电路(第8章)
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第八章 电路
i , Im , I
§8. 3 相量法基础
两个正弦量的相加
i1 = 2 I1 co ω t +ψ1 ) s(
i2 =
2 I2 co ω t +ψ2 ) s(
角频率： 角频率： ω 有效值： 有效值：
u, i i1 I1
i1 0
ω
i2
i2 I2
i1+i2 →i3 i3 ω I3 ωt
初相位： 初相位： Ψ 1
不能比较相位差
(4) i1(t) = 5cos(100 t − 30 ) π
0
i2(t) = 3cos(100 t −1500 ) π
ϕ = −300 −(−1500 ) = 1200
i2(t) = −3cos(100 t + 30 ) π
0
两个正弦量进行相位比较时应满足同频率、同函数、 两个正弦量进行相位比较时应满足同频率、同函数、同符 且在主值范围比较。 号，且在主值范围比较。
jθ
A= a + jb
A=| A| e =| A| ∠ θ
jθ
A=| A| e
A=| A| e jθ =| A| (cosθ + j sinθ ) = a + jb
3)两种表示法的关系： 两种表示法的关系： 两种表示法的关系
Im b
A |A|
A=a+jb A=|A|ejθ =|A| θ
直角坐标表示 极坐标表示 0 或
R
交流i 交流
R
W = RI T
2
W = ∫ R (t)dt i
2 0
T
电流有效 值定义为
1 T 2 I= ∫0 i (t )dt T
def
电路分析第8章 阻抗与导纳
t
i1 i2
0
i2 滞后i1
t
i1
i1与i2反相 i2
t
0
0
i2
i1
i1与i2同相
t
i1
i2 i1与i2正交
t
0
0
8.1 变换方法的概念(变换域方法)
正弦量具有幅值、频率和初相位三个要素，它们除了 用三角函数式和正弦波形表示外，还可用相量来表示同 频率的正弦量。 相量表示法就是用复数来表示同频率的正弦量。 相量法是一种用来表示和计算同频率正弦量的数学 工具，应用相量法可以使正弦量的计算变得很简单。
比照复数和正弦量，正弦量可用复数来表示。复数的模即为 正弦量的幅值（或有效值），复数的辐角即为正弦量的初相位。 为与一般复数相区别，把表示正弦量的复数称为相量。并用 在大写字母上打一“•”的符号表示。 • 例如 i (t)= Imcos ( t+ ) 的相量为 (最大值相量)
Im=Im = Imej =Im (cos +jsin ) I=I = Iej =I(cos +jsin )
例如：已知两个支路电流
i1= I1 mcos( t+i1)
正弦电量 （时间函数） 变换
正弦量运算
相量 （复数） 相量运算 （复数运算)
i2= I2 mcos( t+i2)
若求：i = i1 + i2
所求正弦量 反变换 相量结果
8.2 复数
+j
由欧拉公式，得出：
j 1
模
cos +jsin =ej
额定电压纯电阻元件交流电路纯电阻元件交流电路ir电压与电流同频率同相位电压与电流大小关系urdidt纯电感元件交流电路纯电感元件交流电路电流超前电压90dudt纯电容元件交流电路纯电容元件交流电路电压与电流相量式单一参数的交流电路单一参数的交流电路纯电阻元件交流电路纯电阻元件交流电路电压与电流相量表达式电压与电流相量式二二纯电感元件交流电路纯电感元件交流电路三三纯电容元件交流电路纯电容元件交流电路97vcr相量形式的统一阻抗和导纳的引入电压与电流相量式欧姆定律的相量形式欧姆定律的相量形式称为复数阻抗简称阻抗单位为欧姆
i1 i2
0
i2 滞后i1
t
i1
i1与i2反相 i2
t
0
0
i2
i1
i1与i2同相
t
i1
i2 i1与i2正交
t
0
0
8.1 变换方法的概念(变换域方法)
正弦量具有幅值、频率和初相位三个要素，它们除了 用三角函数式和正弦波形表示外，还可用相量来表示同 频率的正弦量。 相量表示法就是用复数来表示同频率的正弦量。 相量法是一种用来表示和计算同频率正弦量的数学 工具，应用相量法可以使正弦量的计算变得很简单。
比照复数和正弦量，正弦量可用复数来表示。复数的模即为 正弦量的幅值（或有效值），复数的辐角即为正弦量的初相位。 为与一般复数相区别，把表示正弦量的复数称为相量。并用 在大写字母上打一“•”的符号表示。 • 例如 i (t)= Imcos ( t+ ) 的相量为 (最大值相量)
Im=Im = Imej =Im (cos +jsin ) I=I = Iej =I(cos +jsin )
例如：已知两个支路电流
i1= I1 mcos( t+i1)
正弦电量 （时间函数） 变换
正弦量运算
相量 （复数） 相量运算 （复数运算)
i2= I2 mcos( t+i2)
若求：i = i1 + i2
所求正弦量 反变换 相量结果
8.2 复数
+j
由欧拉公式，得出：
j 1
模
cos +jsin =ej
额定电压纯电阻元件交流电路纯电阻元件交流电路ir电压与电流同频率同相位电压与电流大小关系urdidt纯电感元件交流电路纯电感元件交流电路电流超前电压90dudt纯电容元件交流电路纯电容元件交流电路电压与电流相量式单一参数的交流电路单一参数的交流电路纯电阻元件交流电路纯电阻元件交流电路电压与电流相量表达式电压与电流相量式二二纯电感元件交流电路纯电感元件交流电路三三纯电容元件交流电路纯电容元件交流电路97vcr相量形式的统一阻抗和导纳的引入电压与电流相量式欧姆定律的相量形式欧姆定律的相量形式称为复数阻抗简称阻抗单位为欧姆
电路原理 第八章_相量法
复数 复数
—
孙惠英 shy@
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第8章
4、正弦量的相量表示法(续）
—
已知正弦量 220√ 2 cos ( ω t－35° ) 有效值相量 最大值相量 220/ －35° — 220√ 2 /－35°
已知 相量 10/45° and 正弦量的角频率ω 相应的正弦量 — 10 √ 2 cos( ωt + 45° )
0 ωt1
ωt2
ωt
φ
图8-5 用旋转矢量表示的正弦量
孙惠英 shy@
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第8章
4、正弦量的相量表示法 F = ⎪F⎪e j(ω t + ϕ )
ejθ = cosθ + jsinθ
设：有一复数
欧拉公式
F = ⎪F⎪ej(ωt + ϕ ) = ⎪F⎪cos(ωt + ϕ) + j⎪F⎪sin(ωt +ϕ) Re [F] = ⎪F⎪cos(ωt + ϕ ) Im [F] = ⎪F⎪sin(ωt + ϕ )
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第8章
三、旋转因子
/ϕ 旋转因子: e jϕ = 1 — A = ⎪A⎪ejα Aejϕ = ⎪A⎪ejαejϕ = ⎪A⎪ej(α+ϕ ) ejπ/2 = j1 e－jπ/2 = − j1
+j
Aejϕ
ϕ α
0
A
+1
e－jπ = − 1
孙惠英 shy@
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第8章
ϕ 12 = ϕ 1－ ϕ 2 —— u1 超前于 u2 的相角 ϕ 21 = ϕ 2－ ϕ 1 —— u2 超前于 u1 的相角
《 电路》第8章 相量法
2. i 5 cos t 50
0
1 UC 5. j C I C jC
3. I m j CUm Um
6. U L j LI L
di L 7. u C dt
UL Um 4. X L IL I m
返 回
上 页
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例5
A
已知 UAB 50V, UAC 78V, 问：UBC ?
1
i2 (t ) 3 cos(100 π t 300 )
返 回 上 页 下 页
同样可以建立正弦电压与相量的对应关系：
u(t ) 2U cos( t θ ) U Uθ
例1
i 141.4 cos(314t 30o )A 已知 u 311.1cos(3 14t 60o )V
试用相量表示i, u . 解
I 10030 A,
o
U 220 60o V
例2
解
已知 I 5015 A, f 50Hz .
试写出电流的瞬时值表达式。
i 50 2cos( 314t 15 ) A
返 回
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例1 试判断下列q
F Re
返 回
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例
解
已知正弦电流波形如图，＝103rad/s，
1.写出 i(t) 表达式；2.求最大值发生的时间t1
i(t ) 100 cos( t ) 10 t 0 50 100 cos
3
100 50 o
i
π 3
π 3
3
t t1
由于最大值发生在计时起点右侧
I +
0
1 UC 5. j C I C jC
3. I m j CUm Um
6. U L j LI L
di L 7. u C dt
UL Um 4. X L IL I m
返 回
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例5
A
已知 UAB 50V, UAC 78V, 问：UBC ?
1
i2 (t ) 3 cos(100 π t 300 )
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同样可以建立正弦电压与相量的对应关系：
u(t ) 2U cos( t θ ) U Uθ
例1
i 141.4 cos(314t 30o )A 已知 u 311.1cos(3 14t 60o )V
试用相量表示i, u . 解
I 10030 A,
o
U 220 60o V
例2
解
已知 I 5015 A, f 50Hz .
试写出电流的瞬时值表达式。
i 50 2cos( 314t 15 ) A
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例1 试判断下列q
F Re
返 回
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例
解
已知正弦电流波形如图，＝103rad/s，
1.写出 i(t) 表达式；2.求最大值发生的时间t1
i(t ) 100 cos( t ) 10 t 0 50 100 cos
3
100 50 o
i
π 3
π 3
3
t t1
由于最大值发生在计时起点右侧
I +
（完整版）第八章相量图和相量法求解电路
（完整版）第⼋章相量图和相量法求解电路第⼋章相量图和相量法求解电路⼀、教学基本要求1、掌握阻抗的串、并联及相量图的画法。
2、了解正弦电流电路的瞬时功率、有功功率、⽆功功率、功率因数、复功率的概念及表达形式。
3、熟练掌握正弦电流电路的稳态分析法。
4、了解正弦电流电路的串、并联谐振的概念，参数选定及应⽤情况。
5、掌握最⼤功率传输的概念，及在不同情况下的最⼤传输条件。
⼆、教学重点与难点1. 教学重点： (1).正弦量和相量之间的关系；(2). 正弦量的相量差和有效值的概念(3). R、L、C各元件的电压、电流关系的相量形式(4). 电路定律的相量形式及元件的电压电流关系的相量形式。
2．教学难点：1. 正弦量与相量之间的联系和区别；2. 元件电压相量和电流相量的关系。
三、本章与其它章节的联系：本章是学习第 9-12 章的基础，必须熟练掌握相量法的解析运算。
§8.1 复数相量法是建⽴在⽤复数来表⽰正弦量的基础上的，因此，必须掌握复数的四种表⽰形式及运算规则。
1. 复数的四种表⽰形式代数形式A = a +j b复数的实部和虚部分别表⽰为： Re[A]=a Im[A]=b 。
图 8.1 为复数在复平⾯的表⽰。
图 8.1根据图 8.1 得复数的三⾓形式：两种表⽰法的关系：或根据欧拉公式可将复数的三⾓形式转换为指数表⽰形式：指数形式有时改写为极坐标形式：注意：要熟练掌握复数的四种表⽰形式及相互转换关系，这对复数的运算⾮常重要。
2. 复数的运算(1) 加减运算——采⽤代数形式⽐较⽅便。
若则即复数的加、减运算满⾜实部和实部相加减，虚部和虚部相加减。
复数的加、减运算也可以在复平⾯上按平⾏四边形法⽤向量的相加和相减求得，如图8.2所⽰。
图 8.2(2) 乘除运算——采⽤指数形式或极坐标形式⽐较⽅便。
若则即复数的乘法运算满⾜模相乘，辐⾓相加。
除法运算满⾜模相除，辐⾓相减，如图8.3⽰。
图 8.3 图 8.4(3) 旋转因⼦：由复数的乘除运算得任意复数A 乘或除复数，相当于A 逆时针或顺时针旋转⼀个⾓度θ，⽽模不变，如图 8.4 所⽰。
邱关源《电路》第八章相量法2
17
例1: 已知: R1 1000 , R2 10 , L 500mH , C 10F , BUCT
U 100V , 314rad / s , 求:各支路电流。
i2 R1 i1
i3 C
+
R2
_u
L
I1
I2 R1
I3
j 1 C
+
R2
_ U
Z1
Z2
jL
解：画出电路的相量模型
0.5770
A
瞬时值表达式为：
i1 0.6 2 sin(314 t 52.3 ) A i2 0.181 2 sin(314t 20 ) A i3 0.57 2 sin(314 t 70 ) A
解毕！
20
9. 2 阻抗（导纳）的串联和并联
一． RLC串联电路
用相量法分析R、L、C串联电路的阻抗。
2I R
.
.
1 UR UC
24
BUCT
练习：P188 8—11 12
25
作业
BUCT
习题：8-16 9-1 (b)、(f) 9-5 预习：第9章
26
j
G 导纳三角形
（二） R、L、C 元件的阻抗和导纳
（1）R：ZR R , YR 1 R G
（2）L：Z L jL jX L ,
1
1
YL
j
jL
L
jBL
（3）C：ZC
j 1
C
jX C ,
YC jC jBC
15
（三）阻抗和导纳的等效互换
º R
Z
18
I1
I2 R1
邱关源《电路》第五版 第八章 相量法
第八章
电力系统简介
HVDC Rectifier(整流器)
相量法
Inverter(逆变器)
Power Line(输电线) Power Plant Generator 电厂(发电机) Transformer 变电站（变压器）
第八章 复数（自学） 正弦量 相量法的基础 电路定律的相量形式
相量法
§8-1 复数（自学）
Charles Proteus Steinmetz
(1865～1923)
§8-3 相量法的基础
一、正弦量的相量
i 2I cos(t i )
设有一个复指数函数
2 Ie j( t i )
2 Ie j( t i ) 2 I cos( t i ) j 2 I sin( t i ) Re[ 2 Ie j( t i ) ] 2 I cos( t i ) i
1 I T
T
0
1 i dt T
2
T
0
2 I m cos2 ( t i )dt
Im 0.707 I m 2
I m 2I
i I m cos( t i ) 2I cos(t i )
§8-2 正弦量
四、同频正弦量的相位差 同频正弦量相角之差称为相位差。用 表示。
i
u
反 相
t
u
正 交 0
i t 0
1 2
i
t
电 压 超 前 电 流
§8-3 相量法的基础
The notion of solving ac circuits using phasors
was first introduced by Charles Proteus Steinmetz
电力系统简介
HVDC Rectifier(整流器)
相量法
Inverter(逆变器)
Power Line(输电线) Power Plant Generator 电厂(发电机) Transformer 变电站（变压器）
第八章 复数（自学） 正弦量 相量法的基础 电路定律的相量形式
相量法
§8-1 复数（自学）
Charles Proteus Steinmetz
(1865～1923)
§8-3 相量法的基础
一、正弦量的相量
i 2I cos(t i )
设有一个复指数函数
2 Ie j( t i )
2 Ie j( t i ) 2 I cos( t i ) j 2 I sin( t i ) Re[ 2 Ie j( t i ) ] 2 I cos( t i ) i
1 I T
T
0
1 i dt T
2
T
0
2 I m cos2 ( t i )dt
Im 0.707 I m 2
I m 2I
i I m cos( t i ) 2I cos(t i )
§8-2 正弦量
四、同频正弦量的相位差 同频正弦量相角之差称为相位差。用 表示。
i
u
反 相
t
u
正 交 0
i t 0
1 2
i
t
电 压 超 前 电 流
§8-3 相量法的基础
The notion of solving ac circuits using phasors
was first introduced by Charles Proteus Steinmetz
电路(第五版).-邱关源原著-电路教案--第8章相量法
电路(第五版).-邱关源原著-电路教案--第8章相量法第8章 相量法● 本章重点1、正弦量的两种表示形式；2、相量的概念；3、KVL 、KCL 及元件VCR 的相量形式。
● 本章难点1、 正确理解正弦量的两种表示形式的对应关系；2、 三种元件伏安关系的相量形式的正确理解。
● 教学方法本章是相量法的基础，对复数和正弦量两部分内容主要以自学为主，本章主要讲授相量法的概念、电路定律的相量形式以及元件V AR 的相量形式。
讲述中对重点内容不仅要讲把基本概念讲解透彻，而且要讲明正弦量的相量与正弦时间函数之间的对应关系；元件V AR 的相量形式与时域形式之间的对应关系，使学生加深对内容的理解并牢固掌握。
本章对元件的功率和能量这部分内容作了简单讲解，以便为下一章的学习打下基础。
本章共用4课时。
● 授课内容8.1复数1. 复数的三种表示bj a A += 直角坐标=θ∠r 极坐标 =θj re 指数形式θθθsin cos 22r b r a ab arctgb a r ==⇒=+=⇒直极极直θθsin cos jr r A += 三角表示形式欧拉公式：θθθsin cos j e j +=2. 复数的运算已知：11111θ∠=+=r jb a A ，22222θ∠=+=r jb a A求：212121,,A AA A A A ⋅±i()()212121b b j a a A A ±+±=±212121212121θθθθ+∠=+∠=⋅r r A A r r A A 8.2正弦量一、正弦量：随时间t 按照正弦规律变化的物理量，都称为正弦量，它们在某时刻的值称为该时刻的瞬时值，则正弦电压和电流分别用小写字母i 、u 表示。
周期量：时变电压和电流的波形周期性的重复出现。
周期T ：每一个瞬时值重复出现的最小时间间隔，单位：秒（S ）； 频率f ： 是每秒中周期量变化的周期数，单位：赫兹（Hz ）。
第8章 非正弦周期电流电路
I0(1) I1(1) I 2(1) 18.57 21.801 5.547 56.31
(20.319 j2.281) 20.446 6.405 A
u(3) =70.7cos(3t 30 )V 单独作用(图c)
70.7 U (3) 2 30 V 50 30 V
第八章 非正弦周期电流电路
非正弦周期电流电路：线性电路在非正弦周期电 源或直流电源与不同频率正弦电源的作用下，达到稳 态时的电路。 本章主要介绍非正弦周期电流电路的一种分析方 法：谐波分析法。
8-1 非正弦周期电流和电压 8-2 非正弦周期信号的傅立叶展开 8-3 非正弦周期量的有效值、平均值 和平均功率 8-4 非正弦周期电流电路的计算
其平均功率为
1 T P pdt T 0
代入 (8 7) 式展开有以下各项
1 T 0 U 0 I 0dt U 0 I 0 T
1 T 0 U mk cos(kt uk ) I mk cos(kt ik )dt U k I k cos( uk ik ) T 1 T 0 U 0 I mk cos(kt ik )dt 0 T 1 T 0 I 0U mk cos(kt uk )dt 0 T 1 T 0 U mk cos(kt uk ) I mn cos(nt in )dt 0 (k n) T
U 0 I 0 U k I k cos k
k 1
(8 8)
式中
I 0、U 0 为直流分量， I k、U k 为 k 次谐波有效值，
k uk ik
第k次谐波电压电流的相位差。
注意
直流与交流分量之间不产生平均功率；不同频率的 正弦分量之间也不产生平均功率。
电路课件第8章阻抗与导纳
阻抗在电子设备中的应用
阻抗在通信系统中的应用
阻抗在音频和视频设备中的应 用
在电力系统中，导纳与阻抗是相互 对应的，用于描述电路中的电学特 性。
导纳的应用
在电力电子领域，导纳的应用也涉 及到开关电源、逆变器等电路的分 析和设计。
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
导纳的应用主要在于电力系统的分 析和设计，通过计算导纳矩阵，可 以确定电力系统的稳定性和性能。
实验步骤：搭建电路、设置参数、 进行实验、记录数据、分析结果
实验步骤与数据记录
实验目的：研究阻抗与导纳的性质及其影响因素
实验设备：信号发生器、示波器、电阻箱、电容箱、电感箱等
实验步骤：按照电路图连接电路，调整电阻箱、电容箱、电感箱等参数，观察示波器上的波形 变化，记录数据
数据记录：记录不同参数下的波形变化和数据，分析阻抗与导纳的性质及其影响因素
添加标题
添加标题
导纳是电导和电感的矢量和
路中的一个重要参数
阻抗与导纳的物理意义
阻抗的物理意义
阻抗是电路中电压与电流 之间的相位差
阻抗是电路中能量的转换 与传输的物理量
阻抗是电路中元件或系统 对电流的阻碍作用
阻抗是电路中元件或系统 对电压的响应
导纳的物理意义
导纳是阻抗的倒数，表示元件在电路中的导电能力 导纳与阻抗的关系是互为倒数，一个元件的导纳等于其阻抗的倒数 导纳是复数形式，包含实部和虚部，实部表示电阻，虚部表示电感和电容 导纳的大小取决于元件的材料、结构、频率等因素
电路PPT课件第8 章阻抗与导纳
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电路 第四版 答案(第八章)
第八章 相量法求解电路的正弦稳态响应，在数学上是求非齐次微分方程的特解。
引用相量法使求解微分方程特解的运算变为复数的代数运运算，从儿大大简化了正弦稳态响应的数学运算。
所谓相量法，就是电压、电流用相量表示，RLC 元件用阻抗或导纳表示，画出电路的相量模型，利用KCL,KVL 和欧姆定律的相量形式列写出未知电压、电流相量的代数方程加以求解，因此，应用相量法应熟练掌握：（1）正弦信号的相量表示；（2）KCL,KVL 的相量表示；（3）RLC 元件伏安关系式的相量形式；（4）复数的运算。
这就是用相量分析电路的理论根据。
8－1 将下列复数化为极坐标形式：（1）551j F --=；（2）342j F +-=；（3）40203j F +=； （4）104j F =；（5）35-=F ；（6）20.978.26j F +=。
解：（1）a j F =--=551θ∠ 25)5()5(22=-+-=a 13555arctan-=--=θ(因1F 在第三象限) 故1F 的极坐标形式为 135251-∠=F（2） 13.1435)43arctan(3)4(34222∠=-∠+-=+-=j F （2F 在第二象限） （3） 43.6372.44)2040arctan(40204020223∠=∠+=+=j F （4） 9010104∠==j F （5） 180335∠=-=F（6） 19.7361.9)78.220.9arctan(20.978.220.978.2226∠=∠+=+=j F注：一个复数可以用代数型表示，也可以用极坐标型或指数型表示，即θθj ae a ja a F =∠=+=21,它们相互转换的关系为：2221a a a += 12arctan a a =θ和 θcos 1a a = θsin 2a a =需要指出的，在转换过程中要注意F 在复平面上所在的象限，它关系到θ的取值及实部1a 和虚部2a 的正负。
电路原理课件 第8章 相量法
三. 相位差 ：
两个同频率正弦量相位角之差。
i(t) 0
Im um
设 u(t)=Umcos(w t+ u)
2
i(t)=Imcos(w t+ i)
0
wt
则 相位差j : j = (w t+ u)- (w t+ i)
u- i
同频率正弦量的相位差等于它们的初相之差。 不同频率的两个正弦量之间的相位差不再是一个常数，而是 随时间变动。
j u与i正交; j u与i反相;
2
§8 - 3相量法的基础
1. 正弦量的相量表示
复函数 F F ej(wt)
没有物理意义
F cos(wt ) j F sin(wt Ψ )
若对F取实部：
Re[F] F cos(ωt Ψ ) 是一个正弦量，有物理意义。
对于任意一个正弦时间函数都可以找到唯一的与其对应的 复指数函数：
F e j
4、极坐标形式：
F F ej
=|F|
二 复数运算
(1)加减运算——代数形式
+j F2
若 F1=a1+jb1
F2=a2+jb2 O
则 F1±F2= (a1±a2) +j (b1±b2)
F= F1 +F1
F1 +1
+j
O - F2
F2 F1
F= F1 - F2 +1
(2) 乘除运算——指数形式或极坐标形式
⑶∫i2dt。
解： ⑴设 i i1 i2 2I cos(wt i ), 其相量为 I=I/Ψi
I I1 I2 10/600A+22/-1500A=（5+j8.66）A+（-19.05-j11）A
电路第五版第8章相量法(xs)
o
o
∴
i(t ) u(t )
I 100 30
o
U 220 60
o
2. 相量运算 (1) 同频率正弦量相加减
u 1 ( t ) U m1 cos( w t + Ψ u 2 ( t ) U m2 cos( w t + Ψ ) Re( 1 ) Re( 2
jw t
182.5 + j132.5 225.5 36o
(4) 旋转因子： 复数 ejq =cosq +jsinq =1∠q A• ejq 相当于A逆时针旋转一个角度q ，而模不变。故 把 ejq 称为旋转因子。 A• ejq Im
A• ejq =|A| qA + q
0
q
A Re
特殊旋转因子:
ejp/2 = j 也是旋转因子，逆时针转了90。 e-jp/2 = - j, 顺时针转了90 。
jθ 1 |
e
j( θ 1 θ 2 )
| A1 | | A2 |
θ1 θ
2
乘法：模相乘，角相加； 除法：模相除，角相减。
例1.
5 47 + 10-25 = (3.41+j3.657) + (9.063-j4.226) =12.47 - j0.567 = 12.48 -2.61
+
1 jω C
U
1 jω C
I C jX C I C
U
U
-
IC=w CU
i=u+90°
IC
相量模型 B C = w C， 称为容纳，单位为 S
u
o
∴
i(t ) u(t )
I 100 30
o
U 220 60
o
2. 相量运算 (1) 同频率正弦量相加减
u 1 ( t ) U m1 cos( w t + Ψ u 2 ( t ) U m2 cos( w t + Ψ ) Re( 1 ) Re( 2
jw t
182.5 + j132.5 225.5 36o
(4) 旋转因子： 复数 ejq =cosq +jsinq =1∠q A• ejq 相当于A逆时针旋转一个角度q ，而模不变。故 把 ejq 称为旋转因子。 A• ejq Im
A• ejq =|A| qA + q
0
q
A Re
特殊旋转因子:
ejp/2 = j 也是旋转因子，逆时针转了90。 e-jp/2 = - j, 顺时针转了90 。
jθ 1 |
e
j( θ 1 θ 2 )
| A1 | | A2 |
θ1 θ
2
乘法：模相乘，角相加； 除法：模相除，角相减。
例1.
5 47 + 10-25 = (3.41+j3.657) + (9.063-j4.226) =12.47 - j0.567 = 12.48 -2.61
+
1 jω C
U
1 jω C
I C jX C I C
U
U
-
IC=w CU
i=u+90°
IC
相量模型 B C = w C， 称为容纳，单位为 S
u
第8章-组合变流电路
图8-9 采用恒压频比控制旳变频调速系统框图
2024/9/22
11
8.1.2 交直交变频器
给定积分器输出旳极性代表电机转向，幅值代表输出电
压、频率。绝对值变换器输出ugt旳绝对值uabs，电压频 率控制环节根据uabs及ugt旳极性得出电压及频率旳指令
信号，经PWM生成环节形成控制逆变器旳PWM信号， 再经驱动电路控制变频器中IGBT旳通断，使变频器输出 所需频率、相序和大小旳交流电压，从而控制交流电机 旳转速和转向。
交流调速传动系统除了克服直流调速传动系统旳缺陷外还 具有：交流电动机构造简朴、可靠性高、节能、高精度、 响应快等优点。
采用变频调速方式时，不论电机转速高下，转差功率旳消 耗基本不变，系统效率是多种交流调速方式中最高旳， 具有明显旳节能效果，是交流调速传动应用最多旳一种 方式。
笼型异步电动机旳定子频率控制方式有：恒压频比(U/f)控 制；转差频率控制；矢量控制；直接转矩控制等。
8.1.3 恒压恒频(CVCF)电源
CVCF (constant voltage constant frequency )电源主 要用作不间断电源(UPS) 。
UPS是指当交流输入电源（习惯称为市电）发 生异常或断电时，还能继续向负载供电，并 能确保供电质量，使负载供电不受影响旳装 置。
UPS广泛应用于多种对交流供电可靠性和供电 质量要求高旳场合。
uS
(1
N1 N3
)U
i
2024/9/22
图 8-16 正激电路旳原理图
图 8-17 正激电路旳理想化波形
21
8.2.1 正激电路
2. 变压器旳磁心复位
开关S开通后，变压器旳激磁电流由零
开始，随时间线性旳增长，直到S关断。
电路 8章 相量法
1 T 2 I= Im cos2 (ωt +φi )dt ∫0 T
第 1 章
静电场
四、正弦量之间的相位差、超前与滞后
i1 = 2I1 cos(ωt +φi1)
u2 = 2U2 cos(ωt +φu2 )
相位差
φ12 = (ωt +φi1) (ωt +φu2 ) = φi1 φu2
π
2 , 称1与 2正 ; i u 交
ω φi
ωt +φi
(ωt +φi ) t=0 = φi
正弦量的相角
i = f (Im,ω,φi )
第 1 章
静电场
二、正弦量的性质 正弦量乘以常数，正弦量的微分、积分，同 频正弦量的代数和等运算，其结果仍为一个 同频率的正弦量。 三、正弦周期量的有效值
1 T 2 I= ∫0 i dt T
Im I= = 0.707Im 2
因此，电流表A和A4 的读数分别为7.07A和5A.
如果改用代数形式呢？
F 1
F 1 F 2
θ2
F 1 F 2
模先缩小 F 倍； 2 幅角再顺时针旋转 θ2
θ1
θ2
F 2
第 1 章
静电场
三、两个复数相等
F =F 1 2
且 且
Re[F ] = Re[F2 ] 1
或
Im[F ] = Im[F ] 1 2
arg F = arg F 1 2
jθ
F1 = F 2
复数的加减法运算采用其代数形式进行！
+j
F 2
F +F 1 2
F 1
+1
O
第 1 章
静电场
电路基础 第8章 谐振电路
第八章 谐振电路
谐振现象: 含有RLC 的无源单口网络在正弦激励作用下, 对 于某些频率出现端口电压、电流同相位。
Z=R+jX 或 Y=G+jB
谐振条件：
X = XL - XC =0
或: B= BC - BL
=0
谐振分类：
} 1、串联谐振
2、并联谐振
} 3、串并谐振
4、耦合谐振
1
8-1 串联谐振
一、谐振条件与谐振频率：
R
f f0 9.95kHz
Q
10 160H 250pF
Io
Us R
0.1A
U Lo QU s 80V
10
例2: 图2所示谐振电路, 已知Q =50， Us1=1mV , f1=540kHz；
Us2=1mV , f2 =600kHz .求Uc。
解：
f0
2
1 LC 540kHz
可见，f1= fo 电路对540kHz谐振
R
L
谐振条件： C 1 0 L
谐振频率：
1
LC 0
或
f0
2
1 LC
谐振阻抗： Z0 R
特征阻抗： L
C
12
电路模型( b) ：
•
•
Is UY
Y jC 1 r jL
jC
r jL r 2 (L)2
谐振条件：
C r 2
L (L)2
0
谐振阻抗：Z 0
L/C r
谐振频率：
R
310H
+
UC1 QU s1 50mV
280pF uc
I o1
U L1
2f0 L
47.5A
电路对600kHz处于失谐： I
谐振现象: 含有RLC 的无源单口网络在正弦激励作用下, 对 于某些频率出现端口电压、电流同相位。
Z=R+jX 或 Y=G+jB
谐振条件：
X = XL - XC =0
或: B= BC - BL
=0
谐振分类：
} 1、串联谐振
2、并联谐振
} 3、串并谐振
4、耦合谐振
1
8-1 串联谐振
一、谐振条件与谐振频率：
R
f f0 9.95kHz
Q
10 160H 250pF
Io
Us R
0.1A
U Lo QU s 80V
10
例2: 图2所示谐振电路, 已知Q =50， Us1=1mV , f1=540kHz；
Us2=1mV , f2 =600kHz .求Uc。
解：
f0
2
1 LC 540kHz
可见，f1= fo 电路对540kHz谐振
R
L
谐振条件： C 1 0 L
谐振频率：
1
LC 0
或
f0
2
1 LC
谐振阻抗： Z0 R
特征阻抗： L
C
12
电路模型( b) ：
•
•
Is UY
Y jC 1 r jL
jC
r jL r 2 (L)2
谐振条件：
C r 2
L (L)2
0
谐振阻抗：Z 0
L/C r
谐振频率：
R
310H
+
UC1 QU s1 50mV
280pF uc
I o1
U L1
2f0 L
47.5A
电路对600kHz处于失谐： I
《电路》第八章_向量法
I m I m Ψ I m e
jwt
)]
２.
正弦波与旋转相量:
jy
旋转相量
Im e
+1
jw t
i Re[I m e
jt
]
ω
Im
O
t1 t2 t1 t2
+j
O
T
t
正弦电流 i 的瞬时值等于其对应的旋转相量在实轴上的投影。
三. 相量的运算
1. 同频率正弦量的加减
u1 ( t ) u2 ( t ) 2 U 1 cos(w t Ψ 1 ) Re( 2 U 1 e
O
+1
(a1 a2 ) j(b1 b2 )
2、减法 用代数形式进行，设 F a jb 1 1 1
F2 a2 jb2
F1 F2 (a1 jb1 ) (a2 jb2 ) (a1 a2 ) j(b1 b2 )
几何意义
+j
F1 F2
F2
§8-2 正弦量
一. 正弦量 1、振幅Im
i(t)=Imcos(w t+y i)
正弦量在整个振荡过程中达到的最大值。 2、角频率ω i T 相位变化的速度，反映正弦量 Im 变化的快慢，单位 rad/s。
w 2 f 2
O
T
2
wt
频率f ：赫兹（Hz） yi 周期T：秒（s） 如：f =50Hz, T = 0.02s，ω =314 rad/s
2
3
因同频的正弦量相加仍得到同频的正弦量，所以，只 要确定初相位和有效值(或最大值)就行了。因此， 正弦量 复数
实际是变 换的思想
jwt
)]
２.
正弦波与旋转相量:
jy
旋转相量
Im e
+1
jw t
i Re[I m e
jt
]
ω
Im
O
t1 t2 t1 t2
+j
O
T
t
正弦电流 i 的瞬时值等于其对应的旋转相量在实轴上的投影。
三. 相量的运算
1. 同频率正弦量的加减
u1 ( t ) u2 ( t ) 2 U 1 cos(w t Ψ 1 ) Re( 2 U 1 e
O
+1
(a1 a2 ) j(b1 b2 )
2、减法 用代数形式进行，设 F a jb 1 1 1
F2 a2 jb2
F1 F2 (a1 jb1 ) (a2 jb2 ) (a1 a2 ) j(b1 b2 )
几何意义
+j
F1 F2
F2
§8-2 正弦量
一. 正弦量 1、振幅Im
i(t)=Imcos(w t+y i)
正弦量在整个振荡过程中达到的最大值。 2、角频率ω i T 相位变化的速度，反映正弦量 Im 变化的快慢，单位 rad/s。
w 2 f 2
O
T
2
wt
频率f ：赫兹（Hz） yi 周期T：秒（s） 如：f =50Hz, T = 0.02s，ω =314 rad/s
2
3
因同频的正弦量相加仍得到同频的正弦量，所以，只 要确定初相位和有效值(或最大值)就行了。因此， 正弦量 复数
实际是变 换的思想
电路原理第8章 二阶电路
31
图8.10 R，L，C电路的冲激响应
图8.11 ｔ＞0时图8.10的等效电路
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
8.4 卷积积分
前面分析研究了线性电路的零状态响应，其外加电源激励都是一 些规则的波形。如果外加电源激励是一些不规则的波形，即它们是一 些任意波形，则可以用卷积积分来计算它的零状态响应。 8.4.1 卷积积分的定义
30
8.3 二阶电路的冲激响应 当冲激电源作用于零状态电路，其响应称为冲激响应。要计算二 阶电路的冲激响应，可以采用与计算一阶电路的冲激响应相同的方法， 即从冲激电源的定义出发，直接计算冲激响应；也可以利用已经学习过 的一阶电路的冲激响应与阶跃响应的关系，即一阶线性电路的单位阶 跃响应对时间ｔ的微分就是该电路的单位冲激响应。对于二阶电路，这 个结论仍然适用。在此以计算图8.10所示电路的冲激响应uC为例。
图8.16 8.3 确定图8.17所示电路中电容电压、电感电流，其初始值分别 为uC(0＋)，iL(0＋)，设电路激励分别为
①iS＝ε(ｔ)Ａ，uS＝10ε(ｔ)V；
②iS＝δ(ｔ)Ａ，uS＝10δ(ｔ)V。
51
图8.17
52
8.4 图8.18所示电路已知ＵS＝δ(ｔ)V，R＝1Ω，L＝1Ｈ，C＝1Ｆ， 试求电路的冲激响应uC，iL。
设有两个时间函数：f1(t)和f2(t)［在t<0时，f1(t)=f2(t)=0］，则
42
43
8.4.2 用卷积积分计算任意激励的零状态响应 图8.13所示激励函数ｅ(ｔ)作用于一个线性电路，假定此电路的 单位冲激响应ｈ(ｔ)已知，则可按下述方法计算电路在ｅ(ｔ)作
电路第8章相量法
注意
相量的模表示正弦量的有效值
相量的幅角表示正弦量的初相位
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同样可以建立正弦电压与相量的对应关系：
u(t ) 2U cos( t θ ) U Uθ
例1
i 141.4 cos(314t 30o )A 已知 o u 311.1cos(314t 60 )V
jX L j4 5 j20
1 jX C j j10Ω 5 0.02
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U U U I IR IL IC R j X L jX C
微分运算 积分运算
di d e j t Re 2 I j e j t Re 2 I dt dt I j t j t idt Re 2 Ie dt Re 2 e j
di dt
j I I i π
I2
4. Z 2 jX C , I 0 I1 8A, I 2 16A
返 回
例3 已知 u(t ) 120 2 cos(5t ), 求 : i(t )
i +
15
4H
0.02F 相量模型
_ u
U _
I 15 -j10 +
j20
I1
I2
I3
解
12000 U
返 回 上 页 下 页
4、线性受控源
ik 0
Ik 0
uk
ij
uj
Uk
Uj
Ij
VCCS（电压控制的电流源）
相量模型
i j guk
相量的模表示正弦量的有效值
相量的幅角表示正弦量的初相位
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同样可以建立正弦电压与相量的对应关系：
u(t ) 2U cos( t θ ) U Uθ
例1
i 141.4 cos(314t 30o )A 已知 o u 311.1cos(314t 60 )V
jX L j4 5 j20
1 jX C j j10Ω 5 0.02
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U U U I IR IL IC R j X L jX C
微分运算 积分运算
di d e j t Re 2 I j e j t Re 2 I dt dt I j t j t idt Re 2 Ie dt Re 2 e j
di dt
j I I i π
I2
4. Z 2 jX C , I 0 I1 8A, I 2 16A
返 回
例3 已知 u(t ) 120 2 cos(5t ), 求 : i(t )
i +
15
4H
0.02F 相量模型
_ u
U _
I 15 -j10 +
j20
I1
I2
I3
解
12000 U
返 回 上 页 下 页
4、线性受控源
ik 0
Ik 0
uk
ij
uj
Uk
Uj
Ij
VCCS（电压控制的电流源）
相量模型
i j guk
电路课件第8章阻抗与导纳
并联电路的阻抗
在并联电路中，总阻抗的 倒数等于各元件阻抗的倒 数之和。
复杂电路的阻抗
对于复杂电路，需要先进 行等效变换，将电路化简 为串联或并联形式，再利 用相应的方法计算阻抗。
03
导纳的计算
导纳的公式
总结词
导纳是阻抗的倒数，其计算公式为 Y=1/Z。
详细描述
导纳是电路中元件对电流的导纳能力 ，表示为Y，其计算公式为Y=1/Z， 其中Z是阻抗。导纳的单位是西门子 (S)，阻抗的单位是欧姆(Ω)。
详细描述
阻抗（Z）和导纳（Y）之间的关系可以用 数学公式表示为Z=1/Y或Y=1/Z。这意味着 在复平面内，阻抗和导纳的实部和虚部互为 倒数，且共轭存在。这种关系在交流电路的 分析中尤为重要，特别是在分析正弦稳态电 路时。通过阻抗和导纳的关系，可以方便地
计算出电路的电压、电流、功率等参数。
2
阻抗的计算
需求进行选择和设计。
在设计滤波器时，阻抗和导纳的大小会影响滤波器的传递函数、截止频 率、通带和阻带的性能等。通过调整阻抗和导纳的大小，可以实现不同 性能指标的滤波器。
在放大器中的应用
在放大器的输入和输出端，阻抗和导纳的大小会影响 信号的传输和处理。通过合理选择阻抗和导纳的值， 可以优化放大器的增益、带宽、噪声等性能指标。
04
阻抗与导纳的应用
在交流电路中的应用
阻抗和导纳是交流电路中非常重要的概 念，它们决定了电路的工作状态和性能 。通过合理选择阻抗和导纳，可以优化
电路的功率传输和信号处理能力。
在交流电路中，阻抗表现为对交流电的 阻碍作用，而导纳则表现为对交流电的 导通作用。通过调整阻抗和导纳的大小 ，可以实现对交流电的滤波、整形、平
衡等处理。
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F +1
Fe j 相当于F逆时针旋转一个角度 ，而模不
变。故把 ej 称为旋转因子。当F除以旋转因子时，
相当于F顺时针旋转一个角度θ ，模不变。
几种特殊值时的旋转因子
,
2
j
e2
c
2
Im
+jF F
0
Re
-F -jF
,
j
e2
cos(
)
j sin(
)
j
2
2
2
, e j cos() j sin() 1
第8章 相量法
重 点： 1. 正弦量的表示、相位差；
2. 正弦量的相量表示; 3. 电路定理的相量形式. 难 点：
电路的相量图
8.1 复 数
1.复数F的表示形式
代数形式 F=a+jb (j 1 为虚数单位)
+j b
F
+j
复平面形式 b
F
|F|
0
a
+1
0
a
+1
三角形式 F F cos j sin
若 F1=F2 则 a1 a2 b1 b2
图解法
2.复数的运算
(1)加减运算——采用代数形式
若 F1=a1+jb1， F2=a2+jb2 则 F1±F2=(a1±a2)+j(b1±b2)
+j F2
0
F1 +1
若 F1=|F1| 1 ，F2=|F2| 2
(2) 乘法运算——采用指数形式或极坐标形式
故 +j, –j, -1 都可以看成旋转因子。即：一个复数乘以j，相当于把
该复数在复平面上逆时针旋转 ;一个复数乘以–j （或除以j ），
2
相当于把该复数在复平面上顺时针旋转
;一个复数乘以-1，相当
于该复数在复平面上反向。
2
8.2 正 弦 量
正弦量
电路中按正弦规律变化的电压或电流。
正弦电流电路
激励和响应均为正弦量的电路称 为正弦电路或交流电路。
由于最大值发生在计时起点之后
i(t) 100cos(103 t )
3 当 103 t1 3 有最大值
3
3
t1＝1033 ＝1.047ms
3. 同频率正弦量的相位差
设 u(t)=Umcos(w t+θu), i(t)=Imcos(w t+θi)
则 相位差 ： = (w t+θu)- (w t+θi)= θu-θi
等于初相位之差
规定： | | (180°)。
>0， u超前I 角，或i 落后u 角(u 比i先到达最大值)；
u, i u i
O
wt
θu θi
<0， i 超前 u 角，或u 滞后 i 角,i 比 u 先到达最大值。
特殊相位关系：
= (180o ) ，反相：
＝ 0， 同相：
u, i
u
i(t)=Imcos(w t+)
反映正弦量变化幅度的大小。
(2) 角频率w
相位变化的速度， 反映正弦量变化的快慢。
w 2 f 2 T
(3) 初相位
单位：弧度 / 秒，符号，rad/s ，
i
T
反映正弦量的计时起点。 指正弦量在t=0时刻的相 位。用弧度或度表示。
通常取180 ~ 180之间
Im
/w O
欧拉公式 e j cos j sin
指数形式 F F e j
极坐标形式 F F e j F
两种表示法的关系：
+j
F=a+jb
直角坐标表示 b
F
F=|F|ej =|F|
极坐标表示
| F |
a2 b2
模
θ arctg b a
幅角
或
|F|
0
a
+1
a | F | cos
b | F | sin
解
原式
180.2
j126.2
19.2427.9 7.21156.3 20.6214.04
180.2 j126.2 6.72870.16
180.2 j126.2 2.238 j6.329 182.5 j132.5 225.536 +j
F ej
(3) 旋转因子：
复数 ej =cos +jsin =1∠ 0
| |
F1 F2
| |
1
2
除法：模相除，角相减。
例1 547 10 25 ?
解 547 10 25 (3.41 j3.657) (9.063 j4.226)
12.47 j0.569 12.48 2.61
例2. 220 35 (17 j9) (4 j6) ?
20 j5
2 twt
同一个正弦量，计时起点不同，初相位不同。
i 一般规定：|θ | 。
O
t
θ=0 θ=-/2
θ=/2
例
i
100
50
0 t1
已知正弦电流波形如图，w＝103rad/s， （1）写出i(t)的表达式。 （2）求最大值发生的时间t1。
t 解 i(t) 100cos(103 t )
t 0 50 100cos
1.正弦量
i
T
波形：
瞬时值表达式：
i(t)=Imcos(w t+y)
y/w O
周期T 和频率f : 周期T 和频率f 的关系 :
t
f1 T
周期T ：重复变化一次所需的时间。 单位：秒，符号，s，
频率f ：每秒重复变化的次数。 单位：赫(兹) ，符号Hz，
2.正弦量的三要素 (1) 幅值 (振幅、 最大值)Im
i2(t) 10cos(100 t 2) 2 5 4 3 4
(2) i1(t) 10cos(100 t 300 ) i2 (t) 10cos(100 t 1050 )
i2(t) 10sin(100 t 150 )
300 (1050 ) 1350
(3) u1(t) 10cos(100 t 300 ) u2(t) 10cos(200 t 450 )
u, i
u
0
i
0
wt
u, i
u
= /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。
i 0
iw t wt
同样可比较两个电压或两个电流的相位差。
例 计算下列两正弦量的相位差。 解
(1) i1(t) 10cos(100 t 3 4) 3 4 ( 2) 5 4 0
则: F1 F2 F1 e j1 F2 e j2 F1 F2 e j(12 )
F1 F2 (1 2 ) 乘法：模相乘，角相加。
(3) 除法运算——采用指数形式或极坐标形式
F1 F2
| F1 |θ1 | F2 |θ2
| F1 | ejθ1 | F2 | ejθ2
| F1 | ej(θ1θ2 ) | F2 |
w1 w2
不能比较相位差
(4) i1(t) 5cos(100 t 300 ) i2(t) 3cos(100t 1500 )
i2(t) 3cos(100 t 300 )