物理第九章正弦稳态电路的分析.pptx

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1、R电阻分量（阻抗的实部）；X电抗分量（阻抗的虚部）；|Z|阻抗模；阻抗角。关系：或R=|Z|cosX=|Z|sin|Z|RX阻抗三角形第1页/共97页2.单一元件的阻抗R+-结论：阻抗Z既可以是实数，也可以是虚数。C+-L+-容抗感抗第2页/共97页3.RLC串联电路的阻抗由KVL：LCRuuLuCi+-+-+-+-uRj LR+-+-+-+-第3页/共97页电压超前电流，电路为感性；电压滞后电流，电路为容性；电压与电流同相，电路为电阻性。j LR+-+-+-+-第4页/共97页二、导纳Y+-无源线性+-单位：S导纳模导纳角结论：对同一二端网络，阻抗与导纳的关系为第7页/共97页G电导分量（导

2、纳的实部）；B电纳分量（导纳的虚部）；|Y|导纳模；Y导纳角。关系：或 G=|Y|cosY B=|Y|sinY|Y|GBY导纳三角形第8页/共97页2.单一元件的导纳R+-结论：导纳Y既可以是实数，也可以是虚数。容纳感纳L+-C+-第9页/共97页3.RLC并联电路的导纳由KCL：iLCRuiLiC+-iLj LR+-第10页/共97页i 超前 u，电路为容性；i 滞后 u，电路为感性；i 与 u 同相，电路为电阻性。j LR+-第11页/共97页三、阻抗和导纳的等效互换一般情况下，ZRjXGjBY若Z为感性，X0，则B0，电路吸收功率p 0，表示网络吸收无功功率；Q 0，QC0。iuL+-i

3、uC+-第49页/共97页4.视在功率(表观功率)S （单位：VA（伏安）反映电气设备的容量。5.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：VASPQZRXUURUXRX+_+_+_功率三角形阻抗三角形电压三角形第51页/共97页 任意阻抗的功率计算：uiZ+-PZ=UIcos=I2|Z|cos =I2RQZ=UIsin=I2|Z|sin =I2X =I2(XLXC)=QLQC(发出无功)SPQZRXUURUXRX+_+_+_功率三角形阻抗三角形电压三角形第52页/共97页例 三表法测线圈参数。RL+_ZVAW*

4、方法一已知 f=50Hz，且测得U=50V，I=1A，P=30W,试求R、L的值。第53页/共97页已知 f=50Hz，且测得U=50V，I=1A，P=30W,试求R、L的值。方法二：RL+_ZVAW*第54页/共97页方法三RL+_ZVAW*已知 f=50Hz，且测得U=50V，I=1A，P=30W,试求R、L的值。第55页/共97页例解：已知：电动机 PD=1000W，U=220V，f=50Hz，C=30F，（感性），求负载电路的功率因数。+_DC第58页/共97页9-6 复功率1.复功率负载+_第59页/共97页 电压、电流的有功分量和无功分量：(以感性负载为例)RX+_+_+_GB+_

5、第60页/共97页复功率守恒定理：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。即注意：视在功率不守恒。第61页/共97页一般情况下：+_+_+_第62页/共97页已知电路如图，求各支路的复功率。例：+_100o A10j255-j15解一：第63页/共97页+_100o A10j255-j15解二：第64页/共97页2、功率因数的提高P=ScosS75kVA负载cos=1,P=S=75kWcos=0.7,P=0.7S=52.5kW(1)设备不能充分利用电网提供的功率，造成能量浪费；功率因数低带来的问题：设备容量 S(额定)向负载送多少有功要由负载的阻抗角决定。第65页/共97页(2)

6、当输出相同的有功功率时，线路上电流大，线路压降损耗大。I=P/(Ucos)i+-uZ12解决办法：（1）高压传输；（2）改进自身设备；（3）对于感性负载，并联电容，提高功率因数。第66页/共97页分析:12LRC+_第67页/共97页补偿容量的确定：12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)欠过使功率因数又由高变低(性质不同)综合考虑，提高到适当值为宜(0.9 左右)。LRC+_第68页/共97页功率因数提高后，线路上电流减少，就可以带更多的负载，充分利用发电设备的能力。并 联 C后，电 源 向 负 载 输 送 的 有 功 功 率（UILcos1=UI cos2）不变，但是电

7、源向负载输送的无功功率（UIsin2UILsin1）减少了，减少的这部分无功功率就是由电容“产生”的无功功率来提供的，使感性负载吸收的无功功率保持不变。12LRC+_第69页/共97页已知：f=50Hz,U=380V,P=20kW,cos1=0.6(感性)。要使功率因数提高到0.9,求并联电容C。例.P=20kW cos1=0.6+_CLRC+_解：12第70页/共97页9-7 最大功率传输ZLZi+-Zi=Ri+jXi，ZL=RL+jXL ZL=RL+jXL可任意改变 第71页/共97页(a)XL改变时，P 的极值当Xi+XL=0，即XL=-Xi时，P 获得极值(b)RL改变时，P的最大值当

8、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*，即RL=RiXL=-Xi此结果可由P分别对XL、RL求偏导数得到。共扼匹配 最佳匹配第72页/共97页(2)若ZL=RL+jXL只允许XL改变 获得最大功率的条件是：Xi+XL=0，即 XL=-Xi 最大功率为(3)若ZL=RL为纯电阻负载获得的功率为：电路中的电流为：模匹配第73页/共97页求一端口的戴维宁等效电路：例：图示电路，求负载最佳匹配时获得的最大功率。+_222j4Z+_ZeqZ+_第74页/共97页电路如图，求（1）RL=5时其消耗的功率；（2）RL=?能获得最大功率，并求最大功率；（3）

9、在RL两端并联一电容，问RL和C为多大时能与内阻抗最佳匹配，并求最大功率。例 解：+_100o V50HRL5=105rad/s第75页/共97页+_100o V50HRL5=105rad/sC第76页/共97页 9-8 串联电路的谐振谐振现象是电路的一种特殊工作状态，该现象既被广泛地应用到无线电通讯中；有时候我们又不希望电路发生谐振，以免破坏电路的正常工作状态。R+-以上这种工作状况是在RLC串联电路中发生的，故称为串联谐振。第77页/共97页1、串联谐振条件2、串联谐振频率 串联谐振频率由电路参数L、C 决定，与电阻无关。改变谐振频率，只需改变 L 或 C 即可。第78页/共97页R+-3

10、、串联谐振的特点（1）串联谐振时，阻抗模|Z|最小；（2）串联谐振时，若电压U不变，电流 I最大；第79页/共97页（3）串联谐振时，电感和电容上的电压大小相等、相位相反，故又称电压谐振。此时电阻上的电压等于总电压。第80页/共97页（4）串联谐振时的有功功率最大，无功功率为零，但L、C上均 存在无功功率。第81页/共97页（5）串联谐振时电路不从外部吸收无功功率，但电源内部的L、C之间周期性的进行磁场能量与电场能量的交换。第82页/共97页例9-图示电路，正弦电压有效值R+-此时电路发生串联谐振，有解：第83页/共97页 9-9 并联电路的谐振+_G谐振条件：谐振频率：第84页/共97页+_

11、G并联谐振的特点（1）并联谐振时，导纳模|Y|最小；（2）并联谐振时，若电流I不变，电压U最大；第85页/共97页（3）并联谐振时，电感和电容上的电流大小相等、相位相反，故又称电流谐振。此时电阻上的电流等于总电流。+_G第86页/共97页（4）并联谐振时的有功功率最大，无功功率为零，但L、C上均 存在无功功率。第87页/共97页LRC+_工程上常用电感线圈和电容并联的谐振电路发生谐振第88页/共97页1、复阻抗和复导纳本章小结阻抗模阻抗角第89页/共97页2、阻抗（导纳）的串联和并联和直流电阻电路分析方法一样，有分压和分流公式。3、向量图4、正弦稳态电路的分析先画相量运算电路电压、电流相量复阻

12、抗相量形式KCL、KVL定律，欧姆定律直流电阻电路的定理和分析方法都适用相量图第90页/共97页5、正弦稳态电路的功率第91页/共97页6、功率因数的补偿LRC+_127、最大功率传输第92页/共97页8、串联电路谐振谐振条件：谐振频率：谐振时，端口的电压和电流同相，阻抗模最小，电流最大，平均功率最大。第93页/共97页9、并联电路谐振谐振条件：谐振频率：谐振时，端口的电压和电流同相，导纳模最小，阻抗模最大，电压最大，平均功率最大。第94页/共97页已知：，R150 ，R2200 ，L2L1200mH，L330mH，求：UR2？第95页/共97页Matlab仿真结果：第96页/共97页感谢您的观看！第97页/共97页