單一參數(shù)交流電路要點課件

1、單一參數(shù)交流電路教學(xué)目的：讓學(xué)生掌握電感、電容元件交流電路的電壓與電流數(shù)值相位間的關(guān)系；學(xué)會分析電感和電容交流電路；掌握電感和電容交流電路的功率關(guān)系。教學(xué)安排：(1)舊課復(fù)習(xí)（5分鐘）(2)新課講解（80分鐘）(3)新課小結(jié)（5分鐘）作業(yè)：課本習(xí)題正弦交流電路的分析計算2.32.3.1 單一參數(shù)的正弦交流電路2.3.2 R-L-C串聯(lián)交流電路2.3.3 交流電路的一般分析方法2.3.4 功率因數(shù)的提高一. 電阻電路 uiR根據(jù) 歐姆定律 設(shè)則2.3.1 單一參數(shù)的正弦交流電路1. 頻率相同2. 相位相同3. 有效值關(guān)系：電阻電路中電流、電壓的關(guān)系4. 相量關(guān)系：設(shè) 則 或電阻電路中的功率 ui

2、R1. 瞬時功率 p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積小寫1. （耗能元件）結(jié)論：2. 隨時間變化3. 與 成比例utipt2. 平均功率（有功功率）P：一個周期內(nèi)的平均值 大寫i uR二.電感電路 基本關(guān)系式：iuL設(shè)則-+e電感電路中電流、電壓的關(guān)系 1. 頻率相同 2. 相位相差 90 （u 領(lǐng)先 i 90 ）iu設(shè)：3. 有效值 感抗（）定義：則：4. 相量關(guān)系設(shè)：則：電感電路中復(fù)數(shù)形式的歐姆定律其中含有幅度和相位信息？u、i 相位不一致 ！領(lǐng)先！感抗（XL =L ）是頻率的函數(shù)， 表示電感電路中電壓、電流有效值之間的關(guān)系，且只對正弦波有效。XL = 0 時XL = 0關(guān)于感抗的討論e+_LR

3、直流E+_R電感電路中的功率1. 瞬時功率 p ：iuL-+e儲存能量P 0P 0iu 2. 平均功率 P （有功功率）結(jié)論：純電感不消耗能量，只和電源進行能量 交換（能量的吞吐）。3. 無功功率 QQ 的單位：乏、千乏 (var、kvar) Q 的定義：電感瞬時功率所能達到的最大值。用 以衡量電感電路中能量交換的規(guī)模?；娟P(guān)系式:設(shè)：三.電容電路uiC則： 1. 頻率相同2. 相位相差 90 （u 落后 i 90 ）電容電路中電流、電壓的關(guān)系iu3. 有效值或 容抗（）定義：則：I 4. 相量關(guān)系設(shè)：則：電容電路中復(fù)數(shù)形式的歐姆定律其中含有幅度和相位信息領(lǐng)先！E+-e+-關(guān)于容抗的討論直流

4、是頻率的函數(shù)， 表示電容電路中電壓、電流有效值之間的關(guān)系，且只對正弦波有效。容抗0 時 EE電容電路中的功率ui1. 瞬時功率 p充電p放電放電P 0儲存能量uiuiuiuiiut 2. 平均功率 P瞬時功率達到的最大值（吞吐規(guī)模）3. 無功功率 Q（電容性無功取負值）已知： C 1F求：I 、i例uiC解：電流有效值求電容電路中的電流瞬時值i 領(lǐng)先于 u 90電流有效值1. 單一參數(shù)電路中的基本關(guān)系電路參數(shù)基本關(guān)系復(fù)阻抗L復(fù)阻抗電路參數(shù)基本關(guān)系C電路參數(shù)R基本關(guān)系復(fù)阻抗小 結(jié) 在正弦交流電路中，若正弦量用相量 表示，電路參數(shù)用復(fù)數(shù)阻抗（ ) 表示，則直流電路中介紹的基本定律、公式、分析方法都

5、能用。 2. 單一參數(shù)電路中復(fù)數(shù)形式的歐姆定律 電阻電路電感電路電容電路復(fù)數(shù)形式的歐姆定律* 電壓、電流瞬時值的關(guān)系符合歐姆定律、克氏 定律。3.簡單正弦交流電路的關(guān)系(以R-L電路為例）uLiuRuRL* 電流、電壓相量符合相量形式的歐姆定律、克氏 定律RL在電阻電路中：正誤判斷？瞬時值有效值在電感電路中：正誤判斷？單一參數(shù)正弦交流電路的分析計算小結(jié)電路參數(shù)電路圖（正方向）復(fù)數(shù)阻抗電壓、電流關(guān)系瞬時值有效值相量圖相量式功率有功功率無功功率Riu設(shè)則u、 i 同相0LiuCiu設(shè)則設(shè)則u領(lǐng)先 i 90u落后i 9000基本關(guān)系R-L-C串聯(lián)交流電路和阻抗串并聯(lián)電路教學(xué)目的：讓學(xué)生掌握RLC構(gòu)成

6、的交流電路的電壓和電流關(guān)系；掌握阻抗串聯(lián)和并聯(lián)電路的特點和計算方法。教學(xué)安排：(1)舊課復(fù)習(xí)（5分鐘）(2)新課講解（80分鐘）(3)新課小結(jié)（5分鐘）作業(yè)：課本習(xí)題2.3.2 R-L-C串聯(lián)交流電路若則電流、電壓的關(guān)系：uRLCi（一）總電壓與總電流的關(guān)系式相量方程式：則相量模型RLC設(shè)（參考相量）R-L-C串聯(lián)交流電路 - 相量圖先畫出參考相量相量表達式：RLC電壓三角形Z：復(fù)數(shù)阻抗實部為阻虛部為抗容抗感抗令則R-L-C串聯(lián)交流電路中的 復(fù)數(shù)形式歐姆定律復(fù)數(shù)形式的歐姆定律RLC在正弦交流電路中，只要物理量用相量表示, 元件參數(shù)用復(fù)數(shù)阻抗表示，則電路方程式的形式與直流電路相似。 是一個復(fù)數(shù)，

7、但并不是正弦交流量，上面不能加點。Z在方程式中只是一個運算工具。 Z說明：RLC關(guān)于復(fù)數(shù)阻抗 Z 的討論由復(fù)數(shù)形式的歐姆定律可得：結(jié)論：的模為電路總電壓和總電流有效值之比，而的幅角則為總電壓和總電流的相位差。（二）（）Z和總電流、總電壓的關(guān)系（） Z 和電路性質(zhì)的關(guān)系一定時電路性質(zhì)由參數(shù)決定當(dāng) 時， 表示 u 領(lǐng)先 i 電路呈感性當(dāng) 時， 表示 u 、i同相 電路呈電阻性當(dāng) 時， 表示 u 落后 i 電路呈容性阻抗角RLC假設(shè)R、L、C已定，電路性質(zhì)能否確定？（阻性？感性？容性？）不能！ 當(dāng)不同時，可能出現(xiàn)： XL XC ，或 XL XC , 或 XL =XC 。（）阻抗（Z）三角形阻抗三角形

8、（）阻抗三角形和電壓三角形的關(guān)系電壓三角形阻抗三角形相似（三）R、L、C 串聯(lián)電路中的功率計算1. 瞬時功率 2. 平均功率 P （有功功率） uRLCi總電壓總電流u 與 i 的夾角平均功率P與總電壓U、總電流 I 間的關(guān)系： - 功率因數(shù) 其中： 在 R、L、C 串聯(lián)的電路中，儲能元件 R、L、C 雖然不消耗能量，但存在能量吞吐， 吞吐的規(guī)模用無功功率來表示。其大小為： 3. 無功功率 Q：4. 視在功率 S： 電路中總電壓與總電流有效值的乘積。單位：伏安、千伏安PQ（有助記憶）S注： SU I 可用來衡量發(fā)電機可能提供的最大功率（額定電壓額定電流） 視在功率5. 功率三角形：無功功率有功

9、功率_+_p 設(shè) i 領(lǐng)先 u ，（電容性電路）R、L、C 串聯(lián)電路中的功率關(guān)系iu電壓三角形SQP功率三角形R阻抗三角形RLC正誤判斷因為交流物理量除有效值外還有相位。 ？RLC在R-L-C串聯(lián)電路中晏文娟？正誤判斷而復(fù)數(shù)阻抗只是一個運算符號。Z 不能加 “”反映的是正弦電壓或電流，余勇？正誤判斷在正弦交流電路中？正誤判斷在 R-L-C 串聯(lián)電路中，假設(shè)？正誤判斷在R-L-C串聯(lián)電路中，假設(shè)？交流電路的一般分析方法教學(xué)目的：讓學(xué)生掌握交流電路的一般分析方法，主要是利用復(fù)數(shù)進行相量運算，并結(jié)合節(jié)點電位法等，讓學(xué)生理解提高功率因數(shù)的意義和方法。教學(xué)安排：(1)舊課復(fù)習(xí)（5分鐘）(2)新課講解（8

10、0分鐘）(3)新課小結(jié)（5分鐘）作業(yè)：課本習(xí)題（一） 簡單串并聯(lián)電路交流電路的一般分析方法2.3.3Z1Z2iZ1Z2Z1Z2iZ1Z2Y1、Y2 - 導(dǎo)納Y1Y2導(dǎo)納的概念設(shè):則:電導(dǎo)電納導(dǎo)納適合于并聯(lián)電路的計算,單位是西門子( s )。導(dǎo)納1、據(jù)原電路圖畫出相量模型圖（電路結(jié)構(gòu)不變）2、根據(jù)相量模型列出相量方程式或畫相量圖（二）一般正弦交流電路的解題步驟3、用復(fù)數(shù)符號法或相量圖求解4、將結(jié)果變換成要求的形式例1下圖中已知：I1=10A、UAB =100V，求：電流表 A 、電壓表UO 的讀數(shù)？解：方法1.利用復(fù)數(shù)進行相量運算方法2.利用相量圖求結(jié)果AAB C25UOC1解法1:利用復(fù)數(shù)進行

11、相量運算已知： I1=10A、 UAB =100V，則：A讀數(shù)為 10安求：A、UO的讀數(shù)即：設(shè)：為參考相量，AAB C25UOC1UO讀數(shù)為141伏求：A、UO的讀數(shù)已知： I1=10A、 UAB =100V，AAB C25UOC1解法2:利用相量圖求解設(shè)：45由已知條件得：、領(lǐng)先 90 45落后于I=10 A、 UO =141V由圖得：求：A、UO的讀數(shù)已知： I1=10A、 UAB =100V，UC1=I XC1=100VuC1落后于 i 90AAB C25UOC1例2已知：R1、 R2、L、C求：各支路電流的大小LC相量模型原始電路LC解法一節(jié)點電位法A已知參數(shù)：節(jié)點方程由節(jié)點電位便求

12、出各支路電流：解法二：迭加原理R1R2R1R2+解法三：戴維南定理求、BAZ問題的提出：日常生活中很多負載為感性的， 其等效電路及相量關(guān)系如下圖。 uiRLCOS I當(dāng)U、P 一定時，希望將COS 提高2.3.4 功率因數(shù)的提高P = PR = UICOS 其中消耗的有功功率為：負載iu說明：由負載性質(zhì)決定。與電路的參數(shù)和頻率有關(guān)，與電路的電壓、電流無關(guān)。功率因數(shù) 和電路參數(shù)的關(guān)系RZ例40W白熾燈 40W日光燈 發(fā)電與供電設(shè)備的容量要求較大 供電局一般要求用戶的 ， 否則受處罰。 純電阻電路R-L-C串聯(lián)電路純電感電路或純電容電路電動機 空載 滿載 日光燈 （R-L-C串聯(lián)電路）常用電路的功

13、率因數(shù)提高功率因數(shù)的原則： 必須保證原負載的工作狀態(tài)不變。即：加至負載上的電壓和負載的有功功率不變。提高功率因數(shù)的措施:uiRL并電容C并聯(lián)電容值的計算uiRLC 設(shè)原電路的功率因數(shù)為 cos L，要求補償?shù)絚os 須并聯(lián)多大電容？（設(shè) U、P 為已知）分析依據(jù)：補償前后 P、U 不變。由相量圖可知：iuRLC呈電容性。呈電感性問題與討論 功率因數(shù)補償?shù)绞裁闯潭?？理論上可以補償成以下三種情況:功率因數(shù)補償問題（一）呈電阻性結(jié)論：在 角相同的情況下，補償成容性要求使用的電容容量更大，經(jīng)濟上不合算，所以一般工作在欠補償狀態(tài)。感性（ 較?。┤菪裕?較大）C 較大功率因數(shù)補償成感性好，還是容性好？ 一般情況下很難做到完全補償 （即： ）過補償欠補償功率因數(shù)補償問題（二） 并聯(lián)電容補償后，總電路（R-L/C）的有功