纯电感交流电路43页PPT
纯电感电路
i
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
X L90
jX L
例:已知一电感L = 80 mH,外加电压uL = 50 sin(314t 65) V。试求:(1) 感抗XL ; (2) 电感中的电流IL,(3) 电流瞬时值iL。
解: (1) 电路中的感抗为
XL = L = 314 0.08 25
(2)
(3) I电L 感UX电LL 流 52i05L比 2电A压uL滞后90°
则
iL 2 2 sin(314t 25 ) A
四、电感元件的功率
1.瞬时功率
p = ui =UIsin2t
2.有功功率P
P=0
在电感和电源之间进行着可逆的能量交换而不 消耗能量,所以,有功功率为零。
3.无功功率
瞬时功率的最大值,也叫无功功率。它表示电 感线圈与电源之间能量交换的最大值,用符号QL表 示,即:QL=ULI 单位:乏 (var) 千乏(Kvar)
XL=L=2fL
3、扼流圈
XL=L=2fL 表明感抗与通过的电流的频率有关。所
以,电感线圈在电路中有“通直流、阻交流;通低 频、阻高频”的特性。 用于“通直流、阻交流”的电感线圈叫做低频扼流 圈,用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫做高频 扼流圈。
三、电感电流与电压的关系
1.电感电流与电压的大小关系
小结:
1.纯电感电路的含义; 2.纯电感电路的相位关系、相量图; 3.纯电感电路的功率求解。
纯电感电路
8.2纯电感电路
教学目标:
1.了解扼流圈和电感对交流电的阻碍作用。
2.掌握感抗的计算。
3.掌握纯电感电路中电流与电压的关系。
教学重点:
1.感抗的计算。
2.纯电感电路中电流与电压的关系。
教学难点:
纯电感电路中电流与电压的关系。
授课时数:2课时
教学过程:
一、电路
二、电感对交流电的阻碍作用
1.演示
电感在交、直流电路中的作用
2.分析与结论
电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用是不同的。对直流电起阻碍作用的只是线圈电阻,对交流电,除线圈电阻外,电感也起阻碍作用。
(1)电感对交流电有阻碍作用的原因。
(2)感抗:电感对交流电的阻碍作用。用X L表示,单位:Ω。
(3)感抗与ω、L有关。
①L越大,X L就越大,f越大,X L就越大。
②X L与L、f有关的原因。
③X L = ω L = 2 π f L
单位:X L―欧姆(Ω);f -赫兹(Hz);L -亨利(H)。
(4)电感线圈在电路中的作用:通直流、阻交流,通低频、阻高频。
(5)应用:
低频扼流圈:用于“通直流、阻交流”的电感线圈称为低频扼流圈。
高频扼流圈:用于“通低频、阻高频”的电感线圈称为高频扼流圈。
三、电流与电压之间的关系
1.大小关系
I =
L X U I m =
L X U m ( i ≠ L
X u ) 2.相位关系: (1)电流落后电压
2
π。 (2)表示法 :解析式、矢量图和波形图。 布置作业:
习题(《电工技术基础与技能》周绍敏主编)
3.填充题(1)~(4)。
4.计算题(1)。 5.已知交流电压u = 2202sin ( 314 t + 45︒ ) V ,它的有效值是 ,频率是 ,初相是 。若电路接上一纯电感负载X L = 220 Ω,则电路上电流的有效值是 ,电流的解析式 。
纯电感交流电路
3.5 纯电感交流电路同频率
3.5 纯电感交流电路
一、电压、电流的关系
2. 波形图:ωt u i
O
u , i U 3. 相量关系:(ψu = ψi +90°)
U = j X L I
I
L +
u
-i
4. 相量图:
3.5 纯电感交流电路
3.5 纯电感交流电路
二、功率关系
3. 无功功率:Q=UI= X L I2 单位:var
U2
X L
=
2. 平均功率(有功功率):P=0
P=0:电感为储能元件
【例】有一电感器,电阻可忽略不计,电感L = 0.2 H 。把它接到220 V 工频交流电源上工作,求电感的电流和无功功率?若改接到100 V 的另一交流电源上,测得电流为0.8 A ,此电源的频率是多少?
解:(1) 接到220 V 工频交流电源时
X L =2πf L = 62.8 Ω
U 22062.8
X L I ==A = 3.5 A Q = U I = 220×3.5 var = 770 var
(2) 接到100 V 交流电源时X L 2πL
f ==100 Hz 100U 0.8I X L ==Ω=125 Ω
3.5 纯电感交流电路
总结:
1.电压电流同频率,电压超前于电流90°;
2.电压与电流的关系:
3.平均功率P =0,电感是储能元件。
4.无功功率用来说明电感与其以外电路的能量交换。
U=j X L I
纯电感交流电路
平罗县职业教育中心教案课程
名称纯电感交流电路
授课教师任学兵授课
时间
2016年10月20日课时序号29-30
授课
对象16级21班教学
目的1,了解提高功率因素的意义和一般方法。
2、了解常用照明电路的有关知识。掌握白炽灯、荧光灯、两双联
开关控制一盏灯的原理图和接线方法。
教学
重点运用相量图分析交流电路
一、电感对交流电的阻碍作用
先接通6V 直流电源,可以看到HL1和HL2亮度相同。再改接6V 交相量图
纯电感电路ppt课件
X L 25
(3) 电感电流iL比电压uL滞后900,则
i=2 sin(314t-250)A
16
本节课到此为止请各位老师提出宝贵意 见
再见
17
无功功率 QL=ULI=I2XL=UL2/XL
15
例 题分析
已知一电感L = 80 mH,外加电压uL = 50sin(314t+ 65ο) V。试求:(1) 感抗XL ,(2) 电感中的电流IM,(3) 电流瞬时值iL。
解:(1) 电路中的感抗为
XL =ωL = 314×80×10-3 Ω ≈25 Ω
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?
f 变化时XL随之变化,导致电流i 变化。 2. 能从字面上把无功功率理解为无用之功吗? 不能!
14
纯电感电路的小结
I U Im Um
XL
XL
i
Im sin(wt)
uL
ULM
sin(t
)
2
p UIsin2ω 平均功率P=0
ULI sin 2t 结论:
p=ULIsin2 t 电感元件上只有 能量交换而不耗
ωt 能,为储能元件
u i 同相,
u 吸收电能; u i 反相, u i 同相, u i 反相,
储存磁能; 送出能量; 吸收电能; 送出能量;
纯电感电路
在一个周期内,L吸收的电 能等于它释放的磁场能。
(2)有功功率
PL=0 即电感不消耗电能。
(3)无功功率:瞬时功率的最大值称为无功功率,用符号Q表示:
QL
ULI
I
2XL
U2 XL
单位:var(乏)(此外常用的还有kvar)。
问题与讨论
能从字面上把无功功率理解为无用之功吗?
技术与应Байду номын сангаас technology&apply
四、电路的功率
(1)瞬时功率 p:等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积。
i
u
u i 同向, u i 反向, u i 同向, u i 反向,
吸收电能; 送出能量; 吸收电能; 送出能量;
储存磁能; 释放磁能; 储存磁能; 释放磁能;
p >0
p<0
p >0
p<0
电感元件上只有 能量交换而不耗 能,为储能元件
电源上,
课堂小结:
1、 感抗 XL=ωL=2πfL 2、电压与电流的关系
数量关系
3、功率
相位关系
作业:
1、在纯电感正弦电路中,电压与电流
的相位关系是 ,相位差为 ;
2、直流电路中,纯电感相当于 ;
感抗表示线圈对 所呈现的阻碍作用
。
3、纯电感电路中,当交流电源的频率
纯电感电路
2.电感 线圈中通过电流时,就会产生磁通,与线圈交链的总磁通称为磁链;线圈中电流的大小发生变化, 穿过线圈的磁链也会相应发生变化,线圈中便会产生感应电动势。这种由于流过线圈本身电流变化引起 的电磁感应现象称为自感现象。这个感应电动势称为自感电动势。
正弦交流电路>>> 纯电感电路
1.2 电流与电压的关系
正弦交流电路>>> 纯电感电路
绕在非铁磁性材料做成的骨架上的线圈称为空心电感器(也叫做线性电感器),这类电感器通常绕 制在陶瓷或酚醛树脂上,在高频下使用性能优良,适用于通信产品中,其符号如图(a)所示;铁氧体和 铁粉铁心用于制成电感量高达200mH的电感器,含有铁心的电感器符号如图(b)所示。实际电感器是 由导线绕制而成,存在电阻,因此,实际电感器可以用图(c)来等效。
3.电感电路的无功功率 为了表示电感与电源之间能量交换的大小,引入了无功功率的概念。把单位时间内能量转换 的最大值(瞬时功率的最大值),即电感电路中电压与电流的有效值之积,称为无功功率,用符 号 表示,即
1.电感对交流电的阻碍作用 按图1和图2所示连接电路,研究电感在交、直流电路中的作用。
图1 电阻对交、直流电的阻碍作用
图2 电感对交、直流电的阻碍作用
正弦交流电路>>> 纯电感电路
*2.纯电感电路中电压与电流数量、相位的关系 按图连接电路,调节调压器旋钮改变电压输出,观察电压表和电流表的指示,测量电感两端 的电压Байду номын сангаас流过电感的电流并记录,分析电压和电流数据,可以发现纯电感电路的一般规律。
纯电感电路
例:已知一电感L = 80 mH,外加电压uL = 50 sin(314t 65) V。试求:(1) 感抗XL ; (2) 电感中的电流IL,(3) 电流瞬时值iL。
解: (1) 电路中的感抗为 XL = L = 314 0.08 25 (2) U L 50 IL 2A X L 25 (3) 电感电流iL比电压uL滞后90° 则
3、扼流圈 XL=L=2fL 表明感抗与通过的电流的频率有关。所 以,电感线圈在电路中有“通直流、阻交流;通低 频、阻高频”的特性。 用于“通直流、阻交流”的电感线圈叫做低频扼流 圈,用于“通低频、阻高频”的电感线圈叫做高频 扼流圈。
Biblioteka Baidu
三、电感电流与电压的关系
1.电感电流与电压的大小关系
U XL= I
纯电感电路
认识电感元件:
一、定义
只含有电感元件的交流电路 叫做纯电感电路。 注:对直流电的阻碍作用为0。
二、电感对交流电的阻碍作用
1.感抗的概念 反映电感对交流电流阻碍作用程度的参数叫做感抗,用符号 XL表示,它的单位也是Ω 。 2.感抗的因素 纯电感电路中通过正弦交流电流的时候,所呈现的感抗为: XL=L=2fL
2、相位关系
电感电压比电流超前90(或 /2),即电感电流比 电压滞后90。
3、瞬时值关系
设加在电感L上的正弦交流电压瞬时值为u = Umsin( t+φ u),则通过该电阻的电流瞬时值为i = Um/XLsin( t+φ I-90)
纯电感交流电路
8.66 j5 1030
I
Z1 Z2
+
U1
- +
U2
-
I U 10030 100A
U1
Z 1030
U1 Z1I (6.16 j9) 100
55.6° U
10.955.6 100 10955.6V
30° -58°
U LI X LI
U
u i 90
感抗:XL=ωL,与频率成正比。 (b)
θu θi
相量图
I
3、电容元件
电感元件伏安关系:i C du
dt
根据相量运算的规则1、规则3和规则4 ,有:
I jCU
iC
将U Uu 、 I Ii 代入上式,得: + u -
45° U I -45°
UC
2.4 R、L、C元件串联的交流通路
将正弦交流电路中的电压、电流用相 量表示,元件参数用阻抗来代替。运用基 尔霍夫定律的相量形式和元件欧姆定律的 相量形式来求解正弦交流电路的方法称为 相量法。运用相量法分析正弦交流电路时, 直流电路中的结论、定理和分析方法同样 适用于正弦交流电路。
I
1
3 j1
j4 3
5 j4
228.8
553.1 5 228.8 5 245A 536.9
I2
纯电感元件交流电路.
或 I U
L
定义: X L L 2 f L 感抗(Ω )
则: U I X L
X L 2 π fL
直流:f = 0, XL =0,电感L视为短路
交流:f
XL
电感L具有通直阻交的作用
XL ω L2 π f L
感抗XL是频率的函数
根据: i 2I sinω t
I , XL I U
-0.2
u/V
0.2
O 2 4 6 t/ms
-0.4
例2: 在上例中,试计算在电流增大的过程中电感元件 从电源吸取的能量和在电流减小的过程中电感元件向 电源放出的能量。
解:在电流增大的过程中电感元件从电源吸取的能量和在电流 减小的过程中电感元件向电源放出的能量是相等的。
即: t 4ms 时的磁场能
(3) 无功功率 Q
用以衡量电感电路中能量交换的规模。用瞬时功率达到的 最大值表征,即
瞬时功率 : p i u UI sin2 ω t
Q U I I2XL U2 XL
单位:var
例1: 把一个0.1H的电感接到 f=50Hz, U=10V的正弦电源上,
2fL
XL
O
f
u 2I ω Lsin ( ωt 90 )
可得相量式: I I 0
U U 90 Iω L 90
则:
纯电感电路
p i u UI sin2 ω t 瞬时功率 :
Q U I I XL U
2 2
XL
单位:var(乏)
例1: 把一个0.1H的电感接到 f=50Hz, U=10V的正弦 电源上,求I,如保持U不变,而电源频率 f = 5000Hz, 这时I为多少? 解: (1) 当 f = 50Hz 时
X L 2fL 2 3.14 50 0.1 31.4 Ω
U 10 I 318m A XL 31.4
(2)当 f = 5000Hz 时
X L 2fL 2 3.14 5000 0.1 3140 Ω
U 10 I 3.18m A XL 3140
直流下频率f =0,所以XL=0。L 相当于短路。
直流情 况下感 抗为多 大?
由于L上u、i 为微分(或积分)的 动态关系,所以L 是动态元件。
2. 电感元件的功率
(1)瞬时功率 p
瞬时功率用小写!
i I m sin t u L U Lm cos t
则 p u L i U Lm cost I m sint
I=22A, U=IXL=220 V 因为纯电感电路电压超前电流90,故
u 220 2 sin(1000t 1200 )V
0 (2) I 2230 A U 22030 V 相量图见右图。 (3) P=0 Q=UI=220×22=4840 var
纯电感交流电路(共10张PPT)
第一页,共10页。
学习目标
• 知识点:电压与电流的相位、数量关系。 • 过程与方法:自主学习,积极讨论,踊跃
展示。 • 情感和价值观:激情投入课堂每一分钟,
体验学习的快乐。
第二页,共10页。
知识点梳理
• 1. 什么是感抗?其计算公式是什么呢?
• 2.纯电感电路中,电感对交流电的阻碍作用,可以简
单的概括为
、
、
。因此,电感
也被称为低通元件。
•
、
和
三类。
• 4.在纯电感电路中,电流与电压的欧姆定律表达
式为
。
• 5.什么是无功功率?
• 6无功功率有哪些具体的应用?
第三页,共10页。
小组分工
题目
1
2
3
4
展示
1组
2组
3组
4组
点评
4组
3组
2组
1组
第四页,共10页。
合作探究,交流碰撞
• 1.解释课本64页图3-19中所示的内容。 6无功功率有哪些具体的应用?
一个1H的电感线圈,电阻可以忽略不计。
求通过交流线圈的电流和无功功率。 一个1H的电感线圈,电阻可以忽略不计。
过程与方法:自主学习,积极讨论,踊跃展示。
• (2)若电源频率为500Hz。其他条件不变,流过线 因此,电感也被称为低通元件。
【实用】纯电感电路PPT文档
想一想
双刀双掷开关选择不同电源,灯泡亮度有何不同?
- + 6V 直流电
S 6V 交流电
R
现象:灯泡亮度一样
结论:电阻对直流电和 交流电的阻碍作用是相 同的。
想一想
若把电阻换成电感,又是一种什么样的现象呢?
- + 6V直流电
L
S 6V交流电
模拟实验
模拟实验
现象:灯泡在交流电下比直流电下暗。 结论:电感对交流电有阻碍作用。 1、电感对交流电的阻碍作用叫感抗。 结论:电感对交流电有阻碍作用。 低频扼流圈 :通直流、阻交流 - + 6V直流电 只含有电感的交流电路叫纯电感电路。 双刀双掷开关选择不同电源,灯泡亮度有何不同? 3、纯电感电路中电压与电流相位的关系 1、电感对交流电的阻碍作用叫感抗。 高频扼流圈 :通低频、阻高频
L
这就是纯电感电路中的欧姆定律。
电流与电压的关系 3、纯电感电路中电压与电流相位的关系
结论:电流与电压的瞬时值变化不一致, 电压超前电流90O,但周期相同 。
电流与电压的关系
画出纯电感电路中电压与电流波形图相量图。
u, i
u
UL
i
O
π/2 π
2π/3
2π
ωt
I
小结
1、电感对交流电的阻碍作用叫感抗。
思考讨论
有一电源,里面含有两种成份的电 流,一是交流电,另一是直流电,请 思考怎样去掉输出电流中交流成分, 而只保留直流成分呢?
第四节 电阻、电感、电容的串联电路课件
U 220 I 4.4 A Z 50
X L XC 140 100 (2) arctan arctan 53.1 R 30
总电压比电流超前53.1,电路呈电感性。
(3) UR = RI = 30*44=132 V UL = X LI = 140*44=616 V UC = X CI = 100*44=440 V 本例题中电感电压、电容电压都比电源电压大,这说明在 交流电路中各元件上的电压可以比总电压大,这是交流电 路与直流电路特性不同之处。由上题也可得出在交流电路 中总电压大小不等于各元件电压之和,即
分析:要求I、 、 UR、UL、UC可以利用前面的公式来解答。即
解:(1) XL = 2fL =2 *50*445*10-3 140 1 1 Xc 100 6 2fc 2 * 50 * 32 * 10
z R 2 ( X L X C ) 2 30 2 (140 100 ) 2 50
容抗 XC 1 / C (314 40 106 ) 1 80
(2) 电流有效值 I U / Z 220 / 50 4.4A X L XC 53(电容性) 相位差角 arctg R
电流瞬时值 i 4.4 2 sin( 314t 20 53) 4.4 2 sin( 314t 73) A (3)电阻端电压 UR I R 4.4 30 132V
7.22纯电感电路
I UL XL
Im
U Lm XL
合作讨论 共同研究
2. 电压源自文库电流的相位关系
纯电感交流电路中,电流与电压的相位关系为电压超前电流 ,或者
说电流滞后电压 。
2
2
uL U Lm sin t
i
Im
uL,i
sin(t
2
)
uR i
UL
0
ωt
I
(a)矢量图
(b)波形图
合作讨论 共同研究
3.纯电感交流电路的功率
“交换”而不是“消耗”,是相对于有功而言的。无功功率 表示交流电路中能量转换的最大值。在工程上,具有电感性 质的电动机、变压器等设备都是根据电磁能量转换进行工作 的。
学生展示 教师点拨
一个10mH的电感器,接在 u 220 2 sinV(1的0交4t流电 源) 上。
试求:
6
(1)通过线圈的电流为多少?写出电流的解析式;
合作讨论 共同研究
纯电感电路是只有空心线圈的负载,而且线圈的电阻和分布电容均 忽略不计的交流电路。
i
uL
L
纯电感电路
uL U Lm sin t
合作讨论 共同研究
1.电压与电流的数量关系
纯电感交流电路的电流与电压的有效值(或最大值)符合欧姆定律。
值得注意的是,公式中XL为感抗,不是电感L,且XL=ωL=2fL。
几种基本交流电路
几种基本的交流电路
纯电阻交流电路
1 交流纯电阻电路,电路电流i(t)与其电阻两端的电压Vr(t),相位相同且频率相同
2 其电路图与波形图、向量图如下:
纯电感交流电路
1 交流纯电感电路,其电感器两端的电压Vl(t)的相位,超前电路电流i(t)的相位角
2 其电路图与波形图、向量图如下:
纯电容交流电路
1 交流纯电容电路,其电路电流i(t)的相位,超前电容器两端的电压Vc(t)90°的相位角
2 其电路图与波形图、向量图如下: