电路上册王培峰主编.pptx
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1、2.正弦稳态电路的分析3.正弦稳态电路的功率分析l 重点:1.阻抗和导纳4.正弦稳态电路的串联谐振5.正弦稳态电路的并联谐振第1页/共111页6-1 阻抗和导纳1.阻抗正弦稳态情况下Z+-无源线性 网络 +-阻抗模阻抗角欧姆定律的相量形式第2页/共111页当无源网络内为单个元件时有Z 可以是实数,也可以是虚数。C+-R+-表明 L+-第3页/共111页2.RLC串联电路KVL:R+-+-+-+-j LLCRuuLuCi+-+-+-+-uR第4页/共111页Z 复阻抗;|Z|复阻抗的模;Z 阻抗角;R 电阻(阻抗的实部);X电抗(阻抗的虚部)。转换关系:或R=|Z|cosZX=|Z|sinZ阻抗
2、三角形|Z|RXZ第5页/共111页分析 R、L、C 串联电路得出(2)L 1/C,X0,Z0,电路为感性,电压超前电流。相量图:一般选电流为参考相量,Z电压三角形j Leq等效电路R+-+-+-(1)Z=R+j(L-1/C)=|Z|Z 为复数,称复阻抗。X第6页/共111页(3)L1/C,X0,Z U=5,分电压大于总电压。相量图注意-3.4第10页/共111页3.导纳正弦稳态情况下导纳模导纳角Y+-无源线性 网络 +-第11页/共111页对同一二端网络:当无源网络内为单个元件时有Y 可以是实数,也可以是虚数。表明 C+-R+-L+-第12页/共111页4.RLC并联电路由KCL:iLCRu
3、iLiC+-iRR+-jL第13页/共111页Y复导纳;|Y|复导纳的模;Y 导纳角;G 电导(导纳的实部);B 电纳(导纳的虚部);转换关系:或G=|Y|cos YB=|Y|sin Y导纳三角形|Y|GBY第14页/共111页(2)C 1/L,B0,Y 0,电路为容性,电流超前电压。相量图:选电压为参考向量,Y分析 R、L、C 并联电路得出:RLC并联电路会出现分电流大于总电流的现象。IB注意(1)Y=G+j(C-1/L)=|Y|Y 为复数,称复导纳。第15页/共111页(3)C1/L,B0,Y0,则 B0,电路吸收功率。p0,0,感性;X0,0,容性。cos 1,纯电阻0,纯电抗平均功率实
4、际上是电阻消耗的功率,亦称为有功功率。表示电路实际消耗的功率,它不仅与电压、电流有效值有关,而且与cos 有关,这是交流和直流的很大区别,主要由于电压、电流存在相位差。结论 一般地,有:0 cos0,表示网络吸收无功功率。lQ0,表示网络发出无功功率。lQ 的大小反映网络与外电路交换功率的速率。是由储能元件L、C的性质决定的电气设备的容量第53页/共111页有功,无功,视在功率的关系:有功功率:P=UIcos 单位:W无功功率:Q=UIsin 单位:var视在功率:S=UI 单位:VASPQ功率三角形第54页/共111页5.R、L、C元件的有功功率和无功功率uiR+-PR=UIcos =UIc
5、os0=UI=I2R=U2/RQR=UIsin =UIsin0=0PL=UIcos =UIcos90=0QL=UIsin =UIsin90=UI=I2XLiuC+-PC=UIcos =UIcos(-90)=0QC=UIsin =UIsin(-90)=-UI=I2XCiuL+-第55页/共111页6.任意阻抗的功率计算PZ=UIcos =I2|Z|cos =I2RQZ=UIsin =I2|Z|sin =I2X I2(XLXC)=QLQCSPQZRX相似三角形(发出无功)uiZ+-第56页/共111页电感、电容的无功补偿作用 t iOuLL发出功率时,C刚好吸收功率,与外电路交换功率为 pL+pC
6、。L、C的无功功率具有互相补偿的作用。t iOuCpLpCLCRuuLuCi+-+-+-第57页/共111页电压、电流的有功分量和无功分量:以感性负载为例RX+_+_+_GB+_第58页/共111页SPQZRX相似三角形IIGIBUURUX第59页/共111页反映电源和负载之间交换能量的速率。无功功率的物理意义:第60页/共111页例3-1 三表法测线圈参数。已知:f=50Hz,且测得U=50V,I=1A,P=30W。解法 1RL+_ZWAV*第61页/共111页解法2 又解法 3 第62页/共111页7.功率因数的提高 设备容量 S(额定)向负载送多少有功功率要由负载的阻抗角决定。P=UIc
7、os=Scos cos =1,P=S=75kWcos =0.7,P=0.7S=52.5kW一般用户:异步电机 空载 cos =0.20.3 满载 cos =0.70.85 荧光灯 cos =0.450.6设备不能充分利用,电流到了额定值,但功率容量还有。功率因数低带来的问题:S75kVA负载第63页/共111页当输出相同的有功功率时,线路上电流大,I=P/(Ucos),线路压降损耗大。12解决办法:(1)高压传输。(2)改进自身设备。(3)并联电容,提高功率因数。i+-uZ第64页/共111页分析12 并联电容后,原负载的电压和电流不变,吸收的有功功率和无功功率不变,即:负载的工作状态不变。但
8、电路的功率因数提高了。特点:LRC+_第65页/共111页并联电容的确定:补偿容量不同全不要求(电容设备投资增加,经济效 果不明显)欠过功率因数又由高变低(性质不同)12第66页/共111页并联电容也可以用功率三角形确定:12PQCQLQ从功率角度看:并联电容后,电源向负载输送的有功功率UIL cos1=UIcos2不变,但是电源向负载输送的无功UIsin2R 时,Q1 UL=UC=QU U(3)谐振时出现过电压第83页/共111页例2-1某收音机输入回路 L=0.3mH,R=10,为收到中央电台560kHz信号,求:(1)调谐电容C值;(2)如输入电压为1.5V,求谐振电流和此时的电容电压。
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