阻抗串联电路如图3-23所示,根据相量形式的KVL(基尔霍夫电压定律)可得,
由上式得知: Z = Z 1 + Z 2 + Z 3 (3-33)
Z 为全电路的等效阻抗,它等于各复阻抗之和。
如果把各阻抗用 R 与 X 串联来表示,
即 Z 1 = R 1 +j X 1 , Z 2 = R 2 +j X 2 , Z 3 = R 3 +j X 3
则 Z =( R 1 + R 2 + R 3 )+j( X 1 + X 2 + X 3 )= R +j X
式中 R = R 1 + R 2 + R 3 , X = X 1 + X 2 + X 3
因此,串联阻抗的等效电阻等于各电阻之和,等效电抗等于各电抗的代数和。故等效阻抗的模为
图3-23 阻抗串联电路
阻抗角为
阻抗串联时的分压公式:
其公式与直流电路相似,所不同的是电压、电流均为相量, Z 为复数。
【例3.7】 设三个复阻抗串联电路如图3-23所示。已知 Z 1 =5+j10Ω, Z 2 =10-j15Ω, Z 3 =-j9Ω,电源电压 ,试求等效复阻抗 Z ,电流 I ·和电压 、 、 ,并画出相量图。
解: 复阻抗 Z = Z 1 + Z 2 + Z 3 =(5+j10+10-j15-j9)Ω
相量图如图3-24所示。
图3-24 相量图
阻抗并联电路如图3-25所示,根据相量形式的KCL(基尔霍夫电流定律)得
由上式得知:
几个复阻抗并联时,全电路的等效复阻抗的倒数等于各复阻抗的倒数之和。
若用导纳表示,则为 Y = Y 1 + Y 2 + Y 3 (3-35)
图3-25 阻抗并联电路
也就是说,几个复导纳并联时,等效复导纳等于各复导纳之和。当两个复阻抗并联时,其等效阻抗也可用下式计算:
【例3.8】 电路如图3-26a所示。已知 R 1 =3Ω, X L =4Ω, X C =2Ω, R 3 =10Ω, U =200°V,试求电路的等效复阻抗,总电流 I ·和支路电流 、 、 ,并画出相量图。
解:
图3-26 电路相量图
a)电路 b)相量图
相量图如图3-26b所示。
阻抗混联的电路的分析方法可按照直流电路的方法进行。
【例3.9】 在图3-27中,已知 R =10Ω, L =40mH, C =10μf, R 1 =50Ω, , ω =1000rad/s,试求各支路电流。
图3-27 例3.9图
解: (1)首先计算全电路的等效阻抗 Z
(2)计算电路总电流
(3)利用分流公式计算各支路电流
或
从上例可以看出,阻抗串、并联交流电路的计算与直流电路的电阻串、并联方法相同,所不同的是电阻用复阻抗来代替,电压、电流用相量代替,且计算比较复杂。可借助于函数计算器中的复数计算(CPLX)功能来进行。