电路第九章ppt...ppt

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1、第第9 9章章 正弦稳态正弦稳态电路的电路的分析分析 2.2.正弦稳态电路的分析；正弦稳态电路的分析；3.3.正弦稳态电路的功率分析；正弦稳态电路的功率分析；l 重点：重点：1.1.阻抗和导纳；阻抗和导纳；4.4.串、并联谐振的概念。串、并联谐振的概念。定义阻抗定义阻抗9.1 9.1 阻抗和导纳阻抗和导纳1.1.阻抗阻抗正弦稳态情况下正弦稳态情况下Z+-无源无源线性线性+-单位：单位：阻抗模阻抗模阻抗角阻抗角电阻分量电阻分量电抗分量电抗分量(复复)阻抗阻抗等效阻抗等效阻抗输入阻抗输入阻抗欧姆定律的欧姆定律的相量形式相量形式阻抗三角形阻抗三角形|Z|RX z转换关系：转换关系：或或R=|Z|co

2、s zX=|Z|sin zl当无源网络内为单个元件时有：当无源网络内为单个元件时有：R+-C+-L+-l RLC串联电路串联电路j LR+-+-+-+-R、L、C 串联电路阻抗串联电路阻抗X0，Z呈容性，电压落后电流呈容性，电压落后电流Z呈电阻性，呈电阻性，电压与电流同相。电压与电流同相。例例 Z=(3+j5)Z=(6-j2)Z=6感性感性容性容性电阻性电阻性Z呈感性，电压领先电流呈感性，电压领先电流X0，则则B0,电路吸收功率；电路吸收功率；p0,0,感性，感性，X0,0，表示网络吸收无功功率；表示网络吸收无功功率；Q 的大小反映网络与外电路交换功率的大小。的大小反映网络与外电路交换功率的大

3、小。Q0，表示网络发出无功功率。，表示网络发出无功功率。是由储能元件是由储能元件L、C的性质决定的的性质决定的有功，无功，视在功率的关系：有功，无功，视在功率的关系：有功功率有功功率:P=UIcos 单位单位：W无功功率无功功率:Q=UIsin 单位单位：var视在功率视在功率:S=UI 单位单位：VA SPQ功率三角形功率三角形无源无源5.R、L、C元件的有功功率和无功功率元件的有功功率和无功功率uiR+-PR=UIcos iuL+-PL=UIcos iuC+-PC=UIcos =UIcos(-90)=0QR=UIsin =UIsin0 =0QL=UIsin QC=UIsin =UIsin(

4、-90)=UIcos0 =UI=I2R=U2/R=UIcos90 =0=UIsin90 =UI=I2XL=-UI=I2XC=I2L 任意阻抗的功率计算：任意阻抗的功率计算：uiZ+-PZ=UIcos QZ=UIsin=I2(XLXC)=QLQC无功功率为正无功功率为正无功功率为负无功功率为负=I2|Z|cos=I2R=I2|Z|sin=I2X电感、电容的无功补偿作用电感、电容的无功补偿作用LCRuuLuCi+-+-+-t i0uL当当L发发出出功功率率时时，C刚刚好好吸吸收收功功率率，则则与与外外电电路路交换功率为交换功率为pL+pC。t i0uCpLpC因此，因此，L、C的无功具有互相补偿的

5、作用。的无功具有互相补偿的作用。6.功率因数提高功率因数提高设备容量设备容量S(额定额定)向负载送多少有用功要由负载的阻抗向负载送多少有用功要由负载的阻抗角决定。角决定。P=UIcos=Scos S75kVA负负载载cos =1,P=S=75kWcos =0.7,P=0.7S=52.5kW一般用户：一般用户：异步电机异步电机 空载空载 cos =0.20.3 日光灯日光灯 cos =0.450.6(1)设备不能充分利用，电流到了额定值，但功率容量还有；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：功率因数低带来的问题：满载满载 cos =0.70.85(2)当输出相同

6、的有功功率时，线路上电流大，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。线路压降损耗大。解决办法：解决办法：（1）高压传输）高压传输（2）改进自身设备）改进自身设备 1 2LRC+_ 并联电容后，原负载的电压和电流不变，吸并联电容后，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。状态不变。但电路的功率因数提高了。（3 3）并联电容，提高功率因数）并联电容，提高功率因数 。并联电容的确定：并联电容的确定：补偿补偿容量容量不同不同全全不要求不要求(电容设备投资增加电容设

7、备投资增加,经济效果不明显经济效果不明显)欠欠过过使功率因数又由高变低使功率因数又由高变低(性质不同性质不同)1 2并联电容也可以用功率三角形确定：并联电容也可以用功率三角形确定：从功率这个角度来看从功率这个角度来看:并并联联电电容容后后，电电源源向向负负载载输输送送的的有有功功功功率率不不变变，但但是是电电源源向向负负载载输输送送的的无无功功功功率率减减少少了了，减减少少的的这这部部分分无无功功就就由由电电容容“产产生生”来来补补偿偿，使使感感性性负负载载吸吸收收的的无无功功不不变变，而功率因数得到改善。而功率因数得到改善。1 2PQCQLQS1S2已知：已知：f=50Hz,U=220V,P

8、=10kW,cos 1=0.6，要使功率因数提高到要使功率因数提高到0.9,求并联电容求并联电容C，并联前并联前后电路的总电流各为多大？后电路的总电流各为多大？例例解解LRC+_未并电容时：未并电容时：并联电容后：并联电容后：若要使功率因数从若要使功率因数从0.9再提高到再提高到0.95,试问还应增试问还应增加多少并联电容加多少并联电容，此时电路的总电流是多大？此时电路的总电流是多大？解解显然功率因数提高后，线路上总电流减少，但继显然功率因数提高后，线路上总电流减少，但继续提高功率因数所需电容很大，增加成本，总电流减续提高功率因数所需电容很大，增加成本，总电流减小却不明显。因此一般将功率因数提

9、高到小却不明显。因此一般将功率因数提高到0.9即可。即可。LRC+_7.交流电路功率的测量交流电路功率的测量uiZ+-W*i1i2R电流线圈电流线圈电压线圈电压线圈使用功率表应注意：使用功率表应注意：(1)同同名名端端：在在负负载载u,i关关联联方方向向下下，电电流流i从从电电流流线线圈圈“*”号号端端流流入入，电电压压u正正端端接接电电压压线线圈圈“*”号号端端，此此时时P表表示示负负载载吸吸收收的功率。的功率。(2)量程：量程：P 的量程的量程=U 的量程的量程 I 的量程的量程 cos (表的表的)测量时，测量时，P、U、I 均不能超量程。均不能超量程。例例 三表法测线圈参数。三表法测线

10、圈参数。已知已知f=50Hz，且测得，且测得U=50V，解解RL+_ZVAW*方法一方法一I=1A，P=30W。方法二方法二 又又例例 三表法测线圈参数。三表法测线圈参数。已知已知f=50Hz，且测得，且测得U=50V，RL+_ZVAW*I=1A，P=30W。方法三方法三例例 三表法测线圈参数。三表法测线圈参数。已知已知f=50Hz，且测得，且测得U=50V，RL+_ZVAW*I=1A，P=30W。9.6 9.6 复功率复功率1.复功率复功率负负载载+_定义：定义：复功率也可表示为：复功率也可表示为：（3 3）复功率满足守恒定理：在正弦稳态下，任一电路的所）复功率满足守恒定理：在正弦稳态下，任

11、一电路的所 有支路吸收的复功率之和为零。即有支路吸收的复功率之和为零。即2.结论结论（1 1）是复数，而不是相量，它不对应任意正弦量；是复数，而不是相量，它不对应任意正弦量；（2 2）把把P、Q、S、联系在一起，它的联系在一起，它的实部是平均功率实部是平均功率，虚虚 部是无功功率部是无功功率，模是视在功率模是视在功率；求各支路的复功率。求各支路的复功率。例例 +_100o A10 j25 5-j15 解一解一解二解二+_100o A10 j25 5-j15 9.7 9.7 最大功率传输最大功率传输ZLZeq+-Zeq=Req+jXeq，ZL=RL+jXL负负载载有有源源网网络络等效电路等效电路有功功率有功功率Max？ZL=RL+jXL可任意改变可任意改变(a)先先设设RL不变，不变，XL改变改变显然，当显然，当Xeq+XL=0，即，即XL=-Xeq时，时，P获得最大值获得最大值(b)再讨论再讨论RL改变时，改变时，P的最大值的最大值当当 RL=Req 时，时，P获得最大值获得最大值综合综合(a)、(b)，可得负载上获得最大功率的条件是：可得负载上获得最大功率的条件是：ZL=Zeq*RL=ReqXL=-Xeq最佳最佳匹配匹配