正弦稳态电路的分析资料.pptx
9.1 阻抗和导纳1.阻抗正弦激励下Z+-无源线性+-单位：阻抗模阻抗角欧姆定律的相量形式第1页/共51页当无源网络内为单个元件时有：R+-C+-L+-Z可以是实数，也可以是虚数第2页/共51页2.RLC串联电路由KVL：LCRuuLuCi+-+-+-+-uRj LR+-+-+-+-第3页/共51页Z 复阻抗；R电阻(阻抗的实部)；X电抗(阻抗的虚部)；|Z|复阻抗的模；阻抗角。关系：或R=|Z|cosX=|Z|sin阻抗三角形|Z|RX第4页/共51页分析 R、L、C 串联电路得出：（1）Z=R+j(L-1/C)=|Z|为复数，故称复阻抗（2）X0，L 1/C，0，电路为感性，电压领先电流；如R=0，电路呈纯电感特点。X0，L1/C，0，C 1/L，0，电路为容性，电流超前电压B0，C1/L ，0,电路吸收功率：p0,0,感性X0,0，表示网络吸收无功功率；Q0,则表示网络吸收功率;p0则表示网络发出功率第35页/共51页例1 三表法测线圈参数。已知f=50Hz，且测得U=50V，I=1A，P=30W。解RL+_ZVAW*方法一第36页/共51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=UIcos=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：下 页上 页S75kVA负载返 回第37页/共51页解决办法：并联电容，提高功率因数(改进自身设备)。分析12LRC+_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。但电路的功率因数提高了。特点：并联电容后，电源向负载输送的有功UIcos1=UI cos2不变，但是电源向负载输送的无功UIsin2UILsin1减少了，减少的这部分无功就由电容“产生”来补偿，使感性负载吸收的无功不变，而功率因数得到改善。第38页/共51页例 某一负载端电压为10kV，有功功率为1000kW，功率因数 （感性），现要把功率因数提高到0.9，问应在负荷两端并联多大的电容？解：由题可知，在电容并联前负载电流功率因数角 若以电压为参考相量 则电流相量 第39页/共51页把负载电流分解成沿 方向的有功分量 和与 垂直的无功分量 现要使功率因数提高到0.9，接入电容后总电流为负载电流 与电容电流之和。因为电容电流为容性无功电流，两电流合成后总有功分量不变。当 时，总电流为：无功分量 需要补偿的电容电流 从而求出电容值：第40页/共51页 由此可见，并联电容后，不会影响电阻中的电流和由此可见，并联电容后，不会影响电阻中的电流和吸收的平均功率。而端口电流由吸收的平均功率。而端口电流由125A减小到减小到111.1A，提高了电源的利用效率。可以将节省下来的电流，提，提高了电源的利用效率。可以将节省下来的电流，提供给其它用户使用。供给其它用户使用。第41页/共51页9.6 复功率1.复功率负载+_定义：复功率也可表示为：第42页/共51页（3）复功率满足守恒定理：在正弦稳态下，任一电路的所 有支路吸收的复功率之和为零。即2.结论（1）是复数，而不是相量，它不对应任意正弦量；（2）把P、Q、S联系在一起，它的实部是平均功率，虚部 是 无功功率，模是视在功率；第43页/共51页例 某一负载端电压为10kV，有功功率为1000kW，功率因数 （感性），现要把功率因数提高到0.9，用复功率守恒定理计算，应在负荷两端并联多大的电容？解：从复功率守恒的观点看，负载端并联电容的作用是产生负载所需的无功功率，使电源供给负载端的无功功率减少，从而提高电路的功率因数。题中原负载的视在功率：无功功率：因为负载端并联电容不会影响负载的有功功率，即负载的有功功率保持不变。现在欲把负载端并联电容后功率因数提高到0.9，则负载端输入的总视在功率变为：第44页/共51页此时总无功功率为 由于原来实际负载所需的无功功率为 ，而功率因数提高后外部输入的无功功率变为 ，根据功率守恒定理，并联电容应输出的无功功率为：因此可求得电容值为：第45页/共51页9.7 最大功率传输ZLZi+-Zi=Ri+jXi，ZL=RL+jXL负载有源网络等效电路第46页/共51页讨论正弦电流电路中负载获得最大功率Pmax的条件。(1)ZL=RL+jXL可任意改变(a)先设RL不变，XL改变显然，当Xi+XL=0，即XL=-Xi时，P获得最大值(b)再讨论RL改变时，P的最大值当 RL=Ri 时，P获得最大值综合(a)、(b)，可得负载上获得最大功率的条件是：ZL=Zi*RL=RiXL=-Xi最佳匹配第47页/共51页(2)ZL=RL+jXL只允许改变 XL获得最大功率的条件当Xi+XL=0，即XL=-Xi时，P获得最大值(3)若ZL=RL为纯电阻第48页/共51页获得最大功率的条件这一条件称为模匹配第49页/共51页电路如图，求ZL=?时能获得最大功率，并求最大功率.例 490o AZLj3030-j30ZLZi+-解第50页/共51页感谢您的观看。第51页/共51页
