电路第五版第九章ppt.ppt

,*,电路,电气工程及其自动化教研室200,7,年,9,月,长沙大学精品课程,第,9,章,正弦稳态,电路的,分析,2.,正弦稳态电路的分析；,3.,正弦稳态电路的功率分析；,重点：,1.,阻抗和导纳；,4.,复功率和最大功率传输,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,3.,导纳,正弦激励下,Y,+,-,无源,线性,+,-,单位：,S,导纳模,导纳角,5.,复阻抗和复导纳的等效互换,一般情况,G,1,/R B,1,/X,。,若,Z,为感性，,X,0,，则,B,0,时，电路吸收功率；,p,0,，,0,，,电路呈,电,感性，,Q,0,；,X,0,，,0,，,电路呈,电,容性，,Q,0,；,超前是指电流超前电压，,0,。,当电路呈容性时，,0,；,称为网络的功率因数。,五、功率因数,端口电压与电流的相位差角,称,为功率因数角。,对于无源二端网络，功率因数角即为网络等效阻抗,Z,的阻抗角,。,在,电感性电路两端并联合适的电容,，可以在不改变电路吸收的有功功率的情况下，减小电路吸收的无功功率，,提高电路的功率因数,。,功率因数是衡量传输电能效果的一个重要指标，表示传输系统有功功率所占的比例。,定义电压相量与电流相量的共轭复数的乘积称为复功率或相量功率。,单位：伏安,(,V,A,),即,各种功率之间的关系：,若二端网络的电压相量和电流相量为,9-5,复功率,功率三角形,电压三角形,阻抗三角形,1,、无源二端网络的三个相似三角形,2,、功率守恒,例,1,、如图所示电路中，电路处于稳态，,2,0.5,H,0.5,F,(a),1,2,i,s,(,t,),试求电源提供的,P,、,Q,，,并计算,S,、,、。,解：,求电源之外网络的输入阻抗。,2,j1,-,j1,(b),1,2,或,例,2,、图示电路为测量电感参数,R,、,L,的实验电路。已知电压表的读数为,50V,，,电流表的读数为,1A,，,功率表的读数为,30W,，,试求,R,、,L,之值。,电感线圈,R,L,解：,U=,50,V,，,I,=1,A,，,P,=30,W,解法,1,S,=,UI,=50 V,A P=30W,=,Arccos,0.6=53.1,|,Z,|,=U/I=50,R=,|,Z,|cos,=,30,L=X,L,/=40/314=127,mH,解法,2,X,L,=L=,|,Z,|,sin =40,功率因数提高,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。,P,=,UI,cos,=,S,cos,j,S,75kVA,负载,cos,j,=1,P,=,S,=75kW,cos,j,=0.7,P,=0.7,S,=52.5kW,一般用户：异步电机 空载,cos,j,=0.20.3,满载,cos,j,=0.70.85,日光灯,cos,j,=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；,(2),当输出相同的有功功率时，线路上电流大,I,=,P,/(,U,cos,),，,线路损耗大。,功率因数低带来的问题,：,若要使功率因数从,0.9,再提高到,0.95,试问还应增加多少并联电容,，,此时电路的总电流是多大？,解,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，总电流减小却不明显。因此一般将功率因数提高到,0.9,即可。,（,2,）能否用串联电容的方法来提高功率因数,cos,j,?,思考题,（,1,）是否并联电容越大，功率因数越高？,例,3,、图示,RL,串联负载，接于频率为,50,Hz,的电源上，,U,=220,V,，,I,L,=0.4,A,，,P,=40,W,+,-,(1),求电路吸收的无功功率和功率因数；,(2),求负载等效阻抗,Z,、,等效电阻,R,、,等效电感,L,；,(3),如果要求将功率因数提高到,0.95,，求电容,C,。,解：,(1),(2),(3),并联电容,C,的值为：,已知参数,U,、,、,P,、,cos,Z,、,cos,Z,9-6,最大功率传输,设电路如图所示，正弦电源的电压为,正弦电源的内阻抗为,负载阻抗为,设,和,为定值，作如下分析,1,、负载的电阻和电抗均可独立变化,电路电流为：,电流有效值为：,则负载吸收的有功功率为,(2),再求使上式中,P,L,为最大时的,R,L,值,(1),由于,X,L,只出现在分母中，对于任何,R,L,值，当,X,L,=,-,X,S,时分母值最小，此时功率为：,可得：,R,L,=,R,S,因此，负载获得最大功率的条件是：,X,L,=,-,X,S,及,R,L,=,R,S,即,满足这一条件时，称负载阻抗与电源内阻抗为,最大功率匹配,，或称为,共轭匹配,，也称,最佳匹配,。,负载阻抗与电源内阻抗互为共轭复数。,此时最大功率为,+,-,1,j1,14.1 0,V,Z,L,a,b,求端口,ab,左侧网络的戴维南等效电路,例,4,、电路如图所示，若负载,Z,L,的,实部、虚部均能变化，为使,Z,L,获得最大功率，,Z,L,应取何值，最大功率是多少？,解：,+,-,0.5+,j,0.5,10 45,V,Z,L,Z,o,Z,L,=,Z,*,o,=0.5,-,j,0.5,