ch2正弦交流电路1

合集下载

正弦交流电路

正弦交流电路

正弦交流电路正弦交流电路是指含有正弦交流电源而且电路中各部分所产生的电压和电流均按正弦规律变化的电路,简称交流电路。

正弦交流电具有容易产生、传输经济、便于使用等特点,目前,在工农业生产和生活中得到广泛应用。

本章首先介绍正弦交流电的基本概念、基本理论,然后讨论正弦交流电路的基本分析方法,为学习后续章节和电子技术打基础。

1 正弦交流电的基本概念大小和方向随时间作周期性变化且在一个周期内的平均值为零的电压、电流和电动势统称为交流电。

日常所用的交流电源(含信号源)其电压、电流和电动势一般都是随时间按正弦规律变化的,故称之为正弦交流电源或正弦交流信号,统称正弦量。

正弦量可用三角函数式表示,例如正弦交流电流可表示为(1)其波形如图1所示。

其中表示瞬时值或瞬时值表达式。

为最大值(幅值)、为角频率、为初相位。

图1 正弦交流电波形图幅值、角频率、初相位分别表征正弦变化的大小、快慢和初始值。

它们是确定一个正弦量的三个要素。

下面分别对它们进行讨论。

1. 周期、频率、角频率正弦量变化一周所需的时间称为周期,用表示,单位为秒(s)。

每秒钟变化的次数称为频率,用f表示,单位为赫兹(Hz)。

周期和频率互为倒数,即(2)我国和世界上很多国家电网工业频率(简称工频)为50Hz,美国、日本等国家的工频为60Hz。

高频加热炉频率为200~300kHz。

无线电通信频率为30kHz~3104MHz。

正弦量变化的快慢还可用角频率ω来表示,因为正弦量一周期内经历弧度为2π,所以其角频率为(3)它的单位为弧度每秒(rad/s)。

2. 最大值与有效值正弦量在任一瞬间的值称为瞬时值,用小写字母表示,如i、u、e分别表示电流、电压和电动势的瞬时值。

瞬时值中最大的值称为最大值(或幅值),用带下标m的大写字母表示,如、和分别表示电流、电压、和电动势的最大值。

通常计量交流电大小的既不是瞬时值,也不是最大值,而是用交流电的有效值。

它是这样定义的:如果某一个周期交流电流i通过电阻R在一个周期T内产生的热量和另一个直流电流I通过同样大小的电阻在相等的时间内产生的热量相等,则把这一直流电流I的值定义为该交流电流i的有效值。

正弦交流电路课件

正弦交流电路课件

正弦交流电路的应用领域
电力系统中的应用
正弦交流电路在电力系统中广泛 应用,包括输电和配电。
电子系统中的应用
正弦交流电路在电子系统中起着 关键作用,例如放大和滤波。
音频设备中的应用
正弦交流电路用于音频设备中的 放大和信号处理。
1
串联和并联电路的计算公式
使用电阻、电容和电感的计算公式来分
相量法和复数法
2
析串联和并联电路。
使用相量和复数来表示电流和电压,并
进行电路分析。
3
有效值、最大值和平均值的关系
了解正弦波的不同幅值之间的关系,以
频率响应和相位差
4
及有效值和最大值之间的计算方法。
分析电路的频率响应特性和相位差对信 号的影响。
正弦交流电路课件
了解正弦交流电路的基础知识,包括正弦交流电的定义、特点和公式,以及 频率、幅值和相位差。
正弦交流电路的组成部分
交流电源
提供电路所需的交流电能。
电容
储存和释放电荷,影响电流和电压的相位差。
电阻
控制电流通过电路的流动。
电感
储存和释放电能,影响电流和电压的频率响应。

正弦交流电路的分析和计算方法

电工电子:Ch_2 正弦交流电路

电工电子:Ch_2 正弦交流电路
T 角频率ω:正弦量单位时间内变化的弧度数。
单位:弧度/秒( rad/s)。 角频率与周期及频率的关系: 2 2 f
T 6
6
Chapter 2 正弦稳态交流电路
小常识
正弦交流电的基本概念
★电网频率(工频): 中国 50 Hz ; 美国 、日本 60 Hz
★人的耳朵能够听到的说话声、乐声的频率
为20~20000Hz ★ 电视广播的频率
正弦交流电路:是指含有正弦电源(激励)而且电 路中各部分所产生的电压和电流(响应)均按正弦 规律变化的电路。
正弦电压、电流是在通讯、无线电技术以及电力 系统中最基本、最常见的激励信号。
4
4
Chapter 2 正弦稳态交流电路
2.1.1 正弦量的三要素
正弦交流电的基本概念
i Im sin t
Im
一个正弦量由它的幅值、角频率和初相位三 个要素所决定的。
在单一频率正弦信号作用下的线性交流电路 中,激励与响应都是同频率的正弦量。
电路中待求的电压、电流只有幅值与初相位 是未知的。
14
14
Chapter 2 正弦稳态交流电路
正弦交流电的基本概念
引入相量的原因: + u1 - + u2 - + u3 -
一个周期内的平均值为零的电压、电流和电动势统
称为交流电(u,i,e)。
u
u
t
t
T
T
u
t
T
3
3
Chapter 2 正弦稳态交流电路
正弦交流电的基本概念
正弦交流电:随时间按正弦规律变化的电压、电 流称为正弦交流电,也称为正弦量。
表达式:
u Um sin(t u )

第2章正弦交流电路精品PPT课件

第2章正弦交流电路精品PPT课件

山东大王职业学院
电工电子技术
正弦量的相量图表示法
按照各个正弦量的大小和相位关系用初始位置的有向线 段画出的若干个相量的图形,称为相量图。
注意
不同频率的正弦量之间不存在相位差的概念。相位差 不得超过±180°!
山东大王职业学院
电工电子技术
思考
回答
何谓正弦量的三 要素?它们各反 映了什么?
耐压为220V的电容器 ,能否用在180V的正 弦交流电源上?
正弦量的三要素是指它的最大值、
何谓反相?同相 ?相位正交?超
角频率和初相。最大值反映了正弦
山东大王职业学院
电工电子技术
正弦量的相量表示法
与正弦量相对应的复数形式的电压和电流称为相量。为
区别与一般复数,相量的头顶上一般加符号“·”。 例:正弦量i=14.1sin(ωt+36.9°)A的最大值相量表示为:
其有效值相量为:
由于一个电路中各正弦量都是同频率的,所以相量只需 对应正弦量的两要素即可。即模值对应正弦量的最大值或 有效值,幅角对应正弦量的初相。
山东大王职业学院
电工电子技术
1. 正弦交流电的频率、周期和角频率
ω=4πrad/s
1秒钟
f=2Hz
单位是 每秒弧度
单位是赫兹
T=0.5s
单位是秒
正弦量一秒钟内经历的循环数称为频率,用f 表示。
正弦量变化一个循环所需要的时间称周期,用T表示。
正弦量一秒钟内经历的弧度数称为角频率,用ω表示。
显然
三者是从不同的角度反映的 同一个问题:正弦量随时间变 化的快慢程度。
电工电子技术
2.1 正弦量的三要素
大小和方向均随时间变化的电压或电流称为交流电。如

正弦交流电路1精品PPT课件

正弦交流电路1精品PPT课件

ψ 称为初相位 ,给出了观察正弦波的起点或参考点。
17
相位差 :
2021/1/9
两同频率的正弦量之间的相位之差(即初相位之差) 。
如:u Umsin( ω t ψu )
i Imsin( ω t ψi )
( t u ) ( t i )
ψu ψi
u
u, i i
若 ψu ψi 0
11
2021/1/9
•中频电炉的工作频率为500~8000Hz; •高频电炉的工作频率为200~300kHz; •无线电工程的频率为104~30×1010Hz。 •低频电子工程的频率为20~20×103Hz。
收音机中波段530~1600KHz 短波2.3~23MHz SW1 2.3~7MHz SW2 7.1~23MHz FM 88~108MHz
Im、Um 。
正弦交流电流的数学表达式为:i =Imsint
说明或计量正弦交流电时一般不用幅值或瞬 时值,而用有效值。
注意: 交流电压、电流表测量数据为有效值 交流设备名牌标注的电压、电流均为有效值 14
有效值
2021/1/9
R
R
W I 2 RT
I T
W
T i 2 Rdt 0
iT
W T i 2 Rdt I 2 RT I 1 T i2dt
0
T0
当i=Imsint时,代入上式得:
有效值的定义式 称为方均根值。
I
1 T i 2dt T0
1 T
T
I
2 m
sin
2
tdt
0
Im 2Βιβλιοθήκη 152021/1/9例4.1.1
已知 u= Um sin t , Um =310V, f =50Hz,试求

第2章正弦交流电路PPT课件

第2章正弦交流电路PPT课件

2.1.2 周期、频率和角频率
周期T:正弦量完整变化一周所需要的时间。 单位:秒
频率f:正弦量每秒变化的周数。
单位:赫兹 周期与频率的关系:
f1 T
10
跳转到第一页
工业频率(工频)
我国电力的标准频率为50Hz;国际上多采用此标准, 但美、日等国采用标准为60Hz。这种频率称为工业频 率,简称工频。
i
2
0
T 跳转到第一页
i
由图可知
0
2
tT
T 2
2
(T) / t
角频率反应的是正弦量随时间作周期性变化的 快慢程度, 它和频率f、 周期T的关系为
ω=2πf

13
T 1 2 f
跳转到第一页
2.1.3 相位、初相和相位差
1. 相位:正弦量表达式中的角度( t )
它是一个随时间变化的量,不仅确定正弦量瞬时值的大 小和方向,而且还能描述正弦量变化的趋势。
1. 振幅:把交流电中瞬时值中的最大值称为振幅
值, 用大写字母Um、 Im、 Em等表示(注意, 一般表达式中的振幅值应为正值)。 振幅值表明 了正弦量振动的幅度。
5
跳转到第一页
2. 有效值:让周期电流i和直流电流I分别通过两个阻 值相等的电阻R,如果在相同的时间T内,两个电阻 消耗的能量相等,则称该直流电流I的值为周期电流i 的有效值。
随时间按正弦规律变化的电压、电流 称为正弦电压和正弦电流。表达式为:
uU msi nt (u) iImsi nt (i)
3
跳转到第一页
以正弦电流为例
iImsi nt (i)
振幅 角频率 相位 初相角: 简称初相
振幅 、角频率和初相称为正弦量的的三要素。

正弦交流电路定义

正弦交流电路定义

正弦交流电路定义正弦交流电路是指由正弦波形式的电压或电流组成的电路。

在正弦交流电路中,电压或电流的变化遵循正弦函数的规律,其波形呈现出周期性的波动。

正弦交流电路广泛应用于电力系统、电子设备以及通信系统等各个领域。

正弦交流电路的特点是具有周期性、频率稳定以及幅度可调的特性。

在正弦交流电路中,电压或电流的周期性表示了波形的重复性,频率稳定性表示波形中重复的时间间隔保持恒定,而幅度的可调性意味着可以通过调节振幅来控制电路的输出。

正弦交流电路可以使用不同的元器件来实现,其中最常见的是电阻、电容和电感。

电阻用于限制电流的流动和控制电路中的能量损耗,电容用于储存和释放电荷以及滤波,而电感用于储存和释放磁能以及调节电流。

在正弦交流电路中,电压和电流可以通过几种不同的方式表示。

最常见的是峰值值(peak value)、峰峰值(peak-to-peak value)以及有效值(rms value)。

峰值值表示波形的最大值和最小值之间的差异,峰峰值表示波形最高点和最低点之间的差异,而有效值表示波形在一个周期内产生的平均功率与直流电平相同的值。

正弦交流电路的设计和分析需要考虑到电路元件的阻抗和相位差。

阻抗是指电路中电压和电流之间的比例关系,其单位是欧姆。

相位差表示两个正弦波的相对位置,可以是正值(在同一方向)、负值(在相反方向)或零值(同相位)。

正弦交流电路在实际应用中具有广泛的用途。

在电力系统中,交流电路通过变压器、发电机和输电线路进行传输和分配电能。

在电子设备中,交流电路通过放大器、滤波器和振荡器等电路模块进行信号处理和控制。

在通信系统中,交流电路通过调制、解调和放大等电路模块进行信息传递和信号增强。

总结而言,正弦交流电路是由正弦波形式的电压或电流组成的电路,具有周期性、频率稳定以及幅度可调的特性。

正弦交流电路的设计和分析需要考虑到电路元件的阻抗和相位差。

正弦交流电路在电力系统、电子设备以及通信系统等领域中起着重要的作用,为各种电路应用提供了稳定且可调的电源和信号处理功能。

正弦交流电路课件

正弦交流电路课件
总结词
电感器的感值大小与线圈的匝数、线圈的直径、 线圈的材料等因素有关。
详细描述
电感器在正弦交流电路中能够阻碍电流的变化, 使电流的变化率降低。电感器的电流和电压之间 存在相位差,相位差的大小取决于电感器的大小 。
详细描述
电感器的感值大小由亨利定律确定,即电感器的 感值与线圈中的磁场强度成正比。在正弦交流电 路中,电感器的感抗大小会随着频率的变化而变 化。
电容器
总结词
详细描述
总结词
详细描述
电容器是正弦交流电路中的另 一重要元件,用于储存电场能 量。
电容器在正弦交流电路中能够 阻碍电压的变化,使电压的变 化率降低。电容器的电流和电 压之间存在相位差,相位差的 大小取决于电容器的大小。
电容器的容值大小与电容器极 板的面积、极板之间的距离、 电介质等因素有关。
分析数据
根据实验数据,分析正弦交流 电路的基本特性和元件参数对
电路性能的影响。
仿真软件介绍与使用
软件名称
Simulink
功能特点
Simulink是MATLAB的一个附加组件,用于进行动态系统模拟和分析。它提供了丰富的库和工具,可用于构建和仿 真各种类型的电路,包括正弦交流电路。
使用方法
在Simulink中,用户可以创建电路模型,设置元件参数,选择适当的激励源和测量仪器,然后运行仿真 以观察电路的行为。分析仿真结果可以帮助用户深入理解正弦交流电路的工作原理。
谐振与频率响应
谐振
正弦交流电路中某些特定频率下的振动现象,可能导致电压或电流的异常升高 。
频率响应
表示正弦交流电路在不同频率下的性能表现,包括幅频特性和相频特性。
03
正弦交流电路的元件
电阻器

正弦交流电路PPT课件

正弦交流电路PPT课件

06
正弦交流电路的应用实例
变压器
变压器是利用电磁感应原理,将一个电压等级的交流电能转换成另一个电压等级的交流电能 的装置。
在电力系统中,变压器是不可或缺的重要设备,用于升压或降压输电线路中的电压,以满足 用电设备和发电机的需求。
变压器还广泛应用于工业、商业和居民用电领域,用于电压变换、电流匹配和相位变换等。
家用电器如电灯、电视、 空调等都使用正弦交流电, 使得电器能够正常工作。
正弦交流电路的基本元件
电阻器
在正弦交流电路中,电阻器用于 限制电流,消耗电能并产生热量。
电感器
电感器能够阻碍电流的变化,在正 弦交流电路中用于滤波、隔离和储 能。
电容器
电容器能够储存电荷,在正弦交流 电路中用于滤波、移相和隔直。
电力系统中的电压和电流都是正弦交流 的,因此需要掌握正弦交流电路的基本
原理和计算方法。
电力系统的稳定性、安全性和经济性等 方面都与正弦交流电路密切相关。
感谢观看
THANKS
通过阻抗三角形,可以方便地计算出 电压和电流的相位差以及功率因数。
它通过三个边分别表示阻抗、电阻和 电抗,以及电压和电流的有效值。
功率分析
功率分析是正弦交流电路分析的 重要内容之一,主要关注电路中
的能量传输和消耗。
平均功率表示电路中能量传输的 平均效果,是衡量电路性能的重
要指标。
无功功率和视在功率也是正弦交 流电路中重要的功率形式,它们 分别表示了电路中的储能和容量。
电机控制
正弦交流电路在电机控制中发挥着重要作用,如交流电动机的控制。
通过改变输入到交流电动机的电压或频率,可以实现电机的启动、调速 和制动等功能。
交流电机控制技术广泛应用于工业自动化、交通运输、家用电器等领域。

正弦交流电路

正弦交流电路

正弦交流电路简介正弦交流电路是一种电路,其中输入电压和输出电流或电压都是正弦波形式。

正弦交流电路可用于许多应用领域,包括电力传输、电子设备和通信系统等。

正弦交流电路通常由电源、信号发生器、放大器、滤波器和负载等组成。

这些组件合作运作,以提供所需的正弦电压或电流。

正弦信号发生器正弦信号发生器是正弦交流电路的关键组件之一。

它能够产生所需频率和振幅的正弦信号。

常见的正弦信号发生器有运放反相正弦振荡器、LC谐振电路等。

运放反相正弦振荡器运放反相正弦振荡器是一种简单有效的正弦信号发生器。

它由一个运放和几个被动元件组成,如电阻和电容。

运放的负反馈使得输出信号具有正弦波形。

放大器放大器是正弦交流电路中的重要组件,用于放大信号的幅度。

放大器通常使用晶体管、运放或其他放大电路实现。

在正弦交流电路中,放大器的任务是将正弦信号的幅度放大到合适的水平,以满足负载的要求。

放大器的设计需要考虑放大倍数、频率响应和失真等因素。

滤波器滤波器用于去除信号中的杂散成分,提取所需的频率成分。

在正弦交流电路中,滤波器通常用于去除高频噪声或谐波。

常见的滤波器类型包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。

它们可以使用电容、电感和电阻等被动元件实现。

负载负载是正弦交流电路中所连接的电子设备或电路。

负载可以是电阻、电感、电容或其他元件。

正弦交流电路的输出电压或电流会传递到负载,从而完成所需的功能。

负载的特性会影响正弦交流电路的设计。

例如,负载的阻抗大小会影响放大器的设计和滤波器的选择。

结论正弦交流电路是一种重要的电路类型,可以用于多种应用。

了解正弦交流电路的基本组成和工作原理对于电子工程师和电路设计人员来说是必要的。

在设计正弦交流电路时,需要合理选择信号发生器、放大器和滤波器,并考虑负载的特性。

通过合理设计和调整参数,可以实现所需的电压或电流输出。

综上所述,正弦交流电路的设计和应用需要充分理解电子电路原理和基本电路理论,并结合实际需求进行合理搭配和调试。

正弦交流电路的基本概念

正弦交流电路的基本概念

03
正弦交流电路的分析方法
相量法
相量法是一种将正弦交流电的时 域表示转换为复数表示的方法, 通过引入相量来简化正弦交流电
路的分析。
相量表示法将正弦交流电的幅度 和相位信息整合到一个复数中, 简化了正弦函数的运算,使得电
路分析更为简便。
相量法的应用范围广泛,适用于 线性时不变电路的分析,尤其在 处理复杂正弦交流电路时表现出
等危险情况。
可靠性
经济性
高效性
选用高质量的元件和材 料,保证电路的稳定性
和可靠性。
在满足功能和安全性的 前提下,尽量降低成本。
优化电路设计,提高能 量转换效率和设备性能。
实践中的正弦交流电路设计案例
家用电器中的正弦交流电路
如电冰箱、空调、洗衣机等家用电器中的电机驱动电路,利用正弦交流电的特性 实现高效稳定的运行。
电力系统中的正弦交流电路
用于传输和分配电能,通过变压器、发电机和输电线路等设备将电能转换为适合 用户需求的电压和频率。
新型正弦交流电路的发展趋势
数字化控制
利用微处理器和传感器实现正弦 交流电路的数字化控制,提高电
路的智能化和自适应性。
高频化技术
通过改进开关器件和磁性元件,实 现正弦交流电路工作频率的提高, 从而减小电路体积和重量,提高能 量转换效率。
无功功率
表示电路中交换的能量,用于维持 磁场和电场,单位为乏(var)。
视在功率与功率因数
视在功率
表示电路中电压和电流的有效值的乘 积,单位为伏安(VA)。
功率因数
表示有功功率与视在功率的比值,用 于评估电路的效率。
电能的转换与传
电能转换
在正弦交流电路中,电能可以转换为机械能、光能等其他形 式的能量。

电工学概论之正弦交流电路

电工学概论之正弦交流电路
2.2 正弦量的相量表示法
正弦量具有幅值、频率和初相位三个要素,它们除用三角
函数式和正弦波形表示外,还可以用相量来表示。
正弦量的相量表示法就是用复数来表示正弦量。
设平面有一复数 A
复数 A 可有几种式子表示
+j
b

A
A = a + jb
= r(cos + jsin)
代数式 三角式
r
= rej
指数式
O 辐角 a
必须 小写
重点
前两种不便于运算,重点介绍相量表示法。
第2章
可得:
e正j ψ弦交流co电s路ψ
jsin
ψ
(3) 指数式 A r ej ψ (4) 极坐标式A r ψ
A a jb r cos j r sin rejψ r ψ
相量: 表示正弦量的复数称相 量
设正弦量:u Umsin( ωt ψ)
[解] 正弦电量的运算可按下列步骤进行,首先把
正弦电量 (时间函数)
变换
相量 (复数)
所求 正弦量

反变换
量 结

相量 运算 (复数运算)
于是得
Im Im1 Im2 (100e j45 60e j30 ) A (70.7 j70.7) A (52 j30) A 129ej1820 A
i
i Imsint
+
u Um sin(t 90)
u
L

u i
波 形O 图
电压超前电流 90; 电压与电流大小关系
电压与电流相量式
t
U = IXL U jIX L
相量图
+j

U
O

第二部分正弦交流电路

第二部分正弦交流电路
u Um sin(t u ) i Im sin(t i )
则两个正弦量的相位差为: (t u ) (t i ) u i
初相之差,不随时间改变,是个常量,与计时起点的 选择无关。
u,i u
i
u 0
t
i
当 0 即两个同频率正弦量的相位差为零,这两个正弦量
为同相,波形如图2-5a所示。
1、大小和方向都随时间按正弦规律发生变化,因此,
在所标参考方向下的值也在正负交替。
2、图a所示,交流电路的参考方向已经标出,其电流
波形如图b所示。
i
i
+
us
+u
R
o
-
-
a)
图2-1
π

t

b)
一、正弦量的三要素
1.振幅值(最大值) 正弦量在任一时刻的值称为瞬 时值,如:i,u。
正弦量瞬时值中的最大值称为 振幅值也叫最大值或峰值,如
当 π 即两个同频率正弦量的相位差为 180,称这两个正 弦当量反相,波形如图2-5b所示。
u
u1
u2
i i1
o
t o
t
i2
a)
b)
图2-5
例2-3 两个同频率正弦交流电流的波形如图2-6所
示,试写出它们的解析式,并计算二者之间的相位差
解 解析式
i1
10 sin(314t
π )A 4
i2
8 sin(314t
4
频率为工频 ,试求 t 2s 时的瞬时值。

由于
f 50Hz
2πf 100πrad/s 314rad/s
当 t 2s 时,
u 311sin(100π 2 π )V 311sin π V 311 2 220V

正弦交流电路的基本概念

正弦交流电路的基本概念
返节目录
电路分析基础
正弦交流电解析式与波型图
电压或电流的大小和方向均随时间变化时,称为交
流电,最常见的交流电是随时间按正弦规律变化正弦电
压和正弦电流。表达式为:
波形图为:
u、i
u U m sin(t u )
i I m sin(t i )
t 0
返节目录
电路分析基础
3.1.1 正弦量的三要素
瞬时值 正弦量对应第一时刻的数值,通常用解析式表示:
u 311 sin(t 45)V i 7.07 sin(t 60)A
最大值 正弦量在一个周期内振荡的正向最高点: u
Um
0
t
返节目录
电路分析基础
3.1.1 正弦量的三要素
有效值 指与交流电热效应相同的直流电数值。
例 iR
IR
i t 时间内在R上产生的热量为Q I通过Rt 时间内也产生Q热量
相位
初相
u、i 的相位差为: (t u ) (t i )
t u t i
u i
显然,相位差实际上等于两个同频率正弦量之间的 初相之差。
返节目录
电路分析基础
3.1.2 相位差
介绍几个有关相位差的概念:
u u1
u3 u4 u2
ωt
u1与u2反相,即相位差为180°;
u3超前u190°,或说u1滞后u390°,二者为正交的相位关系。
电路分析基础
本章的学习目的和要求
正弦交流电路的基本理论和基本分析方法是 学习电路分析的重要内容之一,应很好掌握。 通过对本章的学习,要求能够正确理解正弦交 流电的基本概念;熟悉正弦交流电的几种表示 方法;深刻理解相量的概念,牢固掌握单一参 数上电压、电流关系及功率的关系;初步掌握 多参数组合的串、并联正弦交流电路的分析与 计算方法。

ch2.正弦交流电路

ch2.正弦交流电路
U UjeψUψ 相量的模=正弦量的有效值
相量辐角=正弦量的初相角
电压的有效值相量
或:
U mUm ejψUmψ
相量的模=正弦量的最大值 相量辐角=正弦量的初相角
电压的幅值相量
合肥工业大学
按照正弦量的大小和相位关系画出的若干个相量的图形,
称为相量图。
[例 1] 若 i1 = I1msin(t + i1) i2 = I2msin(t + i2), 画相量图。
① 两同频率的正弦量之间的相位差为常数, 与计时的选择起点无关。
i i1
i2
O
t
② 不同频率的正弦量比较无意义。
2.2 正弦量的相量表示法
1.正弦量的表示方法
u
(1)波形图
O
(2)瞬时值表达式
必须小写 uU m si nt ()
(3)相量 U Uψ
重点
合肥工业大学
ωt
前两种不便于运算,重点介绍相量表示法。
合肥工业大学
正弦电压和电流是按正弦规律周期性 变化的(统称为正弦量),其波形如图示。
O u, i
t
电路图上所标的方向是指它们的参考
方向,即代表正半周的方向。
负半周时,由于的参考方向与实际方
+
向相反,所以为负值。

i
O i
t
际 方

+ u
R


+ uR

表征正弦量的三要素有 幅值 频率 初相位
正半周
则: UI X L
XL

U I

Um Im

u i
XL2πfL 直流:f = 0, XL =0,电感L视为短路
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

6
相量图
例2.2-1 若 i1=7.07 Sin(ωt+45°) 安 i2=2.5Sin(ωt―30°) 安 u=31.1 Sin(ωt+30°) 伏 则:各正弦量的有效值 I1=5 A ,I2=2.5 A , U=22 V 各正弦量的相量 相量图
ɺ I1 = 5∠45° A ɺ I 2 = 2.5∠ − 30° A ɺ U = 22∠30° V
由相量图做图可得
ɺ I = 9.9∠ − 31°( A)
ɺ I2
ɺ I
所以 i=14.0 Sin(314t-31°) 安
8
●复数的加减运算 若两个复数相加减,可用直角坐标式进行。
如: 则
A1=a1+jb1
A2=a2+jb2
A1±A2=(a1+jb1)±a2+jb2)=(a1±a2)+j(b1±b2)
A2= r
α 即使原矢量顺时针旋转了 角。就是矢量A3比矢量A1滞后了α 角。 ° e ± j90 = cos 90° ± j sin 90° = ± j 当 α =±90° 时,则 因此任意一个相量乘上+j后,即逆时针(向前)旋转了 90° ; 乘上-j后,即顺时针(向后)旋转了90°。 所以j称为旋转 90° 的旋转因子。 10
3 返回 下一节 上一页 下一页
正弦量的相位、初相位、相位差(变化进程) 正弦量的相位、初相位、相位差(变化进程) i = 10 sin(1 000 t +30°)A (
初相位 相位: 相位 正弦函数的自变量 初相位: 正值正弦函数在t=0时的相位 初相位 正值正弦函数在 时的相位 相位
相位差: 同频率正弦量的初相位之差。 相位差 同频率正弦量的初相位之差。 如 则 i = 100 sin(314 t +30°)A ( u = 311sin(314 t-60°)V ( -
正弦交流电: 按正弦规律变化的交流电。 正弦交流电 按正弦规律变化的交流电。
表达式: 波形图:
i = Imsin(ωt +ψ) 瞬时值 角频率 最大值 初相位 正弦量的三要素 正弦量的三要素
Im
i
ψ
O
ωt
1 返回 下一节 上一页 下一页
正弦量的周期、频率、角频率(变化快慢) 正弦量的周期、频率、角频率(变化快慢) i 2π
ϕ =ψu -ψi = -60O -30°= -90°
4 返回 下一节 上一页 下一页
相位关系: 相位关系:
设正弦信号 f1(t)= A1 sin(ωt+ θ1) , f2(t)= A2 sin(ωt+ θ2) ω ω ω 则两信号的相位差为 Φ12= (ωt+ θ1) -( ωt+ θ2)= θ1 - θ2 超前f Φ12 > 0 θ1 > θ2 称f1超前 2 滞后f Φ12 < 0 θ1 < θ2 称f1滞后 2
f1
f2 Φ12 > 0
t
f1
Φ12 = 0 θ1 = θ2 称f1与f2 同相
Φ12 = 0
f2
t
f1
Φ12 = π 称f1与f2 反相
Φ12 = π
t
5
f2
• 正弦交流电的产生: 正弦交流电的产生:
• 上图为交流发电机结构与原理示意图。由于发电机线圈cd边切割 上图为交流发电机结构与原理示意图。由于发电机线圈 边切割 磁力线运动,所以其产生的感应电动势为: ecd = BLv sin(ωt + ϕ 0 ) 磁力线运动,所以其产生的感应电动势为: eab = BLv sin(ωt + ϕ 0 ) 同理,线圈ab边产生的感应电动势为 同理,线圈 边产生的感应电动势为 • 所以整个线圈产生的感应电动势为e = eab + ecd = 2 BLv sin(ωt + ϕ 0 ) = E m sin(ϖt + ϕ 0 ) • 上式中 E m = 2 BLv 是感应电动势的最大值,又叫振幅。可见,交 是感应电动势的最大值,又叫振幅。可见, 流发电机产生的电动势按正弦规律变化, 流发电机产生的电动势按正弦规律变化,可以向外电路输送正弦 交流电。 交流电。
(ωt) O
t T
周期 T:变化一周所需要的时间(s)。 :变化一周所需要的时间( )。 1 内变化的周数( )。 频率 f :1s 内变化的周数(Hz)。 f = T 角频率ω: 内变化的弧度数。 角频率 : 正弦量 1s 内变化的弧度数。 2π (rad/s) ω = 2πf = T
2 返回 下一节 上一页 下一页
即几个复数相加或相减就是把它们的实部和虚部分别相加减。
复数与复平面上的有向线段(矢 量)对应,复数的加减与表示复数 的有向线段(矢量)的加减相对应, 并且复平面上矢量的加减可用对应 的复数相加减来计算。
图4.6 矢量和与矢量差
9
●复数的乘除运算 两个复数进行乘除运算时,可将其化为指数式或极坐标式来进行。
如: A1=a1+jb1= r1∠ϕ1 A2=a2+jb2 =r2 ∠ϕ 2
A1 r1∠ϕ1 r1 = = ∠(ϕ1 − ϕ 2 ) A2 r2 ∠ϕ 2 r2
如将复数 A1 = re jϕ 乘以另一个复数 e jα ,则得


e e -jα 同理,如以 e 除复数 A1 = re jϕ ,则得 A3= re j(ϕ −α )
=
e j(ϕ +α )
旋转向量与正弦函数 长度为Um,初始角为ϕ ,以角频率ω旋转的向量A 在虚轴的投影就是正弦函数
u = U m sin(ωt + ϕ )
11
常见率: 中国 和欧洲国家 50 Hz, 美国 、日本 60 Hz 有线通信频率: 有线通信频率:300 ~ 5 000 Hz; ; 无线通讯频率:30 kHz ~ 3×104 MHz 无线通讯频率: × 高频加热设备频率: 高频加热设备频率:200 kHz ~ 300 kHz。 。
ɺ I1
ɺ U
ɺ I2
7
用相量图计算正弦量加减
例2.2-1 若有 i1=7.07 Sin(314t+45°) 安 i2=14.14Sin(314t―60°) 安 计算 i=i1+i2 解:相量计算式
ɺ I1
ɺ I1 = 5∠45° A ɺ I 2 = 10∠ − 60° A ɺ ɺ ɺ I = I1 + I 2
相关文档
最新文档