電工與電子技術(shù)電子商務(wù)電子課件chapter10 正弦穩(wěn)態(tài)電路分析ppt

1、電子課件chapter10 正弦穩(wěn)態(tài)電路分析第十章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 2. 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析；3. 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率分析； 重點(diǎn)：1. 阻抗和導(dǎo)納；第十章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 10.1 阻抗和導(dǎo)納1. 阻抗正弦穩(wěn)態(tài)情況下Z+-無源線性+-單位：阻抗模阻抗角歐姆定律的相量形式10.1 阻抗和導(dǎo)納當(dāng)無源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個(gè)元件時(shí)有：R+-Z可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)C+-L+-10.1 阻抗和導(dǎo)納2. RLC串聯(lián)電路由KVL：LCRuuLuCi+-+-+-+-uRj LR+-+-+-+-10.1 阻抗和導(dǎo)納Z 復(fù)阻抗；R電阻(阻抗的實(shí)部)；X電抗(阻抗的虛部)； |Z|復(fù)阻抗的模；z 阻抗角。轉(zhuǎn)換關(guān)系

2、：或R=|Z|coszX=|Z|sinz阻抗三角形|Z|RXjz10.1 阻抗和導(dǎo)納分析 R、L、C 串聯(lián)電路得出：（1）Z=R+j(wL-1/wC)=|Z|jz為復(fù)數(shù)，故稱復(fù)阻抗（2）wL 1/wC ，X0， j z0，電路為感性，電壓領(lǐng)先電流；相量圖：選電流為參考向量，三角形UR 、UX 、U 稱為電壓三角形，它和阻抗三角形相似。即zUXj LR+-+-+-等效電路10.1 阻抗和導(dǎo)納wL1/wC， X0， jz U=5，分電壓大于總電壓。-3.4相量圖注10.1 阻抗和導(dǎo)納3. 導(dǎo)納正弦穩(wěn)態(tài)情況下Y+-無源線性+-單位：S導(dǎo)納模導(dǎo)納角10.1 阻抗和導(dǎo)納對(duì)同一二端網(wǎng)絡(luò):當(dāng)無源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個(gè)

3、元件時(shí)有：R+-C+-L+-Y可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)10.1 阻抗和導(dǎo)納4. RLC并聯(lián)電路由KCL：iLCRuiLiC+-iRj LR+-10.1 阻抗和導(dǎo)納Y 復(fù)導(dǎo)納；G電導(dǎo)(導(dǎo)納的實(shí)部)；B電納(導(dǎo)納的虛部)； |Y|復(fù)導(dǎo)納的模；y導(dǎo)納角。轉(zhuǎn)換關(guān)系：或G=|Y|cosyB=|Y|siny導(dǎo)納三角形|Y|GB y10.1 阻抗和導(dǎo)納（1）Y=G+j(wC-1/wL)=|Y|jy 為復(fù)數(shù)，故稱復(fù)導(dǎo)納；（2）wC 1/wL ，B0， y0，電路為容性，電流超前電壓相量圖：選電壓為參考向量，y分析 R、L、C 并聯(lián)電路得出：三角形IG 、IB、I 稱為電流三角形，它和導(dǎo)納三角形相似。即RLC并

4、聯(lián)電路同樣會(huì)出現(xiàn)分電流大于總電流的現(xiàn)象IB10.1 阻抗和導(dǎo)納wC1/wL ，B0， y0，則B0, 電路吸收功率；p0, j 0 , 感性，X0, j 0，表示網(wǎng)絡(luò)吸收無功功率；Q0，表示網(wǎng)絡(luò)發(fā)出無功功率。Q 的大小反映網(wǎng)絡(luò)與外電路交換功率的大小。是由儲(chǔ)能元件L、C的性質(zhì)決定的10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率有功功率，無功功率，視在功率的關(guān)系：有功功率: P=UIcosj 單位：W無功功率: Q=UIsinj 單位：var視在功率: S=UI 單位：VAjSPQ功率三角形10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率5. R、L、C元件的有功功率和無功功率uiR+-PR =UIcos =UIcos0 =UI=I2

5、R=U2/RQR =UIsin =UIsin0 =0iuL+-PL=UIcos =UIcos90 =0QL =UIsin =UIsin90 =UI=I2XLiuC+-PC=UIcos =UIcos(-90)=0QC =UIsin =UIsin (-90)= -UI= I2XC10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率 任意阻抗的功率計(jì)算：uiZ+-PZ =UIcos =I2|Z|cos =I2RQZ =UIsin =I2|Z|sin =I2X I2(XL-XC)=QLQCjSPQjZRX相似三角形(發(fā)出無功)10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率電感、電容的無功補(bǔ)償作用LCRuuLuCi+-+-+- t i0uL當(dāng)L

6、發(fā)出功率時(shí)，C剛好吸收功率，則與外電路交換功率為pL+pC。因此，L、C的無功具有互相補(bǔ)償?shù)淖饔谩?t i0uCpLpC10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率 電壓、電流的有功分量和無功分量：(以感性負(fù)載為例)RX+_+_+_GB+_10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率jSPQjZRX相似三角形jIIGIBjUURUX10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率反映電源和負(fù)載之間交換能量的速率。無功的物理意義:例10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率例 三表法測線圈參數(shù)。已知f=50Hz，且測得U=50V，I=1A，P=30W。解RL+_ZVAW*方法一10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率方法二 又方法三10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率已知：電動(dòng)機(jī)

7、 PD=1000W，功率因數(shù)為0.8，U=220V，f =50Hz，C =30F。 求負(fù)載電路的功率因數(shù)。+_DC例解10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率6. 功率因數(shù)提高設(shè)備容量 S (額定)向負(fù)載送多少有功要由負(fù)載的阻抗角決定。P=UIcos=ScosjS1000kVA負(fù)載cosj =1, P=S=1000kWcosj =0.6, P=0.6S=600kW一般用戶： 異步電機(jī) 空載 cosj =0.20.3 滿載 cosj =0.70.85 日光燈 cosj =0.450.6 (1) 設(shè)備不能充分利用，電流到了額定值，但功率容量還有； 功率因數(shù)低帶來的問題：sinj =0.8, Q=0.8S=80

8、0kvar電源還需提供無功功率10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率(2) 當(dāng)輸出相同的有功功率時(shí)，線路上電流大， I=P/(Ucos)，線路壓降損耗大。i+-uZj1j2解決辦法： （1）高壓傳輸 （2）改進(jìn)自身設(shè)備 （3）并聯(lián)電容，提高功率因數(shù) 。 10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率分析j1j2LRC+_ 并聯(lián)電容后，原負(fù)載的電壓和電流不變，吸收的有功功率和無功功率不變，即：負(fù)載的工作狀態(tài)不變。但電路的功率因數(shù)提高了。特點(diǎn)：10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率并聯(lián)電容的確定：補(bǔ)償容量不同全不要求(電容設(shè)備投資增加,經(jīng)濟(jì)效果不明顯)欠過使功率因數(shù)又由高變低(性質(zhì)不同)j1j210.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率并聯(lián)電容也可

9、以用功率三角形確定：j1j2PQCQLQ從功率這個(gè)角度來看 :并聯(lián)電容后，電源向負(fù)載輸送的有功UIL cos1=UI cos2不變，但是電源向負(fù)載輸送的無功UIsin2UILsin1減少了，減少的這部分無功就由電容“產(chǎn)生”來補(bǔ)償，使感性負(fù)載吸收的無功不變，而功率因數(shù)得到改善。10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率已知：f=50Hz, U=220V, P=10kW, cosj1=0.6，要使功率因數(shù)提高到0.9 , 求并聯(lián)電容C，并聯(lián)前后電路的總電流各為多大？例解LRC+_未并電容時(shí)：并聯(lián)電容后：10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率若要使功率因數(shù)從0.9再提高到0.95 , 試問還應(yīng)增加多少并聯(lián)電容，此時(shí)電路的總

10、電流是多大？解顯然功率因數(shù)提高后，線路上總電流減少，但繼續(xù)提高功率因數(shù)所需電容很大，增加成本，總電流減小卻不明顯。因此一般將功率因數(shù)提高到0.9即可。10.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率第十章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 10.5 復(fù)功率1. 復(fù)功率負(fù)載+_定義：復(fù)功率也可表示為：10.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的復(fù)功率（3）復(fù)功率滿足守恒定理：在正弦穩(wěn)態(tài)下，任一電路的所 有支路吸收的復(fù)功率之和為零。即2.結(jié)論（1） 是復(fù)數(shù)，而不是相量，它不對(duì)應(yīng)任意正弦量；（2） 把P、Q、S聯(lián)系在一起它的實(shí)部是平均功率，虛部 是無功功率，模是視在功率，輻角是功率因數(shù)角；10.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的復(fù)功率電路如圖，求各支路的復(fù)功率。例 +

11、_100o A10Wj25W5W-j15W解一10.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的復(fù)功率解二10.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的復(fù)功率第十章 正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析 10.6 最大功率傳輸ZLZi+-Zi= Ri + jXi， ZL= RL + jXL負(fù)載有源網(wǎng)絡(luò)等效電路10.6 最大功率傳輸討論正弦電流電路中負(fù)載獲得最大功率Pmax的條件。(1) ZL= RL + jXL可任意改變 (a) 先設(shè)RL不變，XL改變顯然，當(dāng)Xi + XL=0，即XL =-Xi時(shí)，P獲得最大值(b) 再討論RL改變時(shí)，P的最大值當(dāng) RL= Ri 時(shí)，P獲得最大值綜合(a)、(b)，可得負(fù)載上獲得最大功率的條件是：ZL= Zi*RL= RiXL =-Xi最佳匹配共軛匹配10.6 最大功率傳輸(2) 若ZL= RL + jXL只允許XL改變 獲得最大功率的條件是：Xi + XL=0，即 XL =-Xi 最大功率為(3) 若ZL= RL為純電阻負(fù)載獲得的功率為：電路中的電流為：模匹配10.6 最大功率傳輸電路如圖，求（1）RL=5時(shí)其消耗的功率；（2）RL=?能獲得最大功率，并求最大功