单相正弦交流电路精选PPT.ppt

关于单相正弦交流电路第1页，讲稿共107张，创作于星期日vv理解正弦交流电的幅值与有效值、频率与理解正弦交流电的幅值与有效值、频率与周期、初相与相位差等特征量和相量表示周期、初相与相位差等特征量和相量表示法法vv掌握用相量图和相量关系式分析和计算简单掌握用相量图和相量关系式分析和计算简单正弦交流电路的方法正弦交流电路的方法vv掌握正弦交流电路的有功功率、无功功率、掌握正弦交流电路的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数的含义和计算视在功率、功率因数的含义和计算vv了解正弦交流电路的瞬时功率和提高功率因了解正弦交流电路的瞬时功率和提高功率因数的方法及意义数的方法及意义vv了解正弦交流电路的频率特性、串联谐振和了解正弦交流电路的频率特性、串联谐振和并联谐振的条件与特征并联谐振的条件与特征学习要点学习要点第4章 单相正弦电路分析第2页，讲稿共107张，创作于星期日第4章 单相正弦电路分析vv4.1正弦交流电的基本概念正弦交流电的基本概念vv4.2正弦交流电的相量分析正弦交流电的相量分析vv4.3单一参数的交流电路单一参数的交流电路vv4.4RLC串联的交流电路串联的交流电路vv4.5RLC并联的交流电路并联的交流电路vv4.6功率因数的提高功率因数的提高vv4.7谐振谐振第3页，讲稿共107张，创作于星期日4.1正弦交流电的基本概念随时间按正弦规律变化的电压、电流称随时间按正弦规律变化的电压、电流称为正弦电压和正弦电流。表达式为：为正弦电压和正弦电流。表达式为：正弦电流动势的表正弦电流动势的表达式：达式：第4页，讲稿共107张，创作于星期日正弦电压和电流正弦电压和电流实际方向和参考方向一致实际方向和参考方向相反 正半周正半周实际方向和参考方向一致实际方向和参考方向一致负半周负半周实际方向和参考方向相反实际方向和参考方向相反 正弦交流电的电压和电流是按照正弦规律周期性变化的。正弦交流电的电压和电流是按照正弦规律周期性变化的。第5页，讲稿共107张，创作于星期日振幅角频率振幅振幅振幅振幅、角频率角频率角频率角频率和和初相初相初相初相称为正弦量的的三要素。称为正弦量的的三要素。相位初相角:简称初相波形波形4.1.1正弦量的三要素正弦量的三要素正弦波的特征表现在变化的快慢、大小及初始值三个方面，正弦波的特征表现在变化的快慢、大小及初始值三个方面，因此，正弦交流电包含三个要素，即频率、幅值和初相位。因此，正弦交流电包含三个要素，即频率、幅值和初相位。第6页，讲稿共107张，创作于星期日角频率角频率角频率角频率：正弦量单位时间内变化的正弦量单位时间内变化的弧度数弧度数角频率与周期及频率的关系：角频率与周期及频率的关系：周期周期周期周期T T：正弦量完整变化一周所需要的时间，：正弦量完整变化一周所需要的时间，（s s）频率频率频率频率f f：正弦量在单位时间内变化的周数。正弦量在单位时间内变化的周数。周期与频率的关系：周期与频率的关系：（Hz）（rad/srad/s）*无线通信频率：无线通信频率：无线通信频率：无线通信频率：30 kHz 30GMHz30 kHz 30GMHz*电网频率：电网频率：电网频率：电网频率：我国我国我国我国 50 Hz 50 Hz，美国，美国，美国，美国 、日本、日本、日本、日本 60 Hz60 Hz*高频炉频率：高频炉频率：高频炉频率：高频炉频率：200 300 kHZ200 300 kHZ*中频炉频率：中频炉频率：中频炉频率：中频炉频率：500 8000 Hz500 8000 HziOT T第7页，讲稿共107张，创作于星期日4.1.2相位差相位差相位相位：正弦量表达式中的角度：正弦量表达式中的角度初相初相：t=0时的相位时的相位相位差相位差：两个同频率正弦量的相位之差，其值等：两个同频率正弦量的相位之差，其值等于它们的初相之差。如于它们的初相之差。如相位差为：相位差为：第8页，讲稿共107张，创作于星期日第9页，讲稿共107张，创作于星期日注意：注意：相位是一个相对的量。因此讨论相位问题必须设定相相位是一个相对的量。因此讨论相位问题必须设定相位的参考。一般常以激励信号位的参考。一般常以激励信号为参考相位，令其初相位为参考相位，令其初相位为零。为零。由于正弦稳态分析时，电路中的激励和响应由于正弦稳态分析时，电路中的激励和响应是同频率的正弦时间函数，因此分析电路时，是同频率的正弦时间函数，因此分析电路时，表示各表示各正弦电流正弦电流(或电压或电压)特征的是其有效值和初相位。特征的是其有效值和初相位。两同频率的正弦量之间的相位差为常数，两同频率的正弦量之间的相位差为常数，与计时的选择起点无关。与计时的选择起点无关。不同频率的正弦量比较无意义。不同频率的正弦量比较无意义。第10页，讲稿共107张，创作于星期日 瞬时值瞬时值正弦量在任一瞬时的值；一般用小写表示，正弦量在任一瞬时的值；一般用小写表示，如如i ,u u,e e。最大值最大值 瞬时值中最大的值，又称为幅值，或称峰值。瞬时值中最大的值，又称为幅值，或称峰值。一般用带下标一般用带下标m m的大写字母表示，的大写字母表示，如如Um,Um,Im Im,Em Em。有效值有效值有效值是正弦交流电的一个等效电压有效值是正弦交流电的一个等效电压(电流电流)值。值。它是指它是指让周期电流让周期电流i和直流电流和直流电流I分别通过两个阻值相等的电阻分别通过两个阻值相等的电阻R，如果在相同的时间如果在相同的时间T内，两个电阻消耗的能量相等，则称该直流电流内，两个电阻消耗的能量相等，则称该直流电流I的值为周期电流的值为周期电流i的有效值。的有效值。4.1.3瞬时值、最大值和瞬时值、最大值和有效值有效值根据有效值的定义有：根据有效值的定义有：周期电流的有效值为：周期电流的有效值为：第11页，讲稿共107张，创作于星期日对于正弦电流，因对于正弦电流，因所以所以正弦电流的有效值正弦电流的有效值为：为：同理，同理，正弦电压的有效值正弦电压的有效值为：为：第12页，讲稿共107张，创作于星期日4.2正弦交流电的相量分析瞬时值表达式瞬时值表达式前两种不便于运算，前两种不便于运算，相量法是求解正弦稳态电路的简单方法，相量法是求解正弦稳态电路的简单方法，故故重点介绍相量表示法。重点介绍相量表示法。波形图波形图 .正弦量的表示方法正弦量的表示方法正弦量的表示方法正弦量的表示方法重点重点必须必须必须必须小写小写小写小写相量相量uO第13页，讲稿共107张，创作于星期日2.2.2.2.正弦量用旋转有向线段表示正弦量用旋转有向线段表示正弦量用旋转有向线段表示正弦量用旋转有向线段表示设正弦量设正弦量:若若:有向线段长度有向线段长度=有向线段以速度有向线段以速度 按逆时针方向旋转按逆时针方向旋转则则:该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示相应时该旋转有向线段每一瞬时在纵轴上的投影即表示相应时刻正弦量的瞬时值。刻正弦量的瞬时值。有向线段与横轴夹角有向线段与横轴夹角=初相位初相位u0 xyOO第14页，讲稿共107张，创作于星期日+j+1Abar03.3.正弦量的相量表示正弦量的相量表示正弦量的相量表示正弦量的相量表示复数表示形式复数表示形式设设A为复数为复数:(1)代数式代数式A=a+jb复数的模复数的模复数的辐角复数的辐角实质：用复数表示正弦量实质：用复数表示正弦量实质：用复数表示正弦量实质：用复数表示正弦量式中式中:(2)(2)三角式三角式三角式三角式由欧拉公式由欧拉公式:第15页，讲稿共107张，创作于星期日(3)指数式指数式可得可得:设正弦量设正弦量:相量相量:表示正弦量的复数称相量表示正弦量的复数称相量电压的有效值相量电压的有效值相量(4)极坐标极坐标式式相量表示相量表示:相量的模相量的模=正弦量的有效值正弦量的有效值相量辐角相量辐角=正弦量的初相角正弦量的初相角第16页，讲稿共107张，创作于星期日电压的幅值相量电压的幅值相量电压的幅值相量电压的幅值相量相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。相量只是表示正弦量，而不等于正弦量。注意注意:？=只有正弦量才能用相量表示，只有正弦量才能用相量表示，只有正弦量才能用相量表示，只有正弦量才能用相量表示，非正弦量不能用相量表示。非正弦量不能用相量表示。只有只有同频率同频率的正弦量才能画在同一相量图上。的正弦量才能画在同一相量图上。相量的模相量的模=正弦量的最大值正弦量的最大值相量辐角相量辐角=正弦量的初相角正弦量的初相角或：或：第17页，讲稿共107张，创作于星期日相量的书写方式相量的书写方式相量的书写方式相量的书写方式 模模用最大值表示用最大值表示 ，则用符号：，则用符号：相量的两种表示形式相量的两种表示形式相量的两种表示形式相量的两种表示形式相量图相量图:把相量表示在复平面的图形把相量表示在复平面的图形 实际应用中，模多采用有效值，符号：实际应用中，模多采用有效值，符号：可不画坐标轴可不画坐标轴如：已知如：已知则则或或相量式相量式:第18页，讲稿共107张，创作于星期日？正误判断正误判断1.1.已知：已知：已知：已知：？有效值有效值？3.已知：已知：复数复数瞬时值瞬时值j45？最大值最大值？负号负号2.已知：已知：4.已知：已知：第19页，讲稿共107张，创作于星期日有效值相量和振幅相量的关系：有效值相量和振幅相量的关系：第20页，讲稿共107张，创作于星期日例：例：求求i=i1+i2解：解：相量图：相量图：第21页，讲稿共107张，创作于星期日小结一、正弦量常用的表示方法:三角函数式,旋转矢量,复数表示。二、正弦量为什么必须用矢量或复数(即相量)表示?因为正弦交流量不仅有大小而且有相位参数,要同时表示出这二个参数必须采用矢量或复数。三、这种表示方法的优点是什么?可以简化正弦交流电路的分析第22页，讲稿共107张，创作于星期日 特征电阻元件电感元件电容元件参数定义电压电流关系能量元件4.3单一参数正弦交流电路单一参数正弦交流电路回顾回顾回顾回顾第23页，讲稿共107张，创作于星期日1.1.电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系设设大小关系：大小关系：大小关系：大小关系：相位关系相位关系相位关系相位关系：u u、i i 相位相同相位相同相位相同相位相同根据欧姆定律根据欧姆定律:频率相同频率相同频率相同频率相同相位差相位差：相量图相量图4.3.1 电阻元件的交流电路电阻元件的交流电路Ru+_相量式：相量式：第24页，讲稿共107张，创作于星期日2.2.功率关系功率关系功率关系功率关系(1)瞬时功率瞬时功率p：瞬时电压与瞬时电流的乘积瞬时电压与瞬时电流的乘积小写小写结论结论:（耗能元件）（耗能元件）,且随时间变化。且随时间变化。pituOtpOiu第25页，讲稿共107张，创作于星期日瞬时功率在一个周期内的平均值瞬时功率在一个周期内的平均值瞬时功率在一个周期内的平均值瞬时功率在一个周期内的平均值 大写大写(2)(2)平均功率平均功率平均功率平均功率(有功功率有功功率有功功率有功功率)P P单位单位:瓦（瓦（W）PRu+_pptO注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。第26页，讲稿共107张，创作于星期日第27页，讲稿共107张，创作于星期日基本基本关系式：关系式：频率相同频率相同频率相同频率相同U=I L电压超前电流电压超前电流电压超前电流电压超前电流9090 相位差相位差1.1.电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系电压与电流的关系4.3.2 电感元件的交流电路电感元件的交流电路设：设：+-eL+-Lutu iiO第28页，讲稿共107张，创作于星期日或或则则:感抗感抗感抗感抗()()()()电感L具有通直阻交的作用直流：直流：f=0,XL=0，电感，电感L视为视为短路短路定义：定义：有效值有效值:交流：交流：fXL第29页，讲稿共107张，创作于星期日感抗感抗感抗感抗X XL L是频率的函数是频率的函数是频率的函数是频率的函数可得相量式：可得相量式：可得相量式：可得相量式：电感电路复数形式的欧姆定律电感电路复数形式的欧姆定律电感电路复数形式的欧姆定律电感电路复数形式的欧姆定律相量图相量图超前超前根据：根据：则：则：O第30页，讲稿共107张，创作于星期日2.2.功率关系功率关系功率关系功率关系(1)(1)瞬时功率瞬时功率瞬时功率瞬时功率(2)(2)平均功率平均功率平均功率平均功率L L是非耗是非耗能元件能元件第31页，讲稿共107张，创作于星期日储能储能储能储能p0分析：分析：瞬时功率瞬时功率 ：ui+-ui+-ui+-ui+-+p0p0充电充电充电充电p0充电充电充电充电pXC时，0，u超前i呈感性当XLXC时，0感性感性)XL XC参考相量参考相量由电压三角形可得由电压三角形可得:电压电压三角形三角形(0容性容性)XL XCRjXL-jXC+_+_+_+_第48页，讲稿共107张，创作于星期日由相量图可求得:2)2)相量图相量图相量图相量图由阻抗三角形：电压电压三角形三角形阻抗阻抗三角形三角形第49页，讲稿共107张，创作于星期日2.2.功率关系功率关系功率关系功率关系储能元件上储能元件上的瞬时功率的瞬时功率耗能元件上耗能元件上的瞬时功率的瞬时功率在每一瞬间在每一瞬间在每一瞬间在每一瞬间,电源提供的功率一部分被电源提供的功率一部分被电源提供的功率一部分被电源提供的功率一部分被耗能元件消耗掉耗能元件消耗掉耗能元件消耗掉耗能元件消耗掉,一部分与储能元件进一部分与储能元件进一部分与储能元件进一部分与储能元件进行能量交换。行能量交换。行能量交换。行能量交换。(1)(1)瞬时功率瞬时功率瞬时功率瞬时功率设：设：RLC+_+_+_+_第50页，讲稿共107张，创作于星期日(2)(2)平均功率平均功率平均功率平均功率P P（有功功率）（有功功率）（有功功率）（有功功率）单位单位:W总电压总电流u与i的夹角coscos 称为功称为功率因数，用来率因数，用来衡量对电源的衡量对电源的利用程度。利用程度。第51页，讲稿共107张，创作于星期日(3)(3)无功功率无功功率无功功率无功功率Q Q单位：单位：var总电压总电流u与i的夹角根据电压三角形可得：根据电压三角形可得：电阻消耗电阻消耗的电能的电能根据电压三角形可得：根据电压三角形可得：电感和电电感和电容与电源容与电源之间的能之间的能量互换量互换第52页，讲稿共107张，创作于星期日(4)(4)视在功率视在功率视在功率视在功率 S S电路中总电压与总电流有效值的乘积。电路中总电压与总电流有效值的乘积。单位：单位：VA注：注：SNUN IN 称为发电机、变压器称为发电机、变压器等供电设备的容等供电设备的容量，可用来衡量发电机、变压器可能提供的最大有功功量，可用来衡量发电机、变压器可能提供的最大有功功率。率。P、Q、S都不是正弦量，不能用相量表示。都不是正弦量，不能用相量表示。第53页，讲稿共107张，创作于星期日阻抗三角形、电压三角形、功率三角形SQP将电压三角形的有效值同除将电压三角形的有效值同除I得到阻抗三角形得到阻抗三角形将电压三角形的有效值同乘将电压三角形的有效值同乘I得到功率三角形得到功率三角形R第54页，讲稿共107张，创作于星期日例例1：已知已知:求求:(1)电流的有效值电流的有效值I与瞬时值与瞬时值i;(2)各部分电压的有效各部分电压的有效值与瞬时值；值与瞬时值；(3)作相量图；作相量图；(4)有功功率有功功率P、无功功率、无功功率Q和视在功率和视在功率S。在在RLC串联交流电路中，串联交流电路中，解：解：第55页，讲稿共107张，创作于星期日(1)(2)方法方法方法方法1 1：第56页，讲稿共107张，创作于星期日方法方法方法方法1 1：通过计算可看出：通过计算可看出：而是而是(3)相量图相量图(4)或或第57页，讲稿共107张，创作于星期日(4)或或呈容性呈容性方法方法方法方法2 2：复数运算：复数运算：复数运算：复数运算解：解：第58页，讲稿共107张，创作于星期日例例例例2 2：已知已知:在在RC串联交流电路中，串联交流电路中，解：解：输入电压输入电压(1)求输出电压求输出电压U2，并讨论输入和输出电压之间并讨论输入和输出电压之间的大小和相位关系的大小和相位关系(2)当将电容当将电容C改为改为时时,求求(1)中各项；中各项；(3)当将频率改为当将频率改为4000Hz时时,再求再求(1)中各项。中各项。RC+_+_方法方法1：(1)第59页，讲稿共107张，创作于星期日大小和相位关系大小和相位关系比比超前超前方法方法方法方法2 2：复数运算：复数运算：复数运算：复数运算解：设解：设第60页，讲稿共107张，创作于星期日方法方法方法方法3 3：相量图：相量图：相量图：相量图解：设解：设(2)第61页，讲稿共107张，创作于星期日（3）大小和相位关系大小和相位关系比比超前超前从本例中可了解两个实际问题：从本例中可了解两个实际问题：从本例中可了解两个实际问题：从本例中可了解两个实际问题：(1)串联电容串联电容C可起到隔直通交的作用可起到隔直通交的作用(只要选只要选择择合适的合适的C，使，使)(2 2)RCRC串联电路也是一种移相电路，串联电路也是一种移相电路，串联电路也是一种移相电路，串联电路也是一种移相电路，改变改变改变改变C C、R R或或或或 f f 都都都都可达到移相的目的可达到移相的目的可达到移相的目的可达到移相的目的。第62页，讲稿共107张，创作于星期日4.5 R、L、C并联及复导纳并联及复导纳分流公式：分流公式：分流公式：分流公式：对于阻抗模一般对于阻抗模一般注意：注意：+-+-通式通式:第64页，讲稿共107张，创作于星期日例例例例2:2:解解:同理：同理：+-有两个阻抗有两个阻抗它们并联接在它们并联接在的电源上的电源上;求求:和和并作相量图。并作相量图。第65页，讲稿共107张，创作于星期日相量图相量图注意：注意：或或第66页，讲稿共107张，创作于星期日导纳：阻抗的倒数导纳：阻抗的倒数当并联支路较多时，计算等效阻抗比较麻烦，因此当并联支路较多时，计算等效阻抗比较麻烦，因此常应用导纳计算。常应用导纳计算。如：如：导纳导纳:+-第67页，讲稿共107张，创作于星期日导纳导纳:称为该支路的电导称为该支路的电导称为该支路的感纳称为该支路的感纳称为该支路的容纳称为该支路的容纳称为该支路的导纳模称为该支路的导纳模（单位：西门子单位：西门子单位：西门子单位：西门子S S）+-第68页，讲稿共107张，创作于星期日导纳导纳:称为该支路电流与电压之称为该支路电流与电压之间的相位差间的相位差同理：同理：通式通式:+-同阻抗串联同阻抗串联形式相同形式相同第69页，讲稿共107张，创作于星期日用导纳计算并联交流电路时用导纳计算并联交流电路时例例3用导纳计算用导纳计算例例2+-第70页，讲稿共107张，创作于星期日例例3:用导纳计算用导纳计算例例2+-注意：导纳计算的方法适用于多支路并联的电路注意：导纳计算的方法适用于多支路并联的电路注意：导纳计算的方法适用于多支路并联的电路注意：导纳计算的方法适用于多支路并联的电路同理同理:第71页，讲稿共107张，创作于星期日4.6功率因数功率因数的的提高提高1.功率因数功率因数:对电源利用程度的衡量对电源利用程度的衡量。X+-v的的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角时时,电路中发生能量互换电路中发生能量互换,出现无功出现无功当当功率功率这样引起两个问题这样引起两个问题:第72页，讲稿共107张，创作于星期日(1)(1)电源设备的容量不能充分利用电源设备的容量不能充分利用电源设备的容量不能充分利用电源设备的容量不能充分利用若用户：若用户：则电源可发出的有功功率为：则电源可发出的有功功率为：若用户：若用户：则电源可发出的有功功率为：则电源可发出的有功功率为：而需提供的无功功率为而需提供的无功功率为:所以所以提高提高可使发电设备的容量得以充分利用可使发电设备的容量得以充分利用无需提供的无功功率。无需提供的无功功率。提高功率因数提高功率因数提高功率因数提高功率因数的的的的意义意义意义意义?第73页，讲稿共107张，创作于星期日（2 2）增加线路和发电机绕组的功率损耗）增加线路和发电机绕组的功率损耗）增加线路和发电机绕组的功率损耗）增加线路和发电机绕组的功率损耗(费电费电)所以要求所以要求所以要求所以要求提高电网的功率因数对国民经济的发展有重要的提高电网的功率因数对国民经济的发展有重要的提高电网的功率因数对国民经济的发展有重要的提高电网的功率因数对国民经济的发展有重要的意义。意义。意义。意义。设输电线和发电机绕组的电阻为设输电线和发电机绕组的电阻为:要求要求:(、定值定值)时时所以所以提高提高可减小线路和发电机绕组的损耗。可减小线路和发电机绕组的损耗。(导线截面积导线截面积)2.2.功率因数功率因数功率因数功率因数cos cos 低的原因低的原因低的原因低的原因日常生活中多为日常生活中多为感性负载感性负载-如电动机、日光灯，其等效如电动机、日光灯，其等效电路及相量关系如下图。电路及相量关系如下图。第74页，讲稿共107张，创作于星期日相量图相量图+-+-+-感性等效电路感性等效电路40W220V白炽灯白炽灯例例40W220V日光灯日光灯供电局一般要求用户的供电局一般要求用户的否则受处罚否则受处罚。第75页，讲稿共107张，创作于星期日常用电路的功率因数常用电路的功率因数常用电路的功率因数常用电路的功率因数纯电阻电路纯电阻电路R-L-C串联电路串联电路纯纯电感电路或电感电路或纯电容电路纯电容电路电动机电动机空载空载电动机电动机满载满载日光灯日光灯（R-L串联电路）串联电路）第76页，讲稿共107张，创作于星期日(2)(2)提高功率因数的措施提高功率因数的措施提高功率因数的措施提高功率因数的措施:功率因数的功率因数的功率因数的功率因数的提高提高提高提高必须保证必须保证原负载的工作状态不变。原负载的工作状态不变。即：即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。加至负载上的电压和负载的有功功率不变。在感性负载两端并电容I(1)(1)提高功率因数的原则：提高功率因数的原则：提高功率因数的原则：提高功率因数的原则：+-第77页，讲稿共107张，创作于星期日 结论结论并联电容并联电容并联电容并联电容C C后：后：后：后：(1)电路的总电流电路的总电流，电路总功率因数，电路总功率因数I电路总视在功率电路总视在功率S(2)(2)原感性支路的工作状态不变原感性支路的工作状态不变原感性支路的工作状态不变原感性支路的工作状态不变:不变不变感性支路的感性支路的功率因数功率因数不变不变感性支路的电流感性支路的电流(3)(3)电路总的有功功率不变电路总的有功功率不变电路总的有功功率不变电路总的有功功率不变因为电路中电阻没有变，因为电路中电阻没有变，因为电路中电阻没有变，因为电路中电阻没有变，所以消耗的功率也不变。所以消耗的功率也不变。所以消耗的功率也不变。所以消耗的功率也不变。第78页，讲稿共107张，创作于星期日并联电容值的计算并联电容值的计算并联电容值的计算并联电容值的计算相量图相量图:又由相量图可得：又由相量图可得：又由相量图可得：又由相量图可得：即即:+-第79页，讲稿共107张，创作于星期日思考题思考题:1.电感性负载采用串联电容的方法是否可提高功率电感性负载采用串联电容的方法是否可提高功率因数因数,为什么为什么?2.原负载所需的无功功率是否有变化原负载所需的无功功率是否有变化,为什么为什么?3.电源提供的无功功率是否有变化电源提供的无功功率是否有变化,为什么为什么?第80页，讲稿共107张，创作于星期日例例1:解：解：(1)（2）如将）如将从从0.95提高到提高到1，试问还需并多，试问还需并多大的电容大的电容C。（1）如将功率因数提高到）如将功率因数提高到,需要需要并多大的电容并多大的电容C,求并求并C前后的线路的电流。前后的线路的电流。一感性负载一感性负载,其功率其功率P=10kW,，接在电压接在电压U=220V,=50Hz的电源上的电源上。即即即即第81页，讲稿共107张，创作于星期日求并求并求并求并C C前后的线路电流前后的线路电流前后的线路电流前后的线路电流并并C前前:可见可见可见可见:cos:cos1 1时再继续提高，则所需电容值很大（不时再继续提高，则所需电容值很大（不时再继续提高，则所需电容值很大（不时再继续提高，则所需电容值很大（不经济），所以一般不必提高到经济），所以一般不必提高到经济），所以一般不必提高到经济），所以一般不必提高到1 1。并并C后后:(2)从从0.95提高到提高到1时所需增加的电容值时所需增加的电容值第82页，讲稿共107张，创作于星期日例例2:解：解：(1)电源提供的电流为：电源提供的电流为：电源的额定电流为：电源的额定电流为：(1)该电源供出的电流是否超过其额定电流？该电源供出的电流是否超过其额定电流？已知电源已知电源UN=220V,=50Hz，SN=10kVA向向PN=6kW,UN=220V，的感性负载供电，的感性负载供电，(2)如并联电容将如并联电容将提高到提高到0.9，电源是否还有，电源是否还有富裕的容量？富裕的容量？第83页，讲稿共107张，创作于星期日例例2:该电源供出的电流超过其额定电流。该电源供出的电流超过其额定电流。该电源供出的电流超过其额定电流。该电源供出的电流超过其额定电流。（2）如将）如将提高到提高到0.9后，电源提供的电流为：后，电源提供的电流为：该电源还有富裕的容量。即还有能力再带负载；所以提该电源还有富裕的容量。即还有能力再带负载；所以提该电源还有富裕的容量。即还有能力再带负载；所以提该电源还有富裕的容量。即还有能力再带负载；所以提高电网功率因数后，将提高电源的利用率。高电网功率因数后，将提高电源的利用率。高电网功率因数后，将提高电源的利用率。高电网功率因数后，将提高电源的利用率。第84页，讲稿共107张，创作于星期日在同时含有在同时含有L 和和C 的交流电路中，如果总电压和总电的交流电路中，如果总电压和总电流同相，称电路处于谐振状态。此时电路与电源之间流同相，称电路处于谐振状态。此时电路与电源之间不再有能量的交换，电路呈电阻性。不再有能量的交换，电路呈电阻性。串联谐振：串联谐振：L 与与 C 串联时串联时 u、i同相同相并联谐振：并联谐振：L 与与 C 并联时并联时 u、i同相同相研究谐振的目的，就是一方面在生产上充分利用谐振研究谐振的目的，就是一方面在生产上充分利用谐振的特点，的特点，(如在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应如在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用用)。另一方面又要预防它所产生的危害。另一方面又要预防它所产生的危害。谐振的概念：谐振的概念：谐振的概念：谐振的概念：4.7谐振电路谐振电路第85页，讲稿共107张，创作于星期日4.7.1、串联谐振、串联谐振当当时，时，电压与电流同相，电路呈电阻性，电路电压与电流同相，电路呈电阻性，电路谐振谐振谐振谐振。串联谐振电路串联谐振电路1.1.谐振条件谐振条件谐振条件谐振条件或：或：谐振条件：第86页，讲稿共107张，创作于星期日或或电路发生谐振的方法：电路发生谐振的方法：(1)电源频率电源频率f一定一定，调调参数参数L、C 使使fo=f；2.2.谐振频率谐振频率谐振频率谐振频率 (2)电路参数电路参数LC一定一定，调调电源频率电源频率f，使使f=fo或：或：3.3.串联谐振特怔串联谐振特怔串联谐振特怔串联谐振特怔(1)阻抗最小阻抗最小可得可得谐振频率谐振频率谐振频率谐振频率为：为：第87页，讲稿共107张，创作于星期日当电源电压一定时：当电源电压一定时：(2)(2)电流最大电流最大电流最大电流最大电路呈电阻性，能量全部被电阻消耗，电路呈电阻性，能量全部被电阻消耗，和和相互相互补偿。即电源与电路之间不发生能量互换。补偿。即电源与电路之间不发生能量互换。(3)同相同相(4)(4)电压关系电压关系电压关系电压关系电阻电压：电阻电压：UR=Io R=U大小相等、相位相差大小相等、相位相差大小相等、相位相差大小相等、相位相差180180 电容、电感电压：电容、电感电压：第88页，讲稿共107张，创作于星期日UC、UL将大于电源电压U当当时：时：有：有：由于由于可能会击穿线圈或电容的可能会击穿线圈或电容的绝缘，因此在电力系统中一般应避免发生串联谐绝缘，因此在电力系统中一般应避免发生串联谐振，但在无线电工程上，又可利用这一特点达到振，但在无线电工程上，又可利用这一特点达到选择信号的作用。选择信号的作用。令：令：表征串联谐振电路的谐振质量表征串联谐振电路的谐振质量品质因数，品质因数，第89页，讲稿共107张，创作于星期日所以串联谐振又称为所以串联谐振又称为电压谐振。电压谐振。注意注意谐振时谐振时:与与相互抵消，但其本相互抵消，但其本身不为零，而是电源电压的身不为零，而是电源电压的Q倍。倍。相量图：相量图：相量图：相量图：如如Q=100,U=220V,则在谐振时则在谐振时所以电力系统应避免发生串联谐振。所以电力系统应避免发生串联谐振。所以电力系统应避免发生串联谐振。所以电力系统应避免发生串联谐振。第90页，讲稿共107张，创作于星期日4.4.谐振曲线谐振曲线谐振曲线谐振曲线(1)串联电路的阻抗串联电路的阻抗频率特性频率特性阻抗随频率变化的关系。阻抗随频率变化的关系。容性容性感性感性0第91页，讲稿共107张，创作于星期日(2)(2)谐振曲线谐振曲线谐振曲线谐振曲线电流随频率变化的关系曲线。电流随频率变化的关系曲线。电流随频率变化的关系曲线。电流随频率变化的关系曲线。Q Q值越大，曲线越尖锐，选择性越好。值越大，曲线越尖锐，选择性越好。值越大，曲线越尖锐，选择性越好。值越大，曲线越尖锐，选择性越好。Q大大Q小小分析：分析：谐振电流谐振电流电路具有选择最接近谐振频率附近的电流的能力电路具有选择最接近谐振频率附近的电流的能力电路具有选择最接近谐振频率附近的电流的能力电路具有选择最接近谐振频率附近的电流的能力 称称称称为选择性。为选择性。为选择性。为选择性。fR第92页，讲稿共107张，创作于星期日通频带：通频带：通频带：通频带：谐振频率谐振频率上限截止频率上限截止频率下限截止频率下限截止频率Q大大通频带宽度越小通频带宽度越小通频带宽度越小通频带宽度越小(Q Q值越大值越大值越大值越大)，选选择性越好，抗干扰能力择性越好，抗干扰能力越强。越强。Q小小=21当电流下降到当电流下降到0.707Io时所对应的上下限频率之时所对应的上下限频率之差，称差，称通频带通频带。即：即：第93页，讲稿共107张，创作于星期日4.7.2 并联谐振并联谐振实际中线圈的电阻很小，所以在谐振时有实际中线圈的电阻很小，所以在谐振时有第97页，讲稿共107张，创作于星期日1.1.谐振条件谐振条件谐振条件谐振条件2.2.谐振频率谐振频率谐振频率谐振频率或或可得出：可得出：由：由：3.3.并联谐振的特征并联谐振的特征并联谐振的特征并联谐振的特征(1)(1)阻抗最大，呈电阻性阻抗最大，呈电阻性阻抗最大，呈电阻性阻抗最大，呈电阻性(当满足当满足 0LR时时)第98页，讲稿共107张，创作于星期日(2)(2)恒压源供电恒压源供电恒压源供电恒压源供电时，总时，总时，总时，总电流最小；电流最小；电流最小；电流最小；恒流源供电恒流源供电恒流源供电恒流源供电时，电路的端电压最大。时，电路的端电压最大。时，电路的端电压最大。时，电路的端电压最大。(3 3)支路电流与总电流支路电流与总电流支路电流与总电流支路电流与总电流 的关系的关系的关系的关系当当 0LR时时，第99页，讲稿共107张，创作于星期日 1支路电流是总电流的支路电流是总电流的支路电流是总电流的支路电流是总电流的 Q Q倍倍倍倍 电流电流电流电流谐振谐振谐振谐振相量图相量图第100页，讲稿共107张，创作于星期日例例例例2 2：已知：已知：解：解：试求：试求：+-第101页，讲稿共107张，创作于星期日例例例例3 3：电路如图：已知电路如图：已知R=10、IC=1A、1=45（间的相位角）、间的相位角）、=50Hz、电路处于谐振状态。、电路处于谐振状态。试计算试计算I、I1、U、L、C之值，并画相量图。之值，并画相量图。解：解：(1)利用利用相量图求解相量图求解相量图如图相量图如图:由相量图可知由相量图可知电路谐振，则：电路谐振，则：+-第102页，讲稿共107张，创作于星期日又：又：(2)(2)用相量法求解用相量法求解用相量法求解用相量法求解例例例例3 3：设：设：则：则：第103页，讲稿共107张，创作于星期日感感谢谢大大家家观观看看第107页，讲稿共107张，创作于星期日