正弦稳态电路
第二章 正弦稳态电路

3
已知正弦电压u1(t)=141 sin(ωt+π/3) V,u2(t)=70.5 sin(ωt-π/6) V 写出u1和u2的相量, 并画出相量图。
解: u1 U 1 141 100 V 3 3 2 70.5 50 V u2 U 2 6 6 2
阻抗的另一形式
Z R jX
Z R2 X 2 X arctan R
.
+ . U I N
Z的实部为R, 称为“电阻”, Z的虚部为X, 称为“电抗”
3
2. 阻抗的串并联
n个阻抗串联的电路
I
+ . .
Z1
Z2
Z3
+ . -+ . - . - + + U1 U2 U3 .
U
Un
Zn
【例2.5.1】图所示正弦稳态电路中,交流电压表V1、V2、V3的读数分别 为30V、60V和20V,求交流电压表V的读数。
1
R
2
L C
I1
3
Z1
V
US
求图所示二端网络的戴维南等效电路。 【例2.6.3】已知 us 10 2 sin10000tV , R1 R2 R3 1 , R4 4 , C 400F , L 0.4mH 求电阻R4两端的电压。
L
品质因数
Q 0C G 1 ( 0 LG )
并联谐振电路的特点:阻抗最大;电流源一定时,电压 最大;电流谐振,能量互换仅在LC之间。
i
N
有功功率P、功率因数
P UI cos
无功功率Q
视在功率S 复功率S
cos
正弦稳态电路

正弦稳态电路正弦稳态电路是一种特殊的电路,在电路设计中十分重要。
它的布线模块可以产生几乎任何形状的正弦信号,能够很好地模拟非线性系统的响应,因此在工程中有着广泛的应用。
下面将介绍正弦稳态电路的原理、设计方法以及典型应用。
正弦稳态电路原理正弦稳态电路是基于电力学和工程原理构建的一种结构,它具有复杂的组合电路和特殊的控制结构。
正弦稳态电路的基本原理是借助滤波、正交调制和正反激等电路实现,将外部模拟输入信号分解成多个正弦波,然后与正交调制的正弦波相混合,最终产生正弦稳态电路的输出信号。
滤波电路是正弦稳态电路中最关键的部分,采用滤波器时,需要考虑其频带、抑制、相位等等也有重要作用。
正弦稳态电路设计方法正弦稳态电路的设计需要考虑一系列问题,包括滤波器的类型、电路的结构以及器件的选择。
首先,可以根据需求选择滤波器的类型,主要有低通滤波器、带通滤波器和高通滤波器等,根据滤波器类型,确定电路中需要使用的元器件。
然后,根据滤波器类型确定电路结构,接着选择滤波器中的元件,使得电路能够满足实际需求。
最后,在确定好电路结构之后,即可进行校准,确保正弦稳态电路的输出正确性。
典型应用正弦稳态电路可应用于各种工程领域,例如电力系统的故障诊断、复杂电子系统的调试等。
此外,它还用于模拟非线性系统的响应,可以有效地改善数字系统的性能,从而用于许多工程应用,如信号处理、控制系统设计以及自动控制等。
总结正弦稳态电路是一种重要的电路设计,可以用于模拟非线性系统的响应,在工程领域有着广泛的应用。
正弦稳态电路原理是以电力学和工程原理为基础,它的设计需要考虑滤波器的类型、电路的结构以及器件的选择。
由于它提供了多种灵活的应用方法,因此在电子系统、数字系统、控制领域和自动控制领域均有广泛应用。
电工基础 第五章 正弦稳态电路

i2(t) 10 2 cos(t 36.9)
i1 (t )
求:i(t) i1(t) i2(t)
解: 正弦量以相量表示,有
i2 (t)
22
例2 图示电路,已知:
+ u1(t) -
u1(t) 6 2 cos(t 30)
-
u2 (t) 4 2 cos(t 60)
u3(t)
u2(t)
+
求
解: 正弦量以相量表示,有
第五章 正弦稳态电路
第一节 2023最新整理收集 do something
第二节
正弦量的基本概念 正弦量的相量表示法
第三节 电阻元件伏安关系的向量形式
第四节 电感元件及其伏安关系的向量形式
第五节 电容元件及其伏安关系的向量形式
第六节 基尔霍夫定律的相量形式
第七节 R、L、C串联电路及复阻抗
第八节 R、L、C并联电路及复导纳
Z
1 G jB
G G2 B2
j
G
B 2B
2
R jX
其中:
R
G G2
B2
X
B G2 B2
•
Y
I
•
U
1 Z
29
例1: 已知R=6,X=8,f=50Hz. 求G=? B=? 并求 串联和并联结构的元件参数分别为多少? R
L
R’ L’
解:
30
例2: 图示二端网络,已知:
u(t) 2 2 cos(104 t 30)V
一、KCL:
时域:
对于任一集中参数电路,在任一时刻,流出(或流入)任
一节点的电流代数和等于零。
n
k 1
ik
(t)
电路原理-正弦稳态电路的分析

对记录的数据进行分析,验证正 弦稳态电路的原理和性质。
实验结果与讨论
实验结果
通过实验观察和数据记录,可以 得出正弦稳态电路中电压和电流 的波形关系,以及元件参数对波
形的影响。
结果分析
对实验结果进行分析,验证正弦稳 态电路的基本原理,如欧姆定律、 基尔霍夫定律等。
实验讨论
讨论实验中可能存在的误差来源, 如电源稳定性、示波器的测量误差 等。同时,可以探讨如何减小误差、 提高实验精度的方法。
04 正弦稳态电路的分析实例
单相交流电路分析
总结词
分析单相交流电路时,需要计算电流、电压的有效值以及功率等参数,并考虑阻 抗、导纳和相位角等因素。
详细描述
在单相交流电路中,电压和电流都是时间的正弦函数。为了分析电路,我们需要 计算电流和电压的有效值,以及功率等参数。此外,还需要考虑阻抗、导纳和相 位角等因素,以便更准确地描述电路的性能。
实验步骤与操作
3. 观察波形
2. 连接电源
将电源连接到电路中,为电路提 供稳定的交流电压。
使用示波器观察电路中各点的电 压和电流波形,并记录数据。
4. 调整元件参数
通过调整电阻器、电容器和电感 器的参数,观察波形变化,并记 录数据。
1. 搭建正弦稳态电路
5. 分析数据
根据实验要求,使用电阻器、电 容器和电感器搭建正弦稳态电路。
相量法
1
相量法是一种分析正弦稳态电路的方法,通过引 入复数相量来表示正弦量,将时域问题转化为复 数域问题,简化计算过程。
2
相量法的核心思想是将正弦电压和电流表示为复 数形式的相量,并利用相量图进行电路分析。
3
相量法的优点在于能够直观地表示正弦量的相位 关系和幅度关系,简化计算过程,提高分析效率。
正弦稳态电路分析PPT课件

2
解法二: 采用阻抗Z计算;
·IS
+ 1
U·
2 Z 2 (1 j)(2 j) 2 3 j
1 j 2 j
3
_ j1
-j1
3 j 1 ()
Z
•
U
ZIS
(3
3j 1)50 3
(15
j 5)(V ) 3
P IS 2 Re[Z ] 52 3 75(W )
3 32 (1/ 3)2
75(W )
Q UIS sin φ
152 (5 / 3)2 5
1/ 3 32 (1/ 3)2
8.3(Var)
S UIS 152 (5 / 3)2 5 75.5(VA) cos φ 0.993
第6章 正弦稳态电路分析
例:如图电路中,已知 is 5 2 sin 2(t A ),求电源提供的P、
+
U·S_
·I1
5
j5
3 -j4
解:U s 100V I1 2 45( A) I2 253.1( A)
P1 I12R1 ( 2)2 5 10(W)
或: P1 USI1 cos φ1=10 2 cos 45 10(W)
P2
I
2 2
R2
22
3
12(W)
或: P2 USI2 cos φ2=10 2 cos 53.1 12(W)
例:电路如图,已知 us (t) 10 2 sin 5(t V) ,求电阻R1,R2
消耗的功率,并分析功率关系。
·I2
+ uS(t)_
R1 5 R2 3 L 1H C 0.05F
+
第五章正弦稳态电路的分析

正弦电流电路
激励和响应均为同频率的正弦量的线性电路 (正弦稳态电路)称为正弦电路或交流电路。
研究正弦电路的意义
1.正弦稳态电路在电力系统和电子技术领域 占有十分重要的地位。
优 ①正弦函数是周期函数,其加、减、求导、 点 积分运算后仍是同频率的正弦函数。
②正弦信号容易产生、传送和使用。
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j
F | F | e | F |
j
极坐标式
返 回 上 页 下 页
几种表示法的关系:
Im
F a jb
F | F | e | F |
j
b |F|
F
O
| F | a b b 或 θ arctan( ) a
2 2
a
Re
a | F | cos b | F | sin
O
F Re
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特殊旋转因子
jF
Im
F
Re
jF
π jπ π π 2 , e cos( ) jsin( ) j 2 2 2
O
F
π j π π π 2 , e cos( ) jsin( ) j 2 2 2
π , e
w 2π f 2π T (3) 初相位
单位: rad/s ,弧度/秒
反映正弦量的计时起点,常用角度表示。
返 回 上 页 下 页
注意 同一个正弦量,计时起点不同,初相
位不同。
i
=0
一般规定:| |< 。
O
=/2
wt
=-/2
返 回
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正弦稳态电路的功率公式

正弦稳态电路的功率公式在电路中,功率是电能转换的重要指标之一。
而对于正弦稳态电路,我们可以通过一条简单而有效的公式来计算其功率。
本文将详细介绍正弦稳态电路的功率公式,并解释其背后的原理和应用。
一、正弦稳态电路的功率公式正弦稳态电路是指电路中的电流和电压都是正弦波形式,并且其频率保持不变。
在这种情况下,我们可以使用以下功率公式来计算电路中的功率:P = Vrms * Irms * cos(θ)其中,P表示电路的功率,Vrms表示电压的有效值,Irms表示电流的有效值,θ表示电压和电流之间的相位差。
二、功率公式的原理解释为了更好地理解功率公式的原理,我们可以从电能转换的角度来解释。
在正弦稳态电路中,电流和电压都是周期性变化的,而功率则是电能转化的速率。
根据能量守恒定律,电路中产生的功率等于电能的消耗速率。
在公式中,Vrms和Irms分别表示电压和电流的有效值。
有效值是指在一个周期内,电压和电流的平方值的平均值的平方根。
有效值可以反映电压和电流的实际大小,而不受正弦波形式的影响。
而c os(θ)则表示电压和电流之间的相位差。
相位差是指电压和电流的波形之间的时间差,它可以是正值、负值或零值。
当相位差为零时,电压和电流完全同相,功率取得最大值。
当相位差为正值或负值时,电压和电流存在一定的错位,功率将减小。
因此,正弦稳态电路的功率公式可以通过电压和电流的有效值以及它们之间的相位差来计算电路的功率。
三、功率公式的应用功率公式在电路分析和设计中有着广泛的应用。
它可以帮助我们计算电路中的功率消耗,并进一步优化电路的设计。
功率公式可以用于计算电路中不同元件的功率消耗。
例如,我们可以通过测量电压和电流的有效值,并计算它们之间的相位差,来确定电阻、电容或电感元件的功率消耗。
功率公式可以用于分析电路中的功率传递和传输效率。
通过计算电路中不同节点的功率,我们可以了解能量在电路中的分布情况,找出能量损失的原因,并进一步改进电路的效率。
什么是正弦稳态电路(精)

二、研究正弦稳态电路的意义
正弦电压和电流产生容易,与非电量转换方便,在实用 电路中使用广泛。 复杂信号皆可分解为若干不同频率正弦信号之和,因此可 利用叠加定理将正弦稳态分析推广到非正弦信号激励下的电 路响应。
三、正弦稳态电路的分析方法
采用相量分析法,引入相量的概念以后,在电阻电路 中应用的公式、定理均可以运用于正弦稳态电路。
试求 i3 (t ),并作出各电流相量的相量图。
解:由 i1 (t ) 、 i2 (t ) 的时域形式,得:
I1 20 I 2 2120
i1 (t )
i2 (t )
i3 (t )
由KCL的相量形式,得:
I3 I1 I 2 20 2120 2 1 j 3 2 120 A
u2 (t ) 2U 2 cos(t 2 )
相位差定义为:
12 (t 1 ) (t 2 ) 1 2
同频正弦量的相位差等于它们的初相之差,是一个与 时间无关的常数
比较两正弦量的相位差时应注意: (1)两正弦量必须是同类型的函数
(2)两正弦量必须具有相同的频率
i iR u(t) iC C iL L
R=15Ω,C=83.3μF,L=30mH,求电流I. 解:利用KCL相量关系,有:
I I R IC I L
U 120 j120 V 2
U j120 IR j8 A R 15 I C j CU j 1000 (83.3 106 ) ( j120) 10 A U j120 IL 4A 3 j L j1000 (30 10 )
定理4
若A、B为复常数,若在所有的时刻都满足
Re[ Ae jt ] Re[ Be jt ]
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补充受控源支路的方程:
-------------------------------------------------------(2)
联立方程(1)和(2),可以解得:
所以待求量为:
5-2.已知:电路如图所示, , , , ,
首先可以根据时域电路绘制出相应的电路相量模型:
根据KCL:
则:
即:
9.2.3
已知:电路如图所示, , , , 。
求: ,
解:
所以:
9.2.4
.已知:电路如图所示,
求:1)各表的读数
2)R、L、C
解:1)求各表的读数
所以,伏特表读数为:220V,干路上的安培表读数为11A,安培表1的读数为15.6A,安培表2的读数为11A。
2.阻抗参数的意义
1)
其中 表征端口电压与端口电流的幅值比,即表征了电路部分对正弦交流电流的阻碍作用。 越大,对交流电流的阻碍作用越大——比如电容元件通高频、阻低频的特性分析: ,电感元件通低频、阻高频的特性分析: 。
2)
其中 表征端口电压与端口电流的相位关系,即表征了电路端口电压超前端口电流的角度。
图中:
从几何上分析,要相量 超前相量 90度,只需 既可,
所以 即为满足(1)中要求的条件。
证明(1)中的内容得证。
9.2.6
5-1.已知:电路如图所示, , , , ,
。
求:节点电压
解:1)绘制原电路的相量模型
其中
由此可以绘出电路的相量模型如图(b)
2)列写节点电压方程
该电路仅有一个独立节点,依照节点电压法可得出方程如下:
, 。
求:i1(t)、i2(t)、iC1(t)、iC2(t)、iL(t)
解:1)绘制原电路的相量模型
其中 ,
而 ,所以
由此可以绘出电路的相量模型如图(b)
2)列写节点电压方程
该电路有两个独立节点,依照节点电压法可得出方程如下:
即:
解得:
所以
所以待求量为:
9.2.7
6.已知:电路如图所示, , , , ,
例如:
1.RL串联
根据KVL:
则:
其中:
2.RC串联
根据KVL:
则:
其中:
3.RL并联
则:
根据KCL:
所以:
4.RC并联
则:
根据KCL:
所以:
9.1.3
应用“等效”的概念,可以得出阻抗串并联的等效阻抗,其计算方法与相应的电阻电路的计算方法相同。
1.串联
2.并联
3.混联
直接根据阻抗的串并联关系求取。
4.其他
如果单口网络中为动态元件,则流入的能量将转换为其他形式的能量(如电磁能、电场能等)被存储起来( 、 ),因此可能再次流出端口,这样 可能为正,也可能为负,而动态元件的储能可以增加或减少,但是只可能为正值。
无法使用阻抗的串并联直接求解的混连情况,以及含有受控源的情况,均可根据入端阻抗的定义求取。(加源法,开路短路法)
9.2
9.2.1
1.计算出相应的LC对应的感抗与容抗
2.绘制原电路对应的相量模型
3.按照KCL、KVL及元件的VCR计算待求量对应的相量
4.得出待求量对应的时域量
9.2.2
1.已知:有如下所示的RLC并联
b. 为容性负载, 超前 一定的角度 ;
c. 为阻性负载, 与 同相
d. ,
e.画出 :
f.画出 :
从该相量图中可以看出,由于支路2中的两个电阻相等,因此相量 正好是从相量 的中点出发的,且相量 与相量 始终互相垂直,这样相量 就一定位于以相量 的中点为圆心, 长为半径的位置上。证明(2)中的内容得证。
瞬时功率的定义
其意义为
时间间隔 到 之间,给予单口网络的能量:
因此,瞬时功率的意义在于:如果 、 参考方向一能量的确流入该单口网络;若 ,表明能量流出该单口网络;
其中从 到时间 时给予单口网络的能量为
如果单口网络中仅为电阻元件,则流入的能量将转换成其他形式的能量(热能、光能等)被消耗掉,因此不再可能流出端口,这样 不可能为负数。
其中, 称为电阻, 称为电抗,而 称为感抗, 称为容抗
二、导纳
1.导纳的定义
不含独立源的一端口(二端)网络,如果端口的电压相量为 ,端口的电流相量为 ,则该电口的策动点(驱动点)阻抗定义为
2.几个概念
其中, 称为电导, 称为电纳,而 称为感纳, 称为容纳
9.1.2
1.引入的意义
使得正弦电路电路的分析计算可以仿照电阻电路的计算方法进行。
重点:
1.阻抗与导纳的概念及意义
2.正弦交流电路的相量分析方法
3.正弦交流电路的功率分析
4.串联谐振及并联谐振的特点及分析
9.1
9.1.1
一、阻抗
1.相量形式的欧姆定律
2.阻抗的定义
不含独立源的一端口(二端)网络,如果端口的电压相量为 ,端口的电流相量为 ,则该电口的策动点(驱动点)阻抗定义为
3.几个概念
。
求:各个支路电流
解:1)绘制电路的相量模型
其中 ,
由此可以绘出电路的相量模型如图(b)
2)使用网孔法,则网孔电流分别为 、 、
即
解得:
则可根据KCL求得:
所以待求量为:
9.2.8
7.已知:电路如图所示
求:
解:1)将所求支路从原电路中划出
2)求
3)求
4)戴维南等效相量模型为
所以:
9.3
9.3.1
在本节中我们研究如下所示的单口网络,其中单口网络的输入阻抗为 ,阻抗角为 ,可设
2)求R、L、C
所以:
所以:
9.2.5
4-1.已知:电路如图所示, , ,
求:1)画出电路对应的定性的相量图
2)调节电容C,使得 ,此时的C=?
解:1)画出相量图
a.将输入电压作为参考相量;
b. 为感性负载, 滞后 一定的角度 ;
c. 为容性负载, 超前 一定的角度
d. ,
e.画出 :
f.画出 :
2)调节C
从几何上分析可见:欲使 ,只需 、 均为一个圆的直径就可以了。
这样
即:
而: ,
代入前式子:
即:
所以:
4-2.已知:以下电路为一个移相电路,常常用于可控硅触发电路中。
证明:(1)如果 ,则 ,且 超前 90o。
(2)改变电阻R的值,可以在不改变 的同时,改变 对 的相位差
证明:画出相量图
a.将输入电压作为参考相量;
3.阻抗三角形与串联电路中的电压三角形
有如下所示的RLC串联电路
首先可以根据时域电路绘制出相应的电路相量模型:
根据KVL:
则:
其中:
4.感性电路与容性电路
一个不含独立源的电路部分(二端口网络)的策动点阻抗为
当 ,即 ( )时,网络端口电压超前网络端口电流,网络呈现感性,称该网络为感性负载;
当 ,即 ( )时,网络端口电压滞后网络端口电流,网络呈现容性,称该网络为容性负载;