Q=100,U=220V,則在諧振時則在諧振時22000VQUUUCL三亞學院理

41、工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 阻抗隨頻率變化的關系。阻抗隨頻率變化的關系。 Z0 RZ 0 Z0 LXZ0fCXLfXL 2fcXC 21容性容性)(0感性感性)(0f0R)( jCLXXRZ22)1(CLRZ三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 )1-()(22CLRUZUI 0I Q大大Q小小0I分析：分析： RLQ0 諧振電流諧振電流RUI 0 f0f0ZIZ ,R 0I三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路:0f諧振頻率諧振頻率:2f下限截止頻率下限截止頻率:1fQ

42、大大選擇性越好，抗干擾能力選擇性越好，抗干擾能力越強。越強。Q小小0If= 21 當電流下降到當電流下降到0.707Io時所對應的上下限頻率之時所對應的上下限頻率之差，稱差，稱通頻帶通頻帶。即：即：00.707 I1f2f0I0ff 三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路接收機的輸入電路接收機的輸入電路1L：接收天線：接收天線LC：組成諧振電路：組成諧振電路1LLC電路圖電路圖321eee、 為來自為來自3個不同電臺個不同電臺(不同頻率不同頻率)的電動勢信號；的電動勢信號；調(diào)調(diào)C，對，對所需信號所需信號頻率產(chǎn)生頻率產(chǎn)生串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振CLR1e2e3e1

43、f2f3f等效電路等效電路+-CuQUUIICmax0最大最大則則三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路1.功率因數(shù)功率因數(shù): 用以用以。scojXRZ+U-ZI的的意義：電壓與電流的相位差，阻抗的輻角意義：電壓與電流的相位差，阻抗的輻角sinUIQ 1cos功率功率UIZRX一、提高功率因數(shù)的意義一、提高功率因數(shù)的意義三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路AkV1000NNNIUS若用戶：若用戶： 則電源可發(fā)出的有功功率為：則電源可發(fā)出的有功功率為： 1cos若用戶：若用戶： 則電源可發(fā)出的有功功率為：則電源可發(fā)

44、出的有功功率為： 0.6cos800kvarsinNNIUQ還需提供無功功率為還需提供無功功率為:600kWcosNNIUPcos1000kWcosNNIUP無需給負載提供無功功率。無需給負載提供無功功率。例如：例如：三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路(費電費電)設輸電線和發(fā)電機繞組的電阻為設輸電線和發(fā)電機繞組的電阻為 :r要求要求:(、定值定值)時時cosIUP cosUPI rIP2減小減小損耗損耗cos( (導線截面積導線截面積) )IS 日常生活中多為日常生活中多為感性負載感性負載-如電動機、日光燈，如電動機、日光燈，其等效電路及相量關系如下

45、圖。其等效電路及相量關系如下圖。 三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路IURULU相量圖相量圖+U-RLXI+RU-+-LU感性等效電感性等效電路路A0.182A22040 UPI 1cos例例cosIUP A0.364A0.522040co sUPI40W220V日光燈日光燈 0.5cos 。 0.85coscosL LIcosU)( PI定值三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路0)(R-L-)9090(純純)90( 日光燈日光燈 （R-L串聯(lián)電路）串聯(lián)電路）1cos0.30.2cos0cos0co1s0.9

46、0.7cos0.60.5cos三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路1ICIIU1 必須保證必須保證原負載的工作狀態(tài)不變。原負載的工作狀態(tài)不變。即：即：加至負載上的加至負載上的電壓電壓和負載的和負載的有功功率有功功率不變。不變。 在感性負載兩端并電容在感性負載兩端并電容cosIcosCIC+U-RLI1I三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路1IIU1CI(1) 電路的電路的總總電流電流 ，電路，電路總總功率因數(shù)功率因數(shù)Icos電路總視在功率電路總視在功率S=U I1cos不變不變感性支路的感性支路的功率因數(shù)功率因

47、數(shù)不變不變感性支路的電流感性支路的電流1I三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路cos1UIUcosIP1由于，cosUPI 1IIU1CIsinsin11IIICCUICsinICI即即:sinsin11IICUCIC+U-RLI1I11sinI11cosUPI 三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路)tan(tan12 UPC sincossincos11UPUPCU 思考題思考題:三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路解：解：(1)F658F)tan18(tan5322

48、0314101023C所以例例1:（2）如將）如將 從從0.95提高到提高到1，試問還需并多，試問還需并多 大的電容大的電容C。（1）如將功率因數(shù)提高到）如將功率因數(shù)提高到 ，需要，需要 并多大的電容并多大的電容C, 求并求并C前后的線路的電流。前后的線路的電流。一感性負載，其功率一感性負載，其功率P=10kW， ，接在電壓接在電壓U=220V , =50Hz的電源上。的電源上。0.6cos0.95coscos)tan(tan12UPC0.6cos即即 530.95cos即即181.330.33三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路求并求并C前后的線路電

49、流前后的線路電流并并C前前:A75.80.62201010co311AsUPIF213.6)Ftan0(tan18220314101023 CA47.8A0.952201010cos3 UPI并并C后后:(2)從從0.95提高到提高到1時所需增加的電容值時所需增加的電容值cos三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路例例2:解：解： (1)電源需提供的電流為：電源需提供的電流為：54.54AA0.5220106cos3 UPI電源的額定電流為：電源的額定電流為：0.5cosN已知電源已知電源UN=220V , =50Hz，SN=10kVA，向，向PN=6k

50、W,UN=220V， 的感性負載供電，的感性負載供電，cos45.45AA22010103NNN USI三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路A45.45,NI54.54AI所以（2）如將）如將 提高到提高到0.9后，后， 則電源需提供的電流為：則電源需提供的電流為：cos30.3AA0.9220106cos3 UPIA45.45NI30.3AI此時，三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路+eAeBeCXABYCZ+ +_eeAX定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦

51、交流電路鐵心鐵心（作為導磁路經(jīng)）（作為導磁路經(jīng)）三相繞組三相繞組: 直流勵磁的電磁鐵直流勵磁的電磁鐵定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子發(fā)電機結(jié)構發(fā)電機結(jié)構tEe sinmA )120sin(mB tEe )120sin(mC tEe EEE 0A)23j21(120B EEE)23j21(120C EEE三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路EBEA.120120120EC.tEe sinmA )120sin(mB tEe )120sin(mC tEe EEE 0A 120BEE 120CEE三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路對

52、稱三相電動勢的瞬時值之和為對稱三相電動勢的瞬時值之和為 00CBA eee即：即：0CBA EEE或或三個正弦交流電動勢滿足以下特征三個正弦交流電動勢滿足以下特征三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路(1) 聯(lián)接方式聯(lián)接方式中性點中性點CBAUUU、CABCABUUU、UpCU+BU+AU、UlXYZNBCAeA+eC+eB+ABU+BCU+CAU三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路BAABUUU CBBCUUU ACCAUUU 由相量圖可得由相量圖可得 30BU ABUAUCUBUAXYZNBCeA+eC+eB

53、+CU+BU+AUABU+BCU+CAU303AABUU 303PU 30LU 三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路 p 相相電電壓壓線線電電壓壓 時時結(jié)結(jié)論論：電電源源形形聯(lián)聯(lián)UUl結(jié)且且超超線線電電壓壓形形聯(lián)聯(lián)結(jié)結(jié)時時結(jié)結(jié)論論：電電源源,3,Y PUUl 。三三相相線線電電壓壓也也是是對對稱稱的的前前相相應應的的相相電電壓壓 ,30+BACABUCAUBCUBCU 90903303LPBBCUUUU 1501503303LPCCAUUUU三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職

54、業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路C三相四線制三相四線制380/220380/220伏伏 額定相電壓為額定相電壓為220伏的單相負載伏的單相負載 額定線電壓為額定線電壓為380伏的三相負載伏的三相負載S三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路NICBAIII、aI+ZBZCZAAUBUCU+AIBICIN 電源中性點電源中性點N 負載中性點負載中性點三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路PL3UUPLII Y 聯(lián)結(jié)時：聯(lián)結(jié)時：CBANIIII CCCBBBAAA ZUIZUIZUI AIBICINIaI+Z

55、BZCZAAUBUCU+三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路負載對稱時負載對稱時,中性線中性線無無電流電流,可可省掉省掉中性線。中性線。0CBAN IIII中中線線電電流流CBAZZZ 因因為為三三相相電電壓壓對對稱稱，且且所以負載對稱時，所以負載對稱時，三相電流也對稱。三相電流也對稱。P3LUU 負負載載對對稱稱無無中中性性線線時時 負載對稱時，負載對稱時，只需計算一相電只需計算一相電流流，其它兩相電，其它兩相電流可根據(jù)對稱性流可根據(jù)對稱性直接寫出。直接寫出。AIBICINI+ZBZCZAAUBUCU+A15010A9010 A3010CBA III

56、可可知知：如如：三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路例例1 1：若若RA=RB= RC = 5 ，求求線電流及中性線電線電流及中性線電若若R1=10 , R2=10 , R3=20 ,求求線電流及線電流及 一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設電一星形聯(lián)結(jié)的三相電路，電源電壓對稱。設電源線電壓源線電壓 。 負載為負載為Vt314sin2380uAB 電燈組，電燈組，流流 IN ;中性線電流中性線電流 IN 。N+2PI3PI1PINIAUBUCUN R1R2R3ACB三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路中性線電

57、流中性線電流0CBAN IIII解：解：已知：已知：V30380AB UV0220A U A044A50220AAA RUI(1) 線電流線電流 三相對稱三相對稱A12044B IA12044C IN+BICIAINIAUBUCUN RARBRCACB三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路(2) 三相負載不對稱三相負載不對稱（R1=10 、R2=10 、R3=20 ） 應該應該分別計算各線電流分別計算各線電流中性線電流中性線電流A12011A20120220RUI3C3P A12022A10120220RUI2B2P A6011311j35 . 5j11

58、5 . 522 A12011A12022A022IIII3P2P1PN A022A100220RUI1A1P 三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路3、 負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路負載三角形聯(lián)結(jié)的三相電路CBAIII、ABIBCICAIZABZBCZCAACB+CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路(2) 相電流相電流ABABABZUI BCBCBCZUI CAACAZUIC (1) 負載相電壓負載相電壓=電源線電壓電源線電壓即即: UP = UL即即ZABZBCZCA

59、ACB+CAUABUBCUBCIABICAIAIBICI相電流：相電流：CABCABIII、線電流：線電流： CBAIII、三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路相量圖相量圖IBCIABIUBCUABUCA30負載對稱時負載對稱時, AICAI IBIC(3) 線電流線電流。3 30 0且且落落后后相相應應的的相相電電流流( (相相電電流流) ), ,3 3線線電電流流聯(lián)聯(lián)接接時時對對稱稱負負載載 : :結(jié)結(jié)論論 P IIl由相量圖可求得由相量圖可求得CAABAIII ABBCBIII BCCACIII ZUIIIIP PCABCABRXarctanCA

60、BCAB lIIII CBAPP330cos2IIIl 三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路負載的額定電壓負載的額定電壓 = 電源的線電壓電源的線電壓應作應作 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)負載的額定電壓負載的額定電壓 = 電源線電壓電源線電壓31應作應作 Y 聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié) 三相電動機繞組三相電動機繞組可以聯(lián)結(jié)成可以聯(lián)結(jié)成星形星形，也可以聯(lián)結(jié)成，也可以聯(lián)結(jié)成三三角形角形，而，而照明照明負載一般都聯(lián)結(jié)成負載一般都聯(lián)結(jié)成星形星形（具有（具有中性線中性線）。）。三亞學院理工職業(yè)學院三亞學院理工職業(yè)學院第二章第二章 正弦交流電路正弦交流電路llIIUU31 ,pp 對稱負載對稱負載 聯(lián)