第六章正弦稳态电路分析 6.1正弦量 二、等效法 一、正弦量的三要素 三、相量图的辅助解法 二、正弦量的有效值 6.6正弦稳态电路的功率 三、相位差 一、一端口电路的功率 西安电子科技大学电路与系统多媒体室制 6.2正弦量的相量表示 二、最大功率传输条件 一、正弦量与相量 6.7含耦合电感与理想变压器 二、正弦量的相量运算 电路的正弦稳态分析 6.3电路定律的相量形式 一、回路法分析 一、无源元件VAR的相量形式 二、一次侧、二次侧等效电路 二、KCL与KVL的相量形式 三、T形去耦等效电路 6.4阻抗与导纳 4.8三相电路 一、阻抗与导纳 一、对称三相电源 二、正弦稳态电路相量模型 二、Y一Y电路分析 6.5正弦稳态电路的相量分析法 三、Y一△电路分析 一、方程法 第4-1页 前一页 点击目录,进入相关章节
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 二、等效法 三、相量图的辅助解法 6.6 正弦稳态电路的功率 一、一端口电路的功率 二、最大功率传输条件 6.7 含耦合电感与理想变压器 电路的正弦稳态分析 一、回路法分析 二、一次侧、二次侧等效电路 三、T形去耦等效电路 4.8 三相电路 一、对称三相电源 二、Y-Y电路分析 三、Y-Δ电路分析 6.1 正弦量 一、正弦量的三要素 二、正弦量的有效值 三、相位差 6.2 正弦量的相量表示 一、正弦量与相量 二、正弦量的相量运算 6.3 电路定律的相量形式 一、无源元件VAR的相量形式 二、KCL与KVL的相量形式 6.4 阻抗与导纳 一、阻抗与导纳 二、正弦稳态电路相量模型 6.5 正弦稳态电路的相量分析法 一、方程法 点击目录 ,进入相关章节 第 4-1 页 前一页 下一页 退出本章
正孩 本章研究正弦激励下的稳态响应,即正弦稳态分析。在线性电路中, 正弦激励作用下的正弦稳态响应也是与电源具有相同频率的正弦量。 一、正弦量的三要素 西 按正孩(余孩)规律变化的电压、电流称为正弦电压、电流,统称为正弦量 电 子 (正弦波或正弦交流电)。这里采用C0s函数表示正孩量。 瞬时值表达式:i(t)=Imcos((ωt+pi),t)=Umcos(ωt+pu) 大学电路与 以0为横坐标,正弦量的波形如图。 i◆W 2元 Um(Im):正弦量的最大值,称为振幅; Ot+0:正弦量的瞬时相位角,简称相位, 多 单位:弧度(rad)或度(o)。 体 当t=0时的相位0称初相位,简称初相; 2 室 通常在-π≤φ≤π主值内取值。 0是正弦量相位变化的速率,称为角频率, 单位:rad/s。 P>( 振幅、初相、角频率称为正弦量的三要素。已知它们即可确定正弦量
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 本章研究正弦激励下的稳态响应,即正弦稳态分析。在线性电路中, 正弦激励作用下的正弦稳态响应也是与电源具有相同频率的正弦量。 第 6-2 页 前一页 下一页 一、正弦量的三要素 按正弦(余弦)规律变化的电压、电流称为正弦电压、电流,统称为正弦量 (正弦波或正弦交流电)。这里采用cos函数表示正弦量。 瞬时值表达式:i(t)=Imcos(ωt + i ) , u(t)=Umcos(ω t + u ) 以ω t 为横坐标,正弦量的波形如图。 Um( Im):正弦量的最大值,称为振幅; ωt + :正弦量的瞬时相位角,简称相位, 单位:弧度(rad)或度( o )。 当t = 0 时的相位 称初相位,简称初相; 通常在-π≤ ≤π主值内取值。 ω是正弦量相位变化的速率,称为角频率, 单位:rad/s。 振幅、初相、角频率称为正弦量的三要素。已知它们即可确定正弦量。 ω t i u u i Um Im 0 2π 0 u 0 i 回本章目录
正孩理 说明(I)角频率(angular frequency)o反映正弦量变化快慢。 (2)初相位(initial phase angle)p:反映了正弦量的计时起点。 同一个正弦量,计时起点不同,初相位不同。 西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作 一 般规定:|pπ。 0=00=π/20=-π/2 2π 角频率o、频率f和周期T之间的关系:①= =2πf T 频率的单位:赫[兹](H)。我国电力系统的正孩交流电, 频率为50Hz,周期为0.02s。 行员
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 第 6-3 页 前一页 下一页 说明(1)角频率(angular frequency)ω 反映正弦量变化快慢。 (2)初相位(initial phase angle) :反映了正弦量的计时起点。 同一个正弦量,计时起点不同,初相位不同。 ωt i O =0=/2 =-/2 一般规定:| | 。 回本章目录 f T 2 2 角频率ω、频率f 和周期T之间的关系: = = 频率的单位:赫[兹](Hz)。我国电力系统的正弦交流电, 频率为50Hz,周期为0.02s
正孩理 二、正弦量的有效值(effective value) 周期电压、电流的瞬时值随时间变化,为了简明地衡量其大小,常采 用有效值。 当一交流电和直流电分别通过两个相等的电阻时,若 在交流电的一个周期T内,两个电阻消耗的能量相等,则 安电子科技大学电路与系统多媒体室制作 称该直流电的数值为交流电的有效值。 R IPRI=j。2oRdr 。」Wbc=I2RT 又称方均根 值(r00t 故得天流电流0贻有效位1三∫产0d! meen-square, rms) def 同样地,交流电压(①的有效值U
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 二、正弦量的有效值(effective value) 第 6-4 页 前一页 下一页 周期电压、电流的瞬时值随时间变化,为了简明地衡量其大小,常采 用有效值。 当一交流电和直流电分别通过两个相等的电阻时,若 在交流电的一个周期T内,两个电阻消耗的能量相等,则 称该直流电的数值为交流电的有效值。 = T I RT i t R t 0 2 2 ( ) d 故得交流电流i(t)的有效值 = T i t t T I 0 2 def ( ) d 1 同样地,交流电压u (t)的有效值 = T u t t T U 0 2 def ( ) d 1 又称方均根 值(rootmeen-square, rms) R i(t) = T AC W i t R t 0 2 ( ) d R I WDC =I 2RT 回本章目录
正孩理 正弦交流电的有效值 对于正弦交流电,代入前面式子得:正弦电流①)的有效值为 记住! Tcos'(or +dr 西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作 +cos2(r)d √2 =0,7071m U 注意区分瞬时值、 、2 Um=0.707U 振幅、有效值的 符号:i,m,I (t)√2Ucos(ωt+pu) 0.707Im i(t)=/2 Icos(@t+oi) /2 通常所说的正弦交流电的大小都是指有效值。如民用交 流电压220V。交流仪表所指示的读数、电气设备的额定值等 都是指有效值。但绝缘水平、耐压值指的是振幅
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 正弦交流电的有效值 第 6-5 页 前一页 下一页 对于正弦交流电,代入前面式子得:正弦电流 i(t)的有效值为 m m m m U U U I I I 0.707 2 1 0.707 2 1 = = = = 通常所说的正弦交流电的大小都是指有效值。如民用交 流电压220V。交流仪表所指示的读数、电气设备的额定值等 都是指有效值。但绝缘水平、耐压值指的是振幅。 记住! I I m m m m T T i m T m i I I t T I t dt T I t dt T I 0.707 2 2 2 [1 cos 2( )] 2 ( ) 1 2 0 2 0 2 0 2 2 cos = = = = = + + = + u(t) = Ucos(ω t + u ) i(t) = Icos(ωt + i ) 2 2 注意区分瞬时值、 振幅、有效值的 符号:i,Im,I 回本章目录
正孩理 三、相位差(phase difference) 两个同频率的正弦波之间的相位之差称为相位差。记为日。 例如,设有相同频率的电压和电流 安电子科技大学电路与系 (t)=Ucos(ωt+pu), u,i i(t)=Imc0s(ωt+pi) 0=(ωt+0u)-(ωt+pi)=φu-pi 相位差即为初相之差 。 日仍在-≤日≤元主值范围内取值。 ●若0=0u-0>0, 多媒体室制 称电压(t)超前电流(t)0角 或(t)落后(t)0角。(比i先到达最大值) ●若0=pm-0<0, 称电压(t)落后电流(t)川日|角, 或()超前()川0|角。 行6圆
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 第 6-6 页 前一页 下一页 三、相位差 (phase difference) 两个同频率的正弦波之间的相位之差称为相位差。记为θ。 例如,设有相同频率的电压和电流 u(t)=Umcos(ω t + u ) , i(t) =Imcos(ωt + i ) θ= (ω t + u ) - (ωt + i ) = u - i 相位差即为初相之差。 θ仍在-π≤ θ ≤π主值范围内取值。 •若θ= u - i > 0, 称电压u(t)超前电流i(t) θ角, 或i(t)落后u(t) θ角。(u 比 i 先到达最大值); •若θ= u - i < 0, 称电压u(t)落后电流i(t) |θ|角, 或i(t)超前u(t) |θ|角。 t u, i u i u i θ 0 回本章目录
正孩理 几种特殊相位关系: u,i ·若0=04-0=0, 西 称电压(①)与电流()同相。 安电子科技大学电路与系统 ●若0=04-0;=士π, 称电压(0与电流i①反相 ·若0=04-0=±π/2, 称电压()与电流(t)正交。 多媒体室制作 u,i 注意:0=π/2:u超前iπ/2,不说u 落后i3π/2;i落后uπ/2,不说i超 01 前u3元/2。主值范围0≤元
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 几种特殊相位关系: 第 6-7 页 前一页 下一页 • 若θ= u - i = ±π, 称电压u(t)与电流i(t) 反相。 t u, i u i O • 若θ= u - i = 0, 称电压u(t)与电流i(t) 同相。 • 若θ= u - i = ±π/2, 称电压u(t)与电流i(t) 正交。 t u, i u O i t u, i u i O 注意:θ= /2:u 超前 i /2, 不说 u 落后 i 3/2; i 落后 u /2, 不说 i 超 前u 3/2。主值范围|θ| 。 回本章目录
6,2正弦量的相量表示 为求正弦稳态响应,1893年斯台麦兹首先把复数理论用于电路,从而 为分析电路的正弦稳态响应提供了有力的工具。运用复数分析电路的方法 称为相量法(phasor method).。 复数的有关知识复习 安电子科技大学电路与系统多媒体室制作 虚数单位j=√-1 1.复数的表示 b A A 直角坐标:A=a+jb A 极坐标:A=Alej0=A∠0 a Re (a)复平面表示的复数 (b)简画法 两种表示法之间的关系: 1AVa2+b2 a=4l cose b 0 arctan b=Alsine a
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 为求正弦稳态响应,1893年斯台麦兹首先把复数理论用于电路,从而 为分析电路的正弦稳态响应提供了有力的工具。运用复数分析电路的方法 称为相量法(phasor method)。 第 6-8 页 前一页 下一页 复数的有关知识复习 虚数单位 j = −1 1. 复数的表示 直角坐标:A = a + jb 极坐标:A = |A|ejθ = |A|∠θ Re Im 0 a b |A| θ θ |A| A A 0 +1 (a)复平面表示的复数 (b)简画法 两种表示法之间的关系: = = + a b θ A a b arctan | | 2 2 = = | |sin | | cos b A a A 回本章目录
6,2正弦里的相里未示 2.复数的运算 Im ()如减运算— 直角坐标 A+B 若 A1=41+jb1,A2=2+jb2 A-B 安电子科技大学电路与系统多媒体室制 则 A1±A2=(a1±2)+j(b1±b2) B (2) 乘除运算 极坐标 Re 若A1=A101,若A2=A2102 -B 则 符合平行四边形法则 AA=4le94le=44lea+o,)=44l∠0,+0, 4l∠014le9-Ae0rg)=41∠01-02 A2 141∠021421e02|A2' |A2
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 2. 复数的运算 第 6-9 页 前一页 下一页 (1) 加减运算——直角坐标 若 A1=a1+jb1, A2=a2+jb2 则 A1±A2=(a1±a2 )+j(b1±b2 ) Re Im 0 A+B A B 符合平行四边形法则 -B A-B (2) 乘除运算——极坐标 若 A1=|A1 | / 1 ,若A2=|A2 | / 2 1 2 1 2 ( ) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 = = = + + A A A e A e A A e A A j j j 则 1 2 2 j ( ) 1 2 1 j 2 2 j 1 2 2 1 1 2 1 | | | | e | | | | | | e | | e | | | | 1 2 1 θ θ A A A A A A A θ A θ A A θ θ θ θ = = = − = − 回本章目录
6,2正弦里的相里未示 (3)几种常用关系: j2=-1,j3=-j,j4=1,1/j=j 西安电子科技大学电路与系统多媒体室制作 e90°=j,ej0°=j,e±j180°=-1 1+j=W2∠45°1-j=V2∠-45° -1+j=V2∠135° -1-j=V2∠-135° 1+2=V5∠63.4° 2+1=V5∠26.6° 第610员
西 安 电 子 科 技 大 学 电 路 与 系 统 多 媒 体 室 制 作 第 6-10 页 前一页 下一页 j 2 = -1 , j3 = -j , j4 = 1 , 1/j = -j e j90°= j , e -j90°= -j , e ±j180°= -1 回本章目录 (3) 几种常用关系: − + = − − = − + = − = − 1 2 135 1 2 135 1 2 45 1 2 45 j j j j 1+ j2 = 563.4 2 + j1 = 526.6