第5章阻抗测量.ppt
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1、第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量第五章 阻抗测量5.1 概概 述述5.2 电阻的测量电阻的测量5.3 电感、电容的测量电感、电容的测量第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量5.1 概 述一、阻抗定义及其表示方法第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量 式中R和X分别为阻抗的电阻分量和电抗分量,和 。分别称为阻抗模和阻抗角。阻抗两种坐标形式的转换关系为和第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量导纳Y是阻抗Z的倒数,即其中第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量 分别为导纳Y的电导分量和电纳分量。导纳的极坐标形式为式中 和 分别称为导纳模和导纳角。第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量二、电阻器、电感器和电容器的基本特性 一个实际的
2、元件,如电阻器、电容器和电感器,都不可能是理想的,存在着寄生电容、寄生电感和损耗。也就是说,一个实际的R、L、C元件都含有三个参量:电阻、电感和电容。表511分别画出了电阻器、电感器和电容器在考虑各种因素时的等效模型和等效阻抗第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量将电感线圈接于直流电源并达到稳态时,则可视为电阻。如接于频率不高的交流电源时,则可视为理想电感L和损耗电阻rL的串联;当频率继续增高时,仍可将其视为L和rL的串联,但因Cf的作用,等效的rL和L将随频率而变;当频率很高时,Cf的作用显著,可视为电感和电容的并联。1电感线圈第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量固有角频率第第5 5章章 阻抗测量阻抗
3、测量当 时,Ldx为正值,这时电感线圈呈感抗;当ff0L时,Ldx为负值,这时呈容抗;当f=f0L(严格地说,f f0L)时,Ldx=0,这时为一纯电阻 由于Cf及rL均很小,故为高阻。当ff0L时,由式(5.4)可知,Rdx及Ldx均随频率的增高而增高。第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量2电容器a)电容器的等效电路 b)低频等效电路 c)高频等效电路图5.3 电容器的等效电路介质损耗电阻Rj由引线、接头、高频趋肤效应等产生的损耗电阻R电流作用下因磁通引起的电感L0。第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量当频率较低时,R和L0的影响可以忽略,电容器的等效电路可以简化为如图53(b)所示的电路,当频率很
4、高时,Rj的影响比R的影响小得多,L0的影响不可忽略,这时的等效电路如图5.3(c)所示,相当于一个LC串联谐振电路。如令 为固有谐振频率,当ff0C时,电容器呈感抗。第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量 一个实际的电阻器,在高频情况下,既要考虑其引线电感,同时又必须考虑其分布电容,故其模型如图所示。其等效阻抗为3电阻器 第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量令 为其固有谐振频率 当ff0R时,等效电路呈容性。第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量表5.11第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量 通常用品质因数Q来衡量电
5、感器、电容器以及谐振电路的质量,其定义为 对电感器而言,若只考虑导线的损耗,电感器的模型如表5.11中的22所示,其品质因数4Q值式中I和T分别为正弦电流的有效值和周期。第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量 对电容器而言,若仅考虑介质损耗及泄漏等因数,其等效模型如表5.1l中的32所示。其等效导纳为 ,品质因数为第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量 上式中的U和T分别为电容器两端正弦电压的有效值和周期。在实际应用中,常用损耗角 和损耗因数D来衡量 其质量。损耗因数定义为把导纳Y画在复平面上,如图5-5所示,图中 画出了损耗角 ,其正切为第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量a)并联等效电路 b)串联等效电路
6、 c)图a)所示电路的矢量图 d)图b)所示电路的矢量图图5.5 有损耗电容器的等效电路及矢量图对于无损耗理想电容器,而有损耗时则q 90。损耗角d=90-q,电容器的损耗越大,则d也越大,其值由介质的特性所决定。一般d l,故tandd。的相位差为q=90 第第5 5章章 阻抗测量阻抗测量 从上述讨论中可以看出,只是在某些特定条件下,电阻器、电感器和电容器才能看成理想元件。一般情况下,它们都随所加的电流、电压、频率、温度等因素而变化。因此,在测量阻抗时,必须使得测量条件尽可能与实际工作条件接近,否则,测得的结果将会有很大的误差,甚至是错误的结果。三、阻抗的测量特点和方法阻抗的测量特点和方法
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