《正弦交流电路中电压与电流的关系.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《正弦交流电路中电压与电流的关系.pptx（30页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、一、纯电阻电路1.电压与电流的关系 或 相量关系式为：上一页下一页返 回线性电阻线性电阻第1页/共30页(a)(a)瞬时值表示 (b)(b)有效值表示 图1 纯电阻电路上一页下一页返 回Ru+_第2页/共30页（a）波形图 (b)相量图 (c)瞬时功率图图2 纯电阻电路的波形图与相量图上一页下一页返 回第3页/共30页2.电路中的功率电路任一瞬时所吸收的功率称为瞬时功率，以p表示。p=ui=UmsintImsint =U Isin2t =UI(1-cos2t)=UI-UIcos2t 通常所说的功率是指一个周期内电路所消耗（吸取）功率的平均值，称为平均功率或有功功率，简称功率，用P表示。上一页下
2、一页返 回第4页/共30页综上所述，电阻电路中的电压与电流的关系可用相量形式的欧姆定律 来表示，电阻消耗的功率与直流电路有相似的公式，即上一页下一页返 回第5页/共30页例题：例1 在纯电阻电路中，已知i=22 sin(1000t+30)A，R=10，求：（1）电阻两端电压的瞬时值表达式；（2）用相量表示电流和电压，并作出相量图；（3）求有功功率。上一页下一页返 回第6页/共30页解：（1）已知Im=22 A，R=10，所以 Um=ImR=220 V 因为纯电阻电路电压与电流同相位，所以u=220 sin(1000t+30)V （2）=2230A =22030V 相量图如图3所示。（3）P=U
3、I=22022=4840W上一页下一页返 回第7页/共30页图3 例1的相量图上一页下一页返 回第8页/共30页二、纯电感电路电压与电流的关系 （1）由上式可知：（1）Um=LIm，即 =L 线圈电感L越大，交流电频率越高，则L的值越大，也就是对交流电流的阻碍作用越大，我们把这种“阻力”称作感抗，用XL代表。XL=L=2fL上一页下一页返 回第9页/共30页 L为电感量，单位为亨利（H）,f为流过电感的电流频率，单位为赫兹（Hz）；XL是电感元件两端的电压与流过电流的比值，单位显然是 上一页下一页返 回第10页/共30页(a)(a)瞬时值表示 (b)(b)相量表示 图4 4 纯电感电路上一页下
4、一页返 回第11页/共30页（2）由式（1）还可看到电感两端电压超前电流相位90（或/2弧度）（a）波形图 (b)相量图 (c)瞬时功率图图5 5 纯电感电路的波形图与相量图上一页下一页返 回第12页/共30页用相量表示电感元件的电压与电流的关系，则 或 上一页下一页返 回第13页/共30页2.电感电路中的功率（1）瞬时功率p=iLUL=ILMsintULMsin(t+90)=ULILsint（2）有功功率P=0（3）无功功率 式中，QL电路的无功功率，单位为乏（var）或千乏（kvar）；UL线圈两端电压的有效值（V）；IL流过线圈电流的有效值（A）；XL线圈的感抗（）。上一页下一页返 回第
5、14页/共30页例2 一线圈的电感量L=0.1H，将其分别接于（1）直流；（2）交流50Hz；（3）交流1000Hz交流电路中，试分别求该电感线圈的感抗XL。解：（解：（1 1）f=0 Xf=0 XL L=2=2 fL=0fL=0 （2 2）f=50Hz f=50Hz X XL L=2=2 fL=23.14500.1=31.4fL=23.14500.1=31.4 （3 3）f=1000Hz f=1000Hz X XL L=2=2 fL=23.1410000.1=328fL=23.1410000.1=328 由此例可见电感量一定时，频率越高，则由此例可见电感量一定时，频率越高，则电感对电流的阻碍
6、作用越大，即感抗电感对电流的阻碍作用越大，即感抗X XL L越大。越大。上一页下一页返 回第15页/共30页解：（1）XL=L=10000.01=10，Im=22 A，Um=ImXL=220 V 因为纯电感电路电压超前电流90，故 u=220 sin(1000t+120)V。（2）=2230A =220120V 相量图见图6。P=0 Q=UI=22022=4840var 例例例例3 3 在纯电感电路中，已知在纯电感电路中，已知i=22 sin(1000t+30i=22 sin(1000t+30)A)A，L=0.01HL=0.01H，求（，求（1 1）电压的瞬时值表达式；（）电压的瞬时值表达式；
7、（2 2）用相量表示电流和电压，并作）用相量表示电流和电压，并作出相量图；（出相量图；（3 3）求有功功率和无功功率。）求有功功率和无功功率。上一页下一页返 回第16页/共30页图6 例3的相量图上一页下一页返 回第17页/共30页三、纯电容电路 加在电容元件两个极板上的电压变化时，极板上贮存的电荷Q=CU就随之而变，电荷量随时间的变化率，就是流过联接于电容导线中的电流，即 （2）（3）此式也可以写成 （4）如图7所示的电容器两端加上正弦电压u=Umsint，则在回路中就有电流 上一页下一页返 回第18页/共30页 由上式可知：（1）Im=CUm 即 （5）实验和理论均可证明，电容器的电容C越
8、大，交流电频率越高，则1/C越小，也就是对电流的阻碍作用越小，我们把电容对电流的“阻力”称作容抗，用XC代表。（6）式（5）中，频率f的单位为Hz，电容C的单位为法拉（F），容抗XC的单位仍是欧姆（），XC与电容C和频率f成反比。当C一定时，电容器具有隔直通交的特性，当f=0时，XC=，此时电路可视作开路，即“隔直”作用。上一页下一页返 回第19页/共30页(a)(a)瞬时值表示 (b)(b)相量表示 图7 纯电容电路上一页下一页返 回第20页/共30页（2）式（4）还告诉我们通过电容的电流与它的端电压是同频率的正弦量，电流超前于电压90（或/2弧度）。（a）波形图 （b）相量图 （c）瞬时功
9、率图 图8 纯电容电路的波形图与相量图上一页下一页返 回第21页/共30页 电容器两端电压与电流的关系用相量式表示有 （7）式（7）不仅表示了电压和电流的大小关系，如表达式（6）所示，同时表示了纯电容电路中电压滞后电流90的关系，我们也可把式（7）写成 （8）上一页下一页返 回第22页/共30页电容电路中的功率（1）瞬时功率 电容电路所吸收的瞬时功率为p=ui=UmsintImsin(t+90)=UIsin2t，作出瞬时功率曲线图如图8(c)。（2）有功功率一个周期内的有功功率为零。（3）无功功率 与电感相似，电容与电源功率交换的最大值，称为无功功率，用QC表示，即 QC=UI=I2XC=上一
10、页下一页返 回第23页/共30页 综上所述，电容电路中电压与电流的关系可由相量形式的欧姆定律 =-j XC来表达，电容不消耗功率，其无功功率是 QC=UI=I2XC=U2/XC。上一页下一页返 回第24页/共30页例4 在纯电容电路中，已知 i=22 sin(1000t+30)A，电容量C=100F，求（1）电容器两端电压的瞬时值表达式；（2）用相量表示电压和电流，并作出相量图；（3）求有功功率和无功功率。上一页下一页返 回第25页/共30页解：（1），Im=22 A，Um=ImXc=220 V。因为纯电容电路中电压滞后电流90，所以 u=220 sin(1000t-60)V （2）=2230
11、A =220-60V 相量图如图3.22所示。（3）P=0，QC=UI=22022=4840var。上一页下一页返 回第26页/共30页 交流电路中的电压与电流的关系（大小和相位）有一定的规律性，是容易掌握的。先将上面介绍的三种分立元件在正弦交流电路中的电压与电流的关系列入表1中，以帮助大家总结和记忆。图9 例4的相量图上一页下一页返 回第27页/共30页表表1 1 正弦交流电路中正弦交流电路中R R、L L、C C元件的电压与电流关系元件的电压与电流关系上一页下一页返 回第28页/共30页作业：作业：3-153-15，3-163-16，3-173-17 第29页/共30页谢谢您的观看！第30页/共30页