电路的相量模型

电路的相量模型

【相量形式的VCR】  工作于正弦稳态下的线性时不变电阻、电感和,当电压和电流都用相量表示时,电压和电流相量满足的关系,称为相量形式的电压电流关系(VCR)。

【电路元件的相量模型】  根据同频率正弦量运算的相量方法,不难得出各线性时不变电路元件的相量模型如表1所示。

表1  线性时不变电路元件的相量模型

【电路的相量模型】  将正弦稳态电路中各元件(包括正弦)用其相应的相量模型表示,得到电路的相量模型。

【相量法】 在电路相量模型中,根据相量形式的KCL、KVL和VCR,直接列写出相量形式的电路分析方程,这种分析正弦稳态电路的方法称为相量法。

【例1】  图1(a)所示正弦稳态电路中, ,求,并作相量图。

图1   例1图

解  作出图1(a)的相量模型,如图1(b)所示。已知

根据元件的VCR有

根据KCL有

根据各相量写出时间函数

相量图如图1(c)所示,其中的平行四边形表达了电流相量满足的KCL方程。

【例2】 图2(a)所示正弦稳态电路中,交流电压表的读数分别为:V1=30V,V2 =60V,V3=20V。求交流电压表V的读数。

图2  例2图

解 电路的相量模型如图2(b)所示。各电压表的读数为各电压的有效值,但初相未知,可任意指定其中一个相量的初相为零(以其他相量的相位容易确定为原则),称之为参考相量。如指定,则根据元件的VCR有

由KVL得

由此,电压表V的读数为50V。应该注意到。

本例还可通过相量图分析。为了方便,仍设,作出相量图,如图2(c)所示。电压满足的KVL方程,相量图中用相量首尾相连的多边形表示KVL方程。由几何关系可得

,

【相量形式的VCR】  工作于正弦稳态下的线性时不变电阻、电感和,当电压和电流都用相量表示时,电压和电流相量满足的关系,称为相量形式的电压电流关系(VCR)。

【电路元件的相量模型】  根据同频率正弦量运算的相量方法,不难得出各线性时不变电路元件的相量模型如表1所示。

表1  线性时不变电路元件的相量模型

【电路的相量模型】  将正弦稳态电路中各元件(包括正弦)用其相应的相量模型表示,得到电路的相量模型。

【相量法】 在电路相量模型中,根据相量形式的KCL、KVL和VCR,直接列写出相量形式的电路分析方程,这种分析正弦稳态电路的方法称为相量法。

【例1】  图1(a)所示正弦稳态电路中, ,求,并作相量图。

图1   例1图

解  作出图1(a)的相量模型,如图1(b)所示。已知

根据元件的VCR有

根据KCL有

根据各相量写出时间函数

相量图如图1(c)所示,其中的平行四边形表达了电流相量满足的KCL方程。

【例2】 图2(a)所示正弦稳态电路中,交流电压表的读数分别为:V1=30V,V2 =60V,V3=20V。求交流电压表V的读数。

图2  例2图

解 电路的相量模型如图2(b)所示。各电压表的读数为各电压的有效值,但初相未知,可任意指定其中一个相量的初相为零(以其他相量的相位容易确定为原则),称之为参考相量。如指定,则根据元件的VCR有

由KVL得

由此,电压表V的读数为50V。应该注意到。

本例还可通过相量图分析。为了方便,仍设,作出相量图,如图2(c)所示。电压满足的KVL方程,相量图中用相量首尾相连的多边形表示KVL方程。由几何关系可得

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