电工电子技术模块六.ppt

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1、电工电子技术,人民邮电出版社,知识模块六 正弦交流电路的分析方法,主要内容 RLC串联电路中电压与电流的关系及功率的计算;阻抗串、并联电路的分析、计算方法;谐振的基本概念以及RLC串联电路与并联电路的谐振条件和特点;提高功率因数的方法。重点 提高功率因数的方法,一、RLC串联电路,1、RLC串联电路的 图6-1是由电阻R、电感L和电容C相互串联的正弦交流电路,这三个元件流过同一个电流i。电流与各个电压的参考方向如图6-2所示:,图6-1 R、L与C串联的交流电路 图6-2 向量图,二、阻抗的串、并联,在交流电路中,阻抗的联结形式是多种多样的,其中最简单和最常用的是串联与并联。1、阻抗的串联 如

2、右图6-3(a)是两个阻抗串联的电路。根据基尔霍夫电压定律可写出它的向量表达式:,(a)阻抗的串联(b)等效电路图6-3,两个串联的阻抗可用一个等效阻抗Z来代替,在同样电压的作用下,电路中电流的有效值和相位保持不变。根据图(b)所示的等效电路可写出:,比较上列两式,则得:,因为一般,所以,由此可得,只有等效阻抗才等于各个串联阻抗之和。在一般的情况下,等效阻抗可写为,三、谐振电路,在具有电感和电容元件的电路中,电路两端的电压与其中的电流一般是不同相的。如果我们调节电路的参数或电源的频率而使它们同相,这时电路中就发生谐振。研究谐振的目的就是要认识这种现象,并在生产上充分利用谐振的特点,同时有必要预

3、防它所产生的危害。按发生谐振的电路的不同,谐振现象可分为串联谐振和并联谐振。1、串联谐振 在电阻、电感、电容串联的电路中,当电路端电压和电流同时时,电路呈电阻性,电路的这种状态叫做串联谐振。,(1)谐振条件 通过实验我们会发现,如图6-4所示,将三个元件R、L和C与一个小灯泡串联,接在频率可调的正弦交流电源上,并保持电源电压不变。将电源频率逐渐由小调大,发现小灯泡也慢慢有暗变亮。当达到某一频率时,小灯泡最亮,当频率继续增加时,又会发现小灯泡又慢慢由亮变暗。小灯泡亮度随频率改变而变化,意味着电路中的电流随频率而变化。通过下面分析,我们可以解释该现象。,图 6-4,2、并联谐振 电感线圈和电容器的并联电路,在电子技术中应用极为广泛。例如,收音机里的中频变压器,用以产生正弦波的LC振荡器等,都是以电感线圈和电容器的并联电路作为核心部分。,四、功率因数的提高,在直流电路中,功率等于电流与电压的乘积,但交流电路则不同。在计算交流电路的有功功率时要考虑电压与电流间的相位差,即,上式中的 是电路的功率因数。的大小由电路的参数决定,对纯电阻负载电路,电压和电流同相位,=0,=1;对其它负载电路,电压和电流不同相,介于01之间。,电路功率因数过低,会引起两个方面的不良后果:,1、发电设备的容量不能充分利用 2、增加线路的功率损耗,

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