汽车电工电子技术基础第三章交流电路.pptVIP

各电压的有效值分别为 ， ， 用向量表示分别分 ， ， 这里假定 大于 可以得到如下向量图 根据串联电路的电压关系还可以得到如下的电压表达式 u 2）纯电感交流电路中的功率 （1）瞬时功率 p 瞬时功率用小写！ 则 i p=ULIsin2? t ωt u i 关联, 吸收电能; 建立磁场; p 0 u i 非关联, 送出能量; 释放磁能; p 0 u i 关联, 吸收电能; 建立磁场; p 0 u i 非关联, 送出能量; 释放磁能; p 0 结论：电感元件上只有能量交换而不耗能，为储能元件 p为正弦波，频率为ui 的2倍；在一个周期内，L吸收的电能等于它释放的磁场能。 P=0，电感元件不耗能。 （2）平均功率（有功功率）P 问题与讨论 1. 电源电压不变，当电路的频率变化时， 通过电感元件的电流发生变化吗？ Q反映了电感元件与电源之间能量交换的规模。 （3）无功功率Q 2. 能从字面上把无功功率理解为无用之功吗？ f 变化时XL随之变化，导致电流i 变化。 不能！ 3. 纯电容交流电路 1） 电容元件上的电压、电流关系 设 则 解析式： 相量表达式： U I 相量图： = · 0° U U ° = = · · 90 C C I C U j I w C ic u 由上式可见，同纯电感电路，对于纯电容电路，u与i频率相同，但相位也不同，i超前u为 。 电压与电流有效值的关系为 其中： IC=U?C=U2πf C=U/XC XC= 称为电容元件的电抗，简称容抗。 容抗反映了电容元件对正弦交流电流的阻碍作用； 容抗的单位与电阻相同，也是欧姆【Ω】。 ωC 1 容抗与哪些因素有关？ XC与频率成反比；与电容量C成反比 直流情况下容抗为多大？ 直流下频率f =0，所以XC=∞。C相当于开路。 同样，由于C上u、i 为微分（或积分）的动态关系，所以C也 是动态元件。 i 2）纯电容交流电路中的功率 （1）瞬时功率 p 瞬时功率用小写！ 则 u p=ICUsin2? t ωt u i 关联, 吸收电能; 建立电场; p 0 u i 非关联, 吐出能量; 释放电能; p 0 u i 关联, 吸收电能; 建立电场; p 0 u i 非关联, 吐出能量; 释放电能; p 0 结论：电容元件上只有能量交换而不耗能，为储能元件 p为正弦波，频率为ui 的2倍；在一个周期内，C吸收的电能等于它释放的电场能。 P=0，电容元件不耗能。 （2）平均功率（有功功率）P 问题与讨论 1. 电容元件在直流、高频电路中如何？ Q反映了电容元件与电源之间能量交换的规模。 （3）无功功率Q 2. 电感元件和电容元件有什么异同？ 直流时C相当于开路，高频时C相当于短路。 L和C上的电压、电流相位正交，且具有对偶关系； L和C都是储能元件；它们都是在电路中都是只交换不耗能。 3.1.3RLC串联交流电路 1.电压与电流的关系 设电路中通过各元件的电流为 根据前面学过的单一参数参数电路的知识，可知各元件两端的电压（瞬时值表达式）分别为 jXL R -jXC I U UR UL UC a b 由相量图可以看出： I UL UR UC U UX RLC串联电路相量图 其中： 同理： 由相量图可导出电压三角形： U UR UX 电压三角形是相量图 由图可得： 有关电路性质讨论 问题与讨论 由 可知，电路性质取决于UX: 即 电压三角形各条边同除以电流相量，可得到一个阻抗三角形如右图示： z X=ωL － ωC 1 R 同理： 2. RLC串联交流电路的功率 如果把电压三角形各条边同乘以电流相量，可得到一个功率三角形如图示： S Q=QL － QC P 功率三角形和阻抗三角形一样，都不是相量图，但它们给出了各功率、各阻抗之间的数量关系。 1）有功功率：在 R、L、C 串联电路中，只有耗能元件R上产生有功功率P； 2）无功功率：储能元件 L、C 不消耗能量，但存在能量吞吐， 吞吐的规模用无功功率Q来表征； 3）视在功率：电路提供的总功率常称作视在功率S，三者之间的数量关系遵循功率三角形中所示。 问题与讨论 交流电路中的三种功率，单位上有什么不同？ 有功功率P的单位是瓦特【W】；无功功率Q的单位是乏尔【var】；视在功率S的单位是伏安【VA】。 有功功率、无功功率和视在功率及三者之间的数量关系如何？ 有功功率P =UIcos =URI； 无功功率Q=UIsin =UXI