第4章 正弦交流電路1

1、 4.1 iit tIi sinmI Im m 2 Tit OfT22Tf1t O有效值：有效值：與交流熱效應(yīng)相等的直流定義為交流與交流熱效應(yīng)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 。 :4.1.3初相位與相位差初相位與相位差t 交流設(shè)備名牌標(biāo)注的電壓、電流均為有效值交流設(shè)備名牌標(biāo)注的電壓、電流均為有效值it )sin(mtIiO0)(tt)sin(1mtUu如：如：)()(21 tt21 若若021 uiu i tO)sin(2mtIi 90

2、21 90021 02118021uitui90OuituiOtuiuiOuitui O(2) 不同頻率的正弦量比較無(wú)意義。不同頻率的正弦量比較無(wú)意義。(1) 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差為常數(shù)， 與計(jì)時(shí)的選擇起點(diǎn)無(wú)關(guān)。與計(jì)時(shí)的選擇起點(diǎn)無(wú)關(guān)。 ti2i1iO瞬時(shí)值表達(dá)式瞬時(shí)值表達(dá)式)sin(m tUu波形圖波形圖相量相量UUut O)(sinmtUu 設(shè)正弦量設(shè)正弦量:若若: :有向線段長(zhǎng)度有向線段長(zhǎng)度 = mU有向線段以速度有向線段以速度 按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)則則: :該旋轉(zhuǎn)有向線段每一瞬時(shí)在縱軸上的投影即表示該旋轉(zhuǎn)有向線段每一瞬時(shí)在縱軸上的投

3、影即表示相應(yīng)時(shí)刻正弦量的瞬時(shí)值。相應(yīng)時(shí)刻正弦量的瞬時(shí)值。有向線段與橫軸夾角有向線段與橫軸夾角 = 初相位初相位 1u1tu0 xyOmUut O+j+1Abar 0復(fù)數(shù)表示形式復(fù)數(shù)表示形式設(shè)設(shè)A為復(fù)數(shù)為復(fù)數(shù):A =a + jbabarctan22bar復(fù)數(shù)的模復(fù)數(shù)的模復(fù)數(shù)的輻角復(fù)數(shù)的輻角式中式中:racosrbsin)sinj(cossinjcosrr rA由歐拉公式由歐拉公式:2jeesinjj ,2eecosjj rAje sinjcosej 可得可得: )(sinmtUu設(shè)正弦量設(shè)正弦量:相量相量: 表示正弦量的復(fù)數(shù)稱相量表示正弦量的復(fù)數(shù)稱相量rrrjrbaAjsincosjerA UU

4、eUj)(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 模模用最大值表示用最大值表示 ，則用符號(hào)：，則用符號(hào)：mmI U? 相量圖相量圖: 把相量表示在復(fù)平面的圖形把相量表示在復(fù)平面的圖形 實(shí)際應(yīng)用中，模多采用有效值，符號(hào)：實(shí)際應(yīng)用中，模多采用有效值，符號(hào)：I U ?如：已知如：已知)V45(sin220 tuVej45m220UVej452220U則則或或)jsincos(jUUUUe相量式相量式:UI+1+jO90je 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 因子：因子：j

5、90sinj90cosj90oerjeA 相量相量 乘以乘以 ， 將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) ，得到，得到A 90jeA相量相量 乘以乘以 ， 將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將順時(shí)針旋轉(zhuǎn) ，得到，得到C A -j90eA90ACB9090BV452220 U？)V45(sin220 tuVe45m220U？)A30(sin24 t？Aej304Ij45 )A60(sin10ti？V100 U？V100j15oeU？ 2.已知：已知：A6010IV15100U1U 202U 452U1U 落后于落后于1U2U超前超前落后落后？V)45(sin21102tuV)20(sin22201tu+1+jV202201UV45

6、1102U例例2: 已知已知)A60sinj60cos11()A30sinj30cos12.7( 有效值有效值 I =16.8 A)A 30 (314sin2.7 12 1ti )A 60 (314sin211 2ti。 iii21A) 10.9 314(sin216.8 ti求：求：A3012.7 1IA60112IAA60113012.721IIIA10.916.8j3.18)A-16.5( 設(shè)設(shè)tUusinmRUI 根據(jù)歐姆定律根據(jù)歐姆定律:iRu tRURtURuisin2sinm tItIsin2sinm 0 iu 相位差相位差 ： IU相量圖相量圖Riu+_相量式：相量式：o0II

7、 RIUUo0iup(1) 瞬時(shí)功率瞬時(shí)功率 p：瞬時(shí)電壓與瞬時(shí)電流的乘積瞬時(shí)電壓與瞬時(shí)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(shí)間變化。且隨時(shí)間變化。0ptUutIisin2sin2 pituOtpOiuTTtiuTtpTP00d1d1UIttUITT0)dcos2(11ttIUTTd)2cos(12110mmIUP 單位單位:瓦（瓦（W） 2RI P RU2Riu+_pptO)90(sin2 tLI 基本基本關(guān)系式：關(guān)系式： U =I L 90iu相位差相位差90tiLeuLdd設(shè)：設(shè)：tIisin2iu+-eL+-LttILu

8、d)sind(m)90(sin2tUutu iiO)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 IUfXLLfLXL2LX)(jjLXILIUfLUI 2UI相量圖相量圖90IU超前超前)90(sin2tLIutIisin2根據(jù)：根據(jù)： 0II 9090LIUULIUIU j90 則：則：LXI,fO0d)(2sind1oo ttUIT1tpTPTT)90(sinsinmmttIUuiptUI2sintIUttIU2sin2cossinmmmm

9、)90(sin2tLIutIisin2p 0分析：分析：瞬時(shí)功率瞬時(shí)功率 ：uiptUI2sinui+-ui+-ui+-ui+-+p 0p 0p 0p XC 時(shí)時(shí)， 0 ，u 超前超前 i 呈呈感性感性當(dāng)當(dāng) XL XC 時(shí)時(shí) ， 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 C時(shí)時(shí), u超前超前i ，當(dāng)當(dāng)L C時(shí)，時(shí)，u滯后滯后i ，這樣分析對(duì)嗎？這樣分析對(duì)嗎？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 arctan

10、RCLUUU arctan？ ？CXLXRUI？CLRUUUU？CLRuuuu？)CLXXRZj(RCL arctan？ ？CLXXRZ 0II設(shè)設(shè)UZZZU2122ZUI分壓公式：分壓公式：21ZZZ 對(duì)于阻抗模一般對(duì)于阻抗模一般21ZZZ 注意：注意：IZZIZIZUUU)( 212121UU2111ZZZ+UZ-I+U1U2U1Z2Z+-+-I通式通式: kkkXRZZj解：解：同理：同理：+U1U2U1Z2Z+-+-I3010j58.664)j(92.5)(6.1621 ZZZA022301030220ZIUV55.6239.822V55.610.922Vj9)(6.1611IZUV5

11、8103.622Vj4)(2.522IZU例例1:,j96.161 Z有兩個(gè)阻抗有兩個(gè)阻抗 , 它們它們j42.52Z串聯(lián)接在串聯(lián)接在 的電源的電源;V30220U求求:21UU ?I并作相量圖。并作相量圖。1UUI2U5830 55.6 21UUU注意：注意： 21UUU +U1U2U1Z2Z+-+-IV58103.630220j58.66j42.52122VUUZZZV55.6239.830220j58.66j96.162111VUUZZZ 下列各圖中給定的電路電壓、阻抗是否正確下列各圖中給定的電路電壓、阻抗是否正確？思考思考兩個(gè)阻抗串聯(lián)時(shí)兩個(gè)阻抗串聯(lián)時(shí),在什么情況下在什么情況下:21ZZ

12、Z成立。成立。7ZU=14V ?10ZU=70V ?(a)3 4 V1V2 6V8V+_U6 8 30V40V(b)V1V2+_U2121ZUZUIIIIZZZI21122121ZZZZZ ZUI對(duì)于阻抗模一般對(duì)于阻抗模一般21111ZZZ21111ZZZ +U1Z-I2Z1I2I+UZ-IIZZZI2121通式通式:k11ZZ解解:同理：同理：+U1Z-I2Z1I2I26.54.4710.511.81650j68j4337105352121ZZZZZA5344535022011AZUIA3722371022022A0ZUIj431Z 有兩個(gè)阻抗有兩個(gè)阻抗 , , 它們并聯(lián)接在它們并聯(lián)接在 的

13、電源上的電源上;j682ZV0220U求求:I和和II ?1并作相量圖。并作相量圖。 21III相量圖相量圖1IUI2I533726.5 21III注意：注意：A26.549.226.54.470220ZUI或或A26.549.2372253-4421AA III導(dǎo)納：阻抗的倒數(shù)導(dǎo)納：阻抗的倒數(shù) 當(dāng)并聯(lián)支路較多時(shí)，計(jì)算等效阻抗比較麻煩，因當(dāng)并聯(lián)支路較多時(shí)，計(jì)算等效阻抗比較麻煩，因此常應(yīng)用導(dǎo)納計(jì)算。此常應(yīng)用導(dǎo)納計(jì)算。如：如：1111jCLXX RZ導(dǎo)納導(dǎo)納:1j111121212112112111111111)j()j()()j()j(11eYBBGZXZXZRXXRXXRXXRZYCLCLCL

14、CLCL+U1Z-I2Z1I2I導(dǎo)納導(dǎo)納:1j111121211111)j()j(1eYBBGZXZXZRZYCLCL2211ZRG 211L1ZXBL211C1ZXBC211211)(CLBBGY(+U1Z-I2Z1I2I導(dǎo)納導(dǎo)納:1111arctanGBBCL2j222222)j(1eYBBGZYCL同理：同理：21111ZZZ 因因?yàn)闉?1YYY 所所以以通式通式:kkkBjGYY1j111121211111)j()j(1eYBBGZXZXZRZYCLCL2+U1Z-I2Z1I2I用導(dǎo)納計(jì)算并聯(lián)交流電路時(shí)用導(dǎo)納計(jì)算并聯(lián)交流電路時(shí)UYUYUYZUZUIII212121例例3: 用導(dǎo)納計(jì)算用

15、導(dǎo)納計(jì)算例例2+U1Z-I2Z1I2IS530.2S5351111 ZYS370.1S37101122 ZYS26.50.224S370.1S530.221 YYY用導(dǎo)納計(jì)算用導(dǎo)納計(jì)算+U1Z-I2Z1I2IA5344022053-0.211AUYI同理同理:A37220220370.122AUYIA26.549.2022026.50.224AUYI思考思考 下列各圖中給定的電路電流、阻抗是否正確下列各圖中給定的電路電流、阻抗是否正確？21111ZZZ兩個(gè)阻抗并聯(lián)時(shí)兩個(gè)阻抗并聯(lián)時(shí),在什么情況下在什么情況下:成立。成立。2ZI=8A ?2ZI=8A ?(c)4A4 4A4 A2IA1(d)4A4

16、 4A4 A2IA12. 如果某支路的阻抗如果某支路的阻抗6)j8( Z , 則其導(dǎo)納則其導(dǎo)納)S61j81( Y對(duì)不對(duì)對(duì)不對(duì)?+U-CL3. 圖示電路中圖示電路中,已知已知CLXX則該電路呈感性則該電路呈感性,對(duì)不對(duì)對(duì)不對(duì)?1. 圖示電路中圖示電路中, 已知已知A1+U-RA2A3CL2RXXCL電流表電流表A1的讀數(shù)為的讀數(shù)為3A,試問(wèn)試問(wèn)(1)A2和和A3的讀數(shù)為多少的讀數(shù)為多少?(2)并聯(lián)等效阻抗并聯(lián)等效阻抗Z為多少為多少?IU、 若正弦量用相量若正弦量用相量 表示，電路參數(shù)用復(fù)數(shù)阻抗表示，電路參數(shù)用復(fù)數(shù)阻抗（ ) )表示，則直流電路中表示，則直流電路中介紹的基本定律、定理及各種分析方

17、法在正弦交流電介紹的基本定律、定理及各種分析方法在正弦交流電路中都能使用。路中都能使用。 C CL LRR1jj、0 KCLI0 KVLU 電阻電路電阻電路RIU)(jLXIU純電感電路純電感電路)j(CXIU純電容電純電容電路路一般電路一般電路ZIU 有功功率等于電路中各電阻有功功率之和，有功功率等于電路中各電阻有功功率之和，或各支路有功功率之和?；蚋髦酚泄β手?。ii12iRIP 無(wú)功功率等于電路中各電感、電容無(wú)功功率之無(wú)功功率等于電路中各電感、電容無(wú)功功率之和，或各支路無(wú)功功率之和。和，或各支路無(wú)功功率之和。)(iii12iCLXXIQ 的相位差與為iiiIUi1iisin iIUQ

18、 或或i1iicos iIUP或或1. 根據(jù)原電路圖畫出相量模型圖根據(jù)原電路圖畫出相量模型圖(電路結(jié)構(gòu)不變電路結(jié)構(gòu)不變)Ee Ii UuX C XL RRCL、jj2. 根據(jù)相量模型列出相量方程式或畫相量圖根據(jù)相量模型列出相量方程式或畫相量圖3. 用相量法或相量圖求解用相量法或相量圖求解4. 將結(jié)果變換成要求的形式將結(jié)果變換成要求的形式2121(2)i ,iII I 、iIZZZ 21 (1)、分析題目：分析題目：已知已知:Vsin2220tu 400,200100,501CLXX,RR求求: i21ii,+U-1RCXj-LXjRI1I2I+U-50I1I2I100j200j400-j120

19、0)100(j11 LXRZ140jj2CXZV0220U33440j400j200100j400)(j200)(10050 ZA330.5334400220AZUIA59.6-0.89330.5j400j200100j4002121AIZZZI)A33(sin20.5 ti所所以以)A59.6(sin20.891ti)A93.8(sin20.52ti同理：同理：+U-50I1I2I100j200j400-A93.80.5330.5j400j200100j2001002112AIZZZI例例2： 下圖電路中已知：下圖電路中已知：I1=10A、UAB =100V，求：總電壓求：總電壓表和總電流表

20、表和總電流表 的讀數(shù)。的讀數(shù)。分析：已知電容支路的電流、電壓和部分參數(shù)分析：已知電容支路的電流、電壓和部分參數(shù), ,求總求總 電流和電壓電流和電壓AB C1V51I2Ij10Aj5I求：求：A、V 的讀數(shù)的讀數(shù)已知：已知：I1= 10A、 UAB =100V，解法解法1: 所以所以即：即：V0100ABU為參考相量，為參考相量，ABU設(shè)：設(shè)：則：則：A452102A)5 j5/(100IAj1090101AIA01021IIIAB C1V51I2Ij10Aj5IVj100)Vj10(LIU所以求：求：A、V 的讀數(shù)的讀數(shù)已知：已知：I1=10A、 UAB =100V，A01021III因?yàn)閂4

21、52100j100V100ABUUULAB C1V51I2Ij10Aj5I解法解法2: 利用相量圖分析求解利用相量圖分析求解畫相量圖如下：畫相量圖如下：ABU設(shè)設(shè) 為參考相量為參考相量, ,由相量圖可求得：由相量圖可求得： I =10 AABU求：求：A、V 的讀數(shù)的讀數(shù)已知：已知：I1=10A、 UAB =100V，10A1I超前超前1I90ABU A,21055100222I45ABUI滯后2101II452102IAB C1V51I2Ij10Aj5IUL= I XL =100VV =141V由相量圖可求得：由相量圖可求得：求：求：A、V 的讀數(shù)的讀數(shù)已知：已知：I1=10A、 UAB =

22、100V，ABU90IUL超前100ABU101II452102I100LU45UAB C1V51I2Ij10Aj5I由相量圖可求得：由相量圖可求得：UI解：解：A1022002002L22RXRZUI210210200 LXR所以所以A2545sin1045sin21 IIA2545cos2 IIRXLXC+ S1I2IIU已知已知,XRUL V,200。CLX,XR,I,開(kāi)關(guān)閉合后開(kāi)關(guān)閉合后 u，i 同相。同相。,A102 II開(kāi)關(guān)閉合前開(kāi)關(guān)閉合前求求:2I451I(1)開(kāi)關(guān)閉合前后開(kāi)關(guān)閉合前后I2的值不變。的值不變。解：解：(2)用相量計(jì)算用相量計(jì)算開(kāi)關(guān)閉合后開(kāi)關(guān)閉合后 u，i 同相，同

23、相， 21IIIQ Acos452 II由實(shí)部相等可得由實(shí)部相等可得 A45sin21 II由虛部相等可得由虛部相等可得220252001IUXCA2545sin1045sin21 II V,0200 U設(shè)設(shè):A4510 2IXRL，所以因?yàn)?522 2)4510/0220(/2IZU A0II所以 451090 01II所以所以RXLXC+ S1I2IIU解：解：V220UA15.62221IA112IA11 I所以所以 例例4: 圖示電路中已知圖示電路中已知:V314sin2220tu A)90(314sin2112ti試求試求: 各表讀數(shù)及參數(shù)各表讀數(shù)及參數(shù) R、L 和和 C。A)45(

24、314sin221ti+u- ARL A1 A21iC2ii VA1190114515.621AIII (2) 相量圖相量圖1I2ILUU45RUIA11A1115.622 I根據(jù)相量圖可得：根據(jù)相量圖可得：10LXRH0.03182fXLLi+u- ARLA1A21iC2iVj10104514.14515.6022011IUZ20 CX所所以以XfC14.111IUZ1045cos1 ZR1045sin1 ZXL45ZLXRH0.03182fXLL2022IUZ即即: XC=20 CXfC90209011022022UUZ例例5： 圖示電路

25、中圖示電路中,已知已知:U=220 V,=50Hz,分析下列情況分析下列情況:解解: (1) S打開(kāi)時(shí)打開(kāi)時(shí):A221 IIcosUIP 0.8222203872cosUIPV1760.8V220cos UUR所所以以V1320.6V220sin UUL+U-1RLXI1I2I2ZS+822387222 IPR10IUZ622LRZXV1768V22 IRUR所以所以V1326V22 LLIXU1I2IU方法方法2:A221 III+U-1RLXI1I2I2ZS+解解:I1 =30+j818 45 j8I2 =30+j818 45 30= 4.64 120 A= 17.4 30 AVA= 20

26、 I1 = 92.8 120 V VB= j6 I2 = 104.4 120 V UAB = VA VB = 92.8 120 104.4 120 = 11.6 120 V = 11.6 60 V ABUAB10 20 j2 j6 II1I2 同第同第2章計(jì)算復(fù)雜直流電路一樣章計(jì)算復(fù)雜直流電路一樣,支路電流法、支路電流法、結(jié)點(diǎn)電壓法、疊加原理、戴維寧等方法也適用于計(jì)結(jié)點(diǎn)電壓法、疊加原理、戴維寧等方法也適用于計(jì)算復(fù)雜交流電路。所不同的是電壓和電流用算復(fù)雜交流電路。所不同的是電壓和電流用相量相量表表示，電阻、電感、和電容及組成的電路用示，電阻、電感、和電容及組成的電路用阻抗或?qū)ё杩够驅(qū)Ъ{納來(lái)表示，

27、采用來(lái)表示，采用計(jì)算。下面通過(guò)舉例說(shuō)明。計(jì)算。下面通過(guò)舉例說(shuō)明。試用支路電流法求電流試用支路電流法求電流 I3。1Z+1U-2Z1I2I3I+2U-3Z 例例1: 圖示電路中，已知圖示電路中，已知j5)5,j0.5)0.1V,0227V,023032121(ZZZUU解：應(yīng)用基爾霍夫定律列出相量表示方程解：應(yīng)用基爾霍夫定律列出相量表示方程133113210UIZIZIII23322UIZIZ代入已知數(shù)據(jù)，可得：代入已知數(shù)據(jù)，可得：1Z+1U-2Z1I2I3I+2U-3ZV0230j5)(5j0.5)(0.1031321IIIIIV0227j5)(5j0.5)(0.131II解之，得：解之，得：

28、A46.1-31.33I應(yīng)用疊加原理計(jì)算上例。應(yīng)用疊加原理計(jì)算上例。32232113+/+=ZZZZZZUI例例2:解解: (1) 當(dāng)當(dāng)1U單獨(dú)作用時(shí)單獨(dú)作用時(shí)同理（同理（2）當(dāng)）當(dāng)2U單獨(dú)作用時(shí)單獨(dú)作用時(shí)31131223/ZZZZZZUI 1Z+1U-2Z1I2I3I+2U-3Z1Z2Z3I +2U-3Z+1Z+1U-2Z3I3Z=A46.1-31.3333 III應(yīng)用戴維寧計(jì)算上例。應(yīng)用戴維寧計(jì)算上例。解：解：(1)斷開(kāi)斷開(kāi)Z3支路，求開(kāi)路電壓支路，求開(kāi)路電壓0Uj0.25)0.05(212121o ZZZZZZ1Z+1U-2ZI+2U-+0U-1Z2Z0Z(2)求等效內(nèi)阻抗求等效內(nèi)阻抗0

29、Z1Z+1U-2Z1I2I3I+2U-3ZA46.131.33003 ZZUI(3)V0228.85222121o UZZZUUU頻率特性或頻率響應(yīng)：頻率特性或頻率響應(yīng)：(1) 電路電路輸出信號(hào)電壓輸出信號(hào)電壓Uj2Uj1輸入信號(hào)電壓輸入信號(hào)電壓均為頻率的函均為頻率的函數(shù)數(shù)C+U j1+U j2RCRCRCUUTj11j1j1jjj12RC1o 設(shè)設(shè):C+U j1+ U j2R TT2 jarctan11j11jooo 則則:幅頻特性幅頻特性： 0221111jCRT相頻特性：相頻特性： 0arctanarctanCR)(3) 特性曲線特性曲線 0 0 1 0.707 0T j 045-90-

30、 0arctan11j11j020T 0 0 當(dāng)當(dāng) 0時(shí)時(shí), ,|T(j )| 明顯下降明顯下降, ,信號(hào)衰減較大。信號(hào)衰減較大。0.707 jT 0 01一階一階RC低通濾波器具有低通濾波器具有低通低通濾波濾波特性特性 0 0 1 0.707 0T j 045-90-C+U j1+U j2R45-90-通頻帶：通頻帶： 把把 0 0的的頻率范圍稱為低通濾波電路的頻率范圍稱為低通濾波電路的通通頻帶頻帶。 0稱為稱為截止頻率截止頻率( (或半功率點(diǎn)頻率、或半功率點(diǎn)頻率、3dB頻率頻率) )。 通頻帶：通頻帶： 0 0 0 截止頻率截止頻率: : 0=1/RCC+U j1+U j2R 0 00.7

31、07 jT 0 0145-90-CRCRRUUT1j11j1jjj12CR+ U j1+ U j2幅頻特性幅頻特性： CT01111221j 相頻特性：相頻特性： RC0arctan1arctan 10.707 0 000 jT 一階一階RC高通濾波器具有高通濾波器具有高通高通濾波濾波特性特性 通頻帶：通頻帶： 0 截止頻率截止頻率: : 0=1/RC 0 0 0 0.707 1T j 045904590 )1j(31j1jj1j1jj1j2jCRCRCRCRCRCRCRUUT RRCC+U j1+Uj2輸出信號(hào)電壓輸出信號(hào)電壓Uj2Uj1輸入信號(hào)電壓輸入信號(hào)電壓2T00231j 3arcta

32、n00 頻率特性頻率特性RC10 300arctan002321)00j(311j(31j)CRCRT 00T j 0 1 23137070. 0 0 0 1/3 0T j 090-90RRCC+Uj1+Uj2 090-90RC串并聯(lián)電路具有串并聯(lián)電路具有帶通帶通濾波濾波特性特性 在在 = 0 頻率附近頻率附近, , |T(j )| 變化不大變化不大, ,接近等于接近等于1/3; 當(dāng)當(dāng) 偏離偏離 0時(shí)時(shí), ,|T(j )|明顯下降明顯下降, ,信號(hào)衰減較大。信號(hào)衰減較大。RC10 僅當(dāng)僅當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 與與 對(duì)其它頻率不會(huì)產(chǎn)生這樣的結(jié)果。因此該電路具對(duì)其它頻率不會(huì)產(chǎn)生這樣的結(jié)果。因此該電路具有有

33、。常用于正弦波振蕩器。常用于正弦波振蕩器。1U2U 在同時(shí)含有在同時(shí)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同相，稱電路處于諧振狀態(tài)。此時(shí)電路與電總電流同相，稱電路處于諧振狀態(tài)。此時(shí)電路與電源之間不再有能量的交換，電路呈電阻性。源之間不再有能量的交換，電路呈電阻性。L 與與 C 串聯(lián)時(shí)串聯(lián)時(shí) u、i 同相同相L 與與 C 并聯(lián)時(shí)并聯(lián)時(shí) 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(diǎn)，用諧振的特點(diǎn)，(如在無(wú)線電工程、電子測(cè)量技術(shù)等如在無(wú)線電工程、電子測(cè)量技術(shù)等許多電路中應(yīng)用許多電路中應(yīng)用)。另一方面

34、又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危。另一方面又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。害。IU、同相同相 由定義，諧振時(shí)：由定義，諧振時(shí)：或：或：CLoo1 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：CLoo1 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 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：當(dāng)電源電壓一定時(shí)：當(dāng)

35、電源電壓一定時(shí)： RUII 0電路呈電阻性，能量全部被電阻消耗，電路呈電阻性，能量全部被電阻消耗， 和和 相互相互補(bǔ)償。即電源與電路之間不發(fā)生能量互換。補(bǔ)償。即電源與電路之間不發(fā)生能量互換。LQCQIU、0arctanRXXCL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：CLUUUC 、UL將大于將大于電源電壓電源電壓URX XCL當(dāng)當(dāng) 時(shí)：時(shí)：有：有：UUU URCL由于由于UU UCL可能會(huì)擊穿線圈或電容的可能會(huì)擊穿線圈或電容的絕緣，因此在電力系統(tǒng)中一般應(yīng)避免發(fā)生串聯(lián)諧絕緣，因此在電力系統(tǒng)中一般應(yīng)避免發(fā)生串聯(lián)諧振，但在無(wú)線電工程

36、上，又可利用這一特點(diǎn)達(dá)到振，但在無(wú)線電工程上，又可利用這一特點(diǎn)達(dá)到選擇信號(hào)的作用。選擇信號(hào)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QQUUUCL 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(shí)則在諧振時(shí)22000VQUUUCL 阻抗隨頻率變化的關(guān)系。阻抗隨頻率變化的關(guān)系。 22 1 CLRZ Z0 R

37、Z 0 Z0 LXZ0fCXLfXL 2fcXC 21容性容性)(0感性感性)(0f0R)( jCLXXRZ )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 R 0If0fZI,ZO:0f諧振頻率諧振頻率:2f下限截止頻率下限截止頻率:1fQ大大選擇性越好，抗干擾能力選擇性越好，抗干擾能力越強(qiáng)。越強(qiáng)。Q小小0If= 21 當(dāng)電流下降到當(dāng)電流下降到0.707Io時(shí)所對(duì)應(yīng)的上下限頻率之時(shí)所對(duì)應(yīng)的上下限頻率之差，稱差，稱通頻帶通頻帶。即：即：00.707 I1f2f0I0ff 接收機(jī)的輸入電路接收機(jī)的輸入電路1L：接收天線：接收天線LC：組成

38、諧振電路：組成諧振電路1LLC電路圖電路圖321eee、 為來(lái)自為來(lái)自3個(gè)不同電臺(tái)個(gè)不同電臺(tái)(不同頻率不同頻率)的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)；的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)；調(diào)調(diào)C，對(duì)，對(duì)所需信號(hào)所需信號(hào)頻率產(chǎn)生頻率產(chǎn)生串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振等效電路等效電路QUUIICmax0最大最大則則CLR1e2e3e1f2f3f+-Cu已知：已知：16H0.3mRL、640kHz1f解：解：LC2ff110 204pF100.31064021323 C若要收聽(tīng)若要收聽(tīng) 節(jié)目，節(jié)目，C 應(yīng)配多大？應(yīng)配多大？1eLfC2021則：則：當(dāng)當(dāng) C 調(diào)到調(diào)到 204 pF 時(shí)，可收聽(tīng)到時(shí)，可收聽(tīng)到 的節(jié)目。的節(jié)目。1e(1)CLR1e2e3e1f2f3

39、f+-CuV21E已知：已知：120021 LfLXXCLV1561 CCIXU 信號(hào)在電路中產(chǎn)生的電流有多信號(hào)在電路中產(chǎn)生的電流有多大？在大？在 C 上上 產(chǎn)生的電壓是多少？產(chǎn)生的電壓是多少？1e(2) 解：已知電路在解：已知電路在640kHz1f時(shí)產(chǎn)生諧振時(shí)產(chǎn)生諧振A0.1316/1 EI這時(shí)這時(shí)78215611 EUQCCLR1e2e3e1f2f3f+-CuLCRCLRLRCLRCZ2j1j)j(j1)j(j1+U-RCXLXI1ICI實(shí)際中線圈的電阻很小，所以在諧振時(shí)有實(shí)際中線圈的電阻很小，所以在諧振時(shí)有RL0)(LCLRCCRLCLZ21j1j1j 則：則：0100LC：諧諧振振條條

40、件件或或LCff 210 可得出：可得出：LC10）LCLRCCRLCLZ21(j1j1j 由：由：RCLZ 0(當(dāng)滿足當(dāng)滿足 0L R時(shí)時(shí))I00ZURCLUII0SZIU ZZI,00Z0ILfULfRU02022)(2IL當(dāng)當(dāng) 0L R時(shí)時(shí)，01QIIIC UCII 11I相量圖相量圖CfUCfUI00C221QRLRLf 002 RCLUCfU)2(0 000)2(ZUCfUIIC 已知：已知：85pF25Hm250CRL、.解：解：rad/s106.8610850.25116150LCOOZQ、試求：試求：68.625100.25106.86360RLQ117K 108525100.

41、25-1230RCLZ+U-RCXLXI1ICI 電路如圖：已知電路如圖：已知 R=10 、IC=1A、 1 =45 （ 間的相位角）、間的相位角）、=50Hz、電路處于諧振狀態(tài)。、電路處于諧振狀態(tài)。1I,U試計(jì)算試計(jì)算 I、I1、U、L、C之值，并畫相量圖。之值，并畫相量圖。解：解：(1) 利用利用相量圖求解相量圖求解UI相量圖如圖相量圖如圖:1Asin11 CCIII因因?yàn)闉?由相量圖可知由相量圖可知電路諧振，則：電路諧振，則：1I45A21.41445sin1 CII所所以以A1CIIRULU+U-RCXLXI1ICICIV20V2102221 LXRIU所所以以201202 IUXCf

42、15921 CfXC所所以以H0.0318H314102 fXLL10451R、又：又：10 RXL所所以以C1III 因因?yàn)闉樵O(shè)：設(shè)：V0 UUA901 CI則：則：A9014501 II所所以以圖示電路中圖示電路中U=220V,(1)當(dāng)電源頻率當(dāng)電源頻率1000rad/s1 時(shí)時(shí),UR = 0 試求電路的參數(shù)試求電路的參數(shù)L1和和L2(2)當(dāng)電源頻率當(dāng)電源頻率2000rad/s2 時(shí)時(shí),UR = UF1CCL1111故故:1HH10110001162211 L所所以以解：解： (1)0 RU因因?yàn)闉榧醇? I = 0CL1所所以以并聯(lián)電路產(chǎn)生諧振并聯(lián)電路產(chǎn)生諧振,CRLZ110即即:+U-

43、R2LI1LCCL1并聯(lián)電路的等效阻抗為并聯(lián)電路的等效阻抗為:1-j)j(j1)(jj1122121221221CLLLCLCZ串聯(lián)諧振時(shí)串聯(lián)諧振時(shí), 阻抗阻抗Z虛部為零虛部為零, 可得可得0.33HH11012000111621222 LCL)1-( jj1221222122CLLLRZLRZ總阻抗總阻抗+U-R2LI1LC(2),RUU 因因?yàn)闉樗噪娐樊a(chǎn)生串聯(lián)諧振所以電路產(chǎn)生串聯(lián)諧振,1.功率因數(shù)功率因數(shù):。scoUIZRXjXRZ+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AkV1000NNNIUS若用戶：若用戶：

44、 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)出的有功功率為： 0.6cos800kvarsinNNIUQ而需提供的無(wú)功功率為而需提供的無(wú)功功率為:600kWcosNNIUPcos1000kWcosNNIUP無(wú)需提供的無(wú)功功率。無(wú)需提供的無(wú)功功率。(費(fèi)電費(fèi)電)設(shè)輸電線和發(fā)電機(jī)繞組的電阻為設(shè)輸電線和發(fā)電機(jī)繞組的電阻為 :r要求要求:(、定值定值)時(shí)時(shí)cosIUP cosUPI rIP2cos( (導(dǎo)線截面積導(dǎo)線截面積) )IS 日常生活中多為日常生活中多為感性負(fù)載感性負(fù)載-如電動(dòng)機(jī)、日光燈，如電動(dòng)機(jī)、日光燈，其等效電路及相量

45、關(guān)系如下圖。其等效電路及相量關(guān)系如下圖。 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 LI0)(R-L-)9090(純純)90( 日光燈日光燈 （R-L串聯(lián)電路）串聯(lián)電路）1cos0.30.2cos0cos0co1s0.90.7cos0.60.5cos1ICIIU1 必須保證必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。即：即：加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變。加至負(fù)載上的電壓和

46、負(fù)載的有功功率不變。 在感性負(fù)載兩端并電容在感性負(fù)載兩端并電容cosIcosCIC+U-RLI1I1cos不變不變感性支路的感性支路的功率因數(shù)功率因數(shù)不變不變感性支路的電流感性支路的電流1IIU1CI(1) 電路的總電流電路的總電流 ，電路總功率因數(shù)，電路總功率因數(shù)Icos電路總視在功率電路總視在功率SI11IIU1CIsinsin11IIICCUIC 所所以以11sinIsinICI即即:sinsin11IICUCIC+U-RLI1I)tan(tan12 UPC sincossincos11UPUPCU 思考題思考題:例例1:解：解：(1)F656F)tan18(tan53220314101023 C所所以以（2）如將）如將 從從0.95提高到提高到1，試問(wèn)還需并多，試問(wèn)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(fù)載一感性負(fù)載,其功率其功率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.