正弦稳态电路的分析基础知识讲解
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第一章
1、电流所经过的路径叫做 电路 ,通常由 电源 、 负载 和 中间环节 三部分组成。
2、实际电路按功能可分为电力系统的电路和电子技术的电路两大类,其中电力系统的电路其主要功能是对发电厂发出的电能进行 传输 、 分配 和 转换 ;电子技术的电路主要功能则是对电信号进行 传递 、 变换 、 存储 和 处理 。
3、实际电路元件的电特性 单一 而 确切 ,理想电路元件的电特性则 多元 和
复杂 。无源二端理想电路元件包括 电阻 元件、 电感 元件和 电容 元件。
4、由 理想电路 元件构成的、与实际电路相对应的电路称为 电路模型
,这类电路只适用 集总 参数元件构成的低、中频电路的分析。
5、大小和方向均不随时间变化的电压和电流称为 稳恒直流 电,大小和方向均随时间变化的电压和电流称为 交流 电,大小和方向均随时间按照正弦规律变化的电压和电流被称为 正弦交流 电。
6、 电压 是电路中产生电流的根本原因,数值上等于电路中 两点电位 的差值。
7、 电位 具有相对性,其大小正负相对于电路参考点而言。
8、衡量电源力作功本领的物理量称为 电动势 ,它只存在于 电源 内部,其参考方向规定由 电源正极高 电位指向 电源负极低 电位,与 电源端电压
的参考方向相反。
9、电流所做的功称为 电功 ,其单位有 焦耳 和 度
;单位时间内电流所做的功称为 电功率 ,其单位有 瓦特 和 千瓦 。
10、通常我们把负载上的电压、电流方向称作 关联 方向;而把电源上的电压和电流方向称为 非关联 方向。
11、 欧姆 定律体现了线性电路元件上电压、电流的约束关系,与电路的连接方式无关; 基尔霍夫 定律则是反映了电路的整体规律,其中 KCL 定律体现了电路中任意结点上汇集的所有 支路电流 的约束关系, KVL 定律体现了电路中任意回路上所有 元件上电压 的约束关系,具有普遍性。
12、理想电压源输出的 电压 值恒定,输出的 电流值
《电路分析基础》知识归纳
一、基本概念
1. 电路:若干电气设备或器件按照一定方式组合起来,构成电流的通路。
2. 电路功能:一是实现电能的传输、分配和转换;二是实现信号的传递与处理。
3. 集总参数电路近似实际电路需满足的条件:实际电路的几何尺寸l(长度)远小于电路正常工作频率所对应的电磁波的波长λ,即l。
4. 电流的方向:正电荷运动的方向。
5. 关联参考方向:电流的参考方向与电压降的参考方向一致。
6. 支路:由一个电路元件或多个电路元件串联构成电路的一个分支。
7. 节点:电路中三条或三条以上支路连接点。
8. 回路:电路中由若干支路构成的任一闭合路径。
9. 网孔:对于平面电路而言,其内部不包含支路的回路。
10. 拓扑约束:电路中所有连接在同一节点的各支路电流之间要受到基尔霍夫电流定律的约束,任一回路的各支路(元件)电压之间要受到基尔霍夫电压定律约束,这种约束关系与电路元件的特性无关,只取决于元件的互联方式。
11. 理想电压源:是一个二端元件,其端电压为一恒定值SU(直流电压源)或是一定的时间函数()Sut,与流过它的电流(端电流)无关。
12. 理想电流源是一个二端元件,其输出电流为一恒定值SI(直流电流源)或是一定的时间函数()Sit,与端电压无关。
13. 激励:以电压或电流形式向电路输入的能量或信号称为激励信号,简称为激励。
14. 响应:经过电路传输处理后的输出信号叫做响应信号,简称响应。
15. 受控源:在电子电路中,电源的电压或电流不由其自身决定,而是受到同一电路中其它支路的电压或电流的控制。
16. 受控源的四种类型:电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电压源、电流控制电流源。
17. 电位:单位正电荷处在一定位置上所具有的电场能量之值。在电力工程中,通常选大地为参考点,认为大地的电位为零。电路中某点的电位就是该点对参考点的电压。
18. 单口电路:对外只有两个端钮的电路,进出这两个端钮的电流为同一电流。
1 第九章 正弦稳态电路的分析
第一节 用相量法分析R、L、C串联电路 — 阻抗
一、R、L、C串联电路中电流与电压的大小、相位关系:
电路如图9-1-1。设)t(ISin2)t(SinIiiim
则电路中各元件的电压及总电压均为与电流同频率的正弦量。由KVL,CLRuuuu
用相量表示:
其中:
)(IUIUIUZzRxtgxRjxR)xxjRC1LjRZiuiu..122CL或()(
z称为阻抗的模,称为阻抗的幅角,由于阻抗本身不是正弦量,是一个纯复数,因此不用“.” 表示。又称为阻抗角。
复阻抗与元件的参数和激励的角频率有关,而与电压、电流相量无关,阻抗角是由于储能元件L、C造成的。
当00xx0xx0xiuCLCL,时即,电压超前电流一个角度,电路为感性;
当00xx0xx0xiuCLCL,时即,电压滞后电流一个角度,电路为容性。
当,,,0xx0xCL则电压、电流同相,电路发生串联谐振。
由以上关系: )(zIIzIZUii..
总电压)t(USin2)t(zISin2uui
即间的关系。为电压、电流有效值之可正可负;,,zIUiu
二、R、L、C串联电路的相量图。
为了方便,以感性电路(>0)为例,如图9-1-2。 ......C.L.R..IZI]C1LjR[IC1jILjIRUCLRUUUU)(量关系表达式的电压、电流之间的相、、带入 2 )20t314(Sin2202u在相量上,表明各个相量之间的相位关系非常重要,在指定电流的初相角的情况下,可按给定的初相角画出其相量,若在题目中只给定了电流的有效值,而没有给定初相角的情况下,可设电流为参考正弦量,令其初相角为0,其它相量可根据与参考正弦量的关系得到。在串联电路中,以电流I为参考正弦量较方便。如图9-1-3,9-1-4。
正弦稳态交流电路相量的研究
一、实验目的
1.研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。
2. 掌握日光灯线路的接线。
3. 理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。
二、原理说明
1. 在单相正弦交流电路中,用交流电流表测得各支路的电流值, 用交流电压表测得回路各元件两端的电压值,它们之间的关系满足相量形式的基尔
霍夫定律,即 ΣI=0和ΣU=0。
2. 图5-1所示的RC串联电路,在正弦稳态信号U的激励下,UR与UC保持有90º的相位差,即当R阻值改变时,UR的相量轨迹是一个半圆。U、UC与UR三者形成一个直角形的电压三角形,如图5-2所示。R值改变时,可改变φ角的大小,从而达到移相的目的。
3. 日光灯线路如图5-30所示,图中 A 是日光灯管,L 是镇流器, S是启辉器,
C 是补偿电容器,用以改善电路的功率因数(cosφ值)。
图5-1 RC串联电路 图5-2 电压三角形
图5-3 日光灯线路
三、实验设备
表5-1 实训设备明细表
序号 名称 型号与规格 数量 备注
1 交流电压表 0~450V 1 D33
2 交流电流表 0~5A 1 D32 220VLSACURUUcIφURjXcUcURI
3 功率表 1 D34
4 自耦调压器 1 DG01
5 镇流器、启辉器 与40W灯管配用 各1 DG09
6 日光灯灯管 40W 1 屏内
7 电容器 1μF,2.2μF,4.7μF/500V 各1 DG09
8 白炽灯及灯座 220V,15W 1~3 DG08
9 电流插座 3 DG09
四、实验内容
1. 按图5-3 接线。A为220V、15W的白炽灯泡,电容器为4.7μF/450V。