《电路与模拟电子技术原理 教学课件 ppt 作者 胡世昌 第5章2谐振》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路与模拟电子技术原理 教学课件 ppt 作者 胡世昌 第5章2谐振（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、08:35:25,1,电路与模拟电子技术 原理,第五章 正弦稳态分析,08:35:25,2,第5章 正弦稳态分析,5.1 正弦交流电 5.2 相量 5.3 相量分析 5.4 阻抗与导纳 5.5 谐振 5.6 相量分析法 5.7 交流电路的功率 5.8 三相电路,08:35:25,3,5.5 谐振,前面的分析表明，RLC正弦交流电路的阻抗与电源频率有关， 通过改变电源频率或元件的参数，可能使电路总体阻抗中的虚部即电抗成分为零，即电路呈现为纯电阻性，此时称为电路发生了谐振。 显然，谐振发生时，电路输入端的电压与电流同相。 根据RLC元件的连接方式不同，谐振又可分为串联谐振和并联谐振。,08:35:
2、25,4,5.5.1 串联谐振（电压谐振）,串联谐振电路 ZZRZLZCRjL 1/(jC) 欲发生谐振，必有虚部为零,08:35:25,5,串联谐振（续）,串联谐振时阻抗（的模）最小，等于电阻R 外加电压与电阻电压相等， 外加电压全部加到电阻上， 电感电压和电容电压不参与分压。 串联谐振也称为电压谐振： 串联谐振时，通常满足R UR UL和UC幅值很大，相位相反，互相抵消,08:35:25,6,串联谐振（续）,串联谐振时，UL和UC大小相等，相位相反,08:35:25,7,5.5.2 并联谐振（电流谐振）,并联谐振电路的导纳 Y1/Rj(C1/L)Gj(BCBL) 令虚部为零，得到,08:3
3、5:25,8,并联谐振（续）,并联谐振时导纳（的模）最小，等于电导G 干路电流等于电阻支路电流， 干路电流全部经过电阻， 电感支路和电容支路不参与分流。 并联谐振也称为电流谐振： 并联谐振时，通常满足G IR IL和IC幅值很大，相位相反，互相抵消,08:35:25,9,并联谐振（续）,并联谐振时，IL和IC大小相等，相位相反,08:35:25,10,5.5.3 谐振的物理本质,能量不断地在电感和电容之间转移，但在任何瞬间，存储在电感中的磁场能与存储在电容中的电场能之和始终不变，变化的仅仅是能量储存的形式。 外电路提供的功率完全为电阻所吸收，电源与储能元件之间不存在能量交换。 电路中稳定地存储
4、着一定量的电、磁能，这部分能量只在电感与电容之间交换。,08:35:25,11,5.5.4 谐振的品质因数（quality factor）,谐振电路的品质因数Q定义为 总储能与每个储能元件（电容或电感）中储能的最大值相等，所以 ，,08:35:25,12,谐振的品质因数（续）,因为电阻是谐振电路中唯一的耗能元件，所以从根本意义上说，电路的品质因数反映了电路的储能效率， Q值越高，电路的储能效率就越高，也就是说，储存一定的能量所付出的能量消耗就越小。,08:35:25,13,第5章 正弦稳态分析,5.1 正弦交流电 5.2 相量 5.3 相量分析 5.4 阻抗与导纳 5.5 谐振 5.6 相量分
5、析法 5.7 交流电路的功率 5.8 三相电路,08:35:25,14,5.6 相量分析法,在相量表达形式下，动态电路也符合线性电路的条件。 可以把线性电路的分析方法推广到正弦稳态电路的分析之中。 电源变换法 节点分析法和网孔分析法； 如戴维南-诺顿定理 叠加定理,08:35:25,15,相量分析法的应用条件,第一，电路必须处于正弦稳态 第二，电路只存在相同频率的激励源 如果同时存在不同频率的激励信号，就必须 首先求出每个频率的信号单独作用时的相量解，再转换为时域信号； 最后在时间域内再将不同频率的响应叠加； 叠加的结果即为所有激励同时作用时的稳态响应。,08:35:25,16,相量分析法的使
6、用方法,相量分析法的具体分析过程与线性电路分析过程相同，所不同的只是在计算过程中必须使用复数， 相量法中用复数形式的阻抗来表示元件特性， 电压、电流的相量表示也必须使用复数。,08:35:25,17,相量分析法举例,【例5-6】图5-20（a）的电路中，已知其中的激励源 issin10tA 用戴维南定理求电容两端电压uC。,08:35:25,18,相量分析法举例（续）,【分析：使用开短路法求戴维南等效电路 先求开路电压 再求短路电流 得到戴维南等效电路 求解变量,08:35:25,19,相量分析法举例（续）,【解】首先去掉待求变量所在的支路，并将各元件转换为阻抗形式，得到图5-20（b）的电路
7、，其中,08:35:25,20,相量分析法举例（续）,其次，求开路电压的相量形式。1电阻电压,开路电压等于1电阻和0.1F电容上的分压之和,08:35:25,21,相量分析法举例（续）,再求短路电流。在图520（c）中，假设B点是接地点，对结点A1列KCL方程得,对节点A2列KCL方程,联立求解,08:35:25,22,相量分析法举例（续）,利用开路电压和短路电流的相量形式，就可以求出戴维南等效电源的内部阻抗Z0,从而可以得到戴维南等效电路如图5-20（d）所示,08:35:25,23,相量分析法举例（续）,根据阻抗分压规律很容易求出容抗上的电压 最后，写出uC的时域形式,08:35:25,2
8、4,第5章 正弦稳态分析,5.1 正弦交流电 5.2 相量 5.3 相量分析 5.4 阻抗与导纳 5.5 谐振 5.6 相量分析法 5.7 交流电路的功率 5.8 三相电路,08:35:25,25,5.7 交流电路的功率,5.7.1 平均功率、视在功率 5.7.2 复功率、有功功率和无功功率 5.7.3 最大功率传输定理,08:35:25,26,5.7.1 平均功率、视在功率,平均功率 PUI cos U为电压有效值 I为电流有效值 为电压和电流之间的相位差 系数cos称为功率因数。 视在功率 SUI 表示最大平均功率，通常用于电源,08:35:25,27,5.7.2 复功率、有功功率和无功功
9、率,复功率 有功功率 PUIcosS cos 无功功率 QUIsinS sin,08:35:25,28,5.7.3 最大功率传输定理,正弦稳态电路中，由于负载的不同性质，欲使其获得最大功率，分为共轭匹配和模匹配两种情况。,08:35:25,29,1共轭匹配,正弦稳态电路的最大功率传输定理 假定电源的等效内部阻抗为Z0，则当负载阻抗ZL等于Z0的复共轭时，负载获得的功率达到最大。,08:35:25,30,2模匹配,如果负载阻抗模可变，但幅角不能改变，则可以得到负载上能够得到最大功率的条件是 | ZL | | Z0 | 上式表明，如果负载阻抗的幅角不能改变，则负载获得最大功率的条件是：负载阻抗的模等于二端网络戴维南等效阻抗的模，这一条件也称为负载与二端网络模匹配。,
