实训任务4.3.1 RLC串联电路特性的测试和分析..ppt

电工技术项目教程
主编:徐超明
副主编:李珍姚华青
陈建新王平康
2018/3/17
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多参数组合正弦交流电路的测试和分析
RLC串联电路特性的测试和分析
实训4-8:RLC串联电路特性的测试
实训流程:
(a) (b)
RLC串联电路特性的测试
RLC串联电路特性的测试和分析
实训4-8:RLC串联电路特性的测试
(1)(a)所示画好仿真电路。其中示波器A通道用于观察测试电路的电流。电流探针XCP1输出电压与电流的比率设置为1m V/mA,即通道A图形上的电压1 m V代表电流1mA。为了只显示交流分量,示波器触发耦合方式采用AC(交流耦合)。
(2)(a)所示的示波器B通道用于测试电感L1两端的电压,根据示波器面板((b)所示)回答下列问题:
①电感元件两端的电压与流过的电流之间的相位关系如何? 。
②写出电路电流的相量形式: (假定电流的初相为0)。
注意:写相量式时注意最大值与有效值间的换算。
③写出电感元件两端电压的相量形式: (假定电流的初相为0)。
RLC串联电路特性的测试和分析
实训4-8:RLC串联电路特性的测试
(3)用示波器B通道测试电容C1两端的电压,根据示波器面板回答下列问题:
①电容元件两端的电压与流过的电流之间的相位关系如何? 。
②写出电容元件两端电压的相量形式: (假定电流的初相为0)。
(4)用示波器B通道测试电阻R1两端的电压,根据示波器面板回答下列问题:
①电阻元件两端的电压与流过的电流之间的相位关系如何? 。
②写出电阻元件两端电压的相量形式:
(假定电流的初相为0)。
(5)用示波器B通道测试电源V1两端的电压(即串联电路的外加电压),根据示波器面板()回答下列问题
RLC串联电路特性的测试和分析
实训4-8:RLC串联电路特性的测试
外加电压与电流的波形
①外加电压与电流之间的相位关系如何? 。②写出外加电压的相量形式: (假定电流的初相为0)。
(6)画出电感电压、电容电压、电阻电压的相量图,应用相量合成的方法画出串联电路总电压的相量。
(7)将画出的串联电路总电压的相量与测试出的外加电压的相量进行比较,这两者关系如何?
(8)改变电感、电容或电阻的参数,观察外加电压与电流之间的相位关系是否变化?
RLC串联电路特性的测试和分析
1. 电压与电流的关系
(a)所示,各元件的电压和电流为关联参考方向。假设电路的电流
(a) (b) (c)
RLC串联电路
则由KVL得
(b)所示,可表示为
RLC串联电路特性的测试和分析
1. 电压与电流的关系
各代入相量表示式,可得
设
Z=R+jX
则
这就是欧姆定律的相量形式,式中的复数Z称为复阻抗。
RLC串联电路特性的测试和分析
1. 电压与电流的关系
(a)所示。从相量图可以看出构成了一个电压三角形,(b)所示。各电压有效值之间存在的关系为
(a)相量图(b)电压三角形
RLC串联电路相量图及电压三角形
θ为端口电压与电流之间的相位差,θ的大小主要由电路(负载)的参数,即复阻抗Z决定。
RLC串联电路特性的测试和分析
2. 复阻抗
在关联参考方向下,正弦交流电路中单口无源网络的端口电压相量与电流相量之比,定义为该网络的复阻抗,简称阻抗,记为Z,单位为欧姆(Ω)。
阻抗定义式为
以极坐标表示,即
式中,∣Z∣称为阻抗Z的模,它等于电压与电流有效值的比值;θ称为阻抗Z的幅角,或者称作阻抗角,它就是端口电压与电流之间的相位差。
RLC串联电路特性的测试和分析
2. 复阻抗
阻抗的另一表达式为
阻抗的实部是电阻R,而虚部则是
X是电路中感抗与容抗之差,称电抗。感抗和容抗总是正的,而电抗为一代数量,可正可负。
将电压三角形三条边同时除以电流的有效值,可以得到由电阻、电抗和阻抗组成的三角形,这就是阻抗三角形,。
阻抗三角形