正弦信号与相量

正弦信号三要素:最大值(峰值/振幅/幅值),频率(角频率)、初相角
相位差:初相差(t=0时的相位)。根据其正负将两个正弦信号分为:超前、滞后、同相、反向
有效值:振幅值等于有效值的√2倍(根据积分、做工等效得出,不做证明)

向量表示

复数

首先引入复数
正弦信号与相量
代数型是我们所熟悉的,其加减运算十分便利。但是由于指数特性,乘除运算用指数型和极型更为便利,所以之后用到这两个比较多,在此做一个推导。
可用x轴表示实部,y轴表示虚部
正弦信号与相量

相量

由于正弦信号由三要素决定,能不能把这三要素用复数的方式表示呢?这样一个正弦波就有唯一的表示方法了
这里引入欧拉公式
正弦信号与相量
于是,复数I·m称为电流向量,表示振幅和初相。在此基础上考虑角频率,便可得出正弦信号的相量。
同理有电压向量、有效值相量、振幅相量等。
相量有以下三个规则:

  1. 唯一性规则:相量唯一表示正弦信号
  2. 线性规则:常数可直接带入
  3. 微分规则:时间函数A(t)对时间t的微分=jωA·m

相量模型

将电路模型用相量表示,需要将电流、电压以及电阻元件(电容、电感)用相量表示
正弦信号与相量
当用相量模型表示的电路的时候,需要注意以下值的变换
正弦信号与相量

阻抗

电压相量与电流相量之比
将其换成代数型,其实部为电阻,虚部为电抗
定理:无源二端电路阻抗的模等于电压与电流的有效值之比,阻抗角等于电压与电流的相位差
正弦信号与相量
XL和Xc分别称为感抗和容抗

导纳

阻抗的导数
将导纳变为代数型,实部为电导,虚部为电纳
正弦信号与相量
BL和Bc分别称为感纳和容纳

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