基础电路分析：第4章 正弦稳态相量分析b.ppt

基础电路分析,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,*,第,4,章 正弦稳态相量分析,第,5,节,正弦电路的相量分析,1,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,(3),将结果表示为时间函数,线性电路，单一频率正弦激励下的稳态电路,条件,工具,(1),引入相量形式欧姆定律，将微分积分化为,复代数运算。,(2),由于,KCL,和,KVL,相量形式成立，前面线性,电路分析的等效方法，规范化方法及线性,电路的定理可直接应用于相量模型。,(3),相量图作为辅助工具,正弦稳态电路分析的一般步骤,(1),将电路时域模型变为相量模型,(2),按直流电路的分析方法求出相量解,第,5,节 正弦电路的相量分析,2,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,求出正弦稳态响应,v,，,i,1,，,i,2,，,i,3,。,已知,一简单电路,例,3,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,4,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,已知正弦稳态电路的工作频率,求从电压源看进去二端电路的阻抗。,例,假定,二线性电路性质,5,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,例,用戴维南定理求,v,(,t,),的正弦稳态响应,求电容,C,2,两端戴维南等效电路,6,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,将,bc,短路，求短路电流,7,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,求,Z,0,的另一种方法,外加电源法，令,I,&,1,2,V,&,b,c,a,-j,1,V,&,1,W,V,&,8,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,试用节点分析法,求出从,ab,端口向右看去的阻抗,Z,例*,将受控电流源当作独立源处理，列出节点方程,三,.,规范化分析,9,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,网孔分析法求：,输入阻抗,Z,相量电压,例,受控源视为独立源，列出网孔方程，,10,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,例,相量图求解：,已知端口电压有效值,5V,，电阻上电压有效值,4V,，求端口阻抗。,11,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,+,-,+,-,1,R,1,R,C,R,a,b,d,+,-,+,-,I,&,例,证明相移电路当,R,改变时输出电压幅度不变，相位改变。,12,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,+,-,+,-,1,R,1,R,C,R,a,b,d,+,-,+,-,I,&,相量图法*,例*,证明相移电路当,R,改变时输出电压幅度不变，相位改变。,13,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,第,4,章 正弦稳态相量分析,第,6,节,正弦稳态功率,14,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,1.,瞬时功率,设,瞬时功率,i(t),v(t),p(t),f,=,p,/3,有功功率和无功功率,15,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,1.,瞬时功率,设,瞬时功率,有功功率和无功功率,电阻：,电感,/,电容：,16,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,一般二端网络：含有电阻和电抗元件,把电压分解为两个成分之和，其中一个成分,v,r,与电流同相，另一个成分,v,x,与电流相位正交：,瞬时功率也可以分解为两个成分,17,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,其中,p,r,(t),为非负值,平均值为,VIcos,f,p,x,(t,),平均值为,0,p,x,代表电路中储能元件与外部电路的能量交换,二端电路的瞬时功率,最大值为,VIsin,f,18,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,2.,有功功率和无功功率,有功功率,瞬时功率的平均值，平均功率,单位为瓦特（,W,）,无功功率,p,x,的最大值,电路与外界能量交换的最大速率,单位为乏（,Var,）,有功功率和无功功率,19,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,3.,不同性质元件或子电路的功率特性,电阻,f=0,电感,f,=,90,电容,f,=,90,有功功率和无功功率,20,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,功率因数,=,cos,f,f,：,功率因数角,f,0,：,感性，滞后,f,0,：,容性，超前,视在功率,S=VI,P,、,Q,、,S,、,之间关系可用功率三角形来表示,单位是伏安（,VA,）,功率因数反映了设备容量的利用程度,视在功率表示用电设备要产生要求的功率,P,所需要的伏安容量,功率因数和视在功率,21,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,1.,复功率,单位是伏安（,VA,）,复功率同时表示：视在功率,平均功率,无功功率和功率因数角,f,2.,复功率的计算与电路相量,复功率,22,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,已知元件或电路的阻抗,Z,复功率的守恒性,导出公式*,23,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,1.,基本元件的能量和功率关系,2.,二端网络,P,、,Q,、,S,、,cos,以及复功率,3.,电路总功率与各个基本,元件功率的关系（能量守恒）,提高功率因数，使,即,适当加入电抗元件。,功率计算的关键：,利用复功率推导派生公式,正弦功率计算要点,24,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,求图示二端网络的,P,、,Q,和功率因数,cos,例,（滞后）,25,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,感性负载工作在,240V,电压下，平均功率为,8KW,，,功率因数,为,0.8,。试计算负载的视在功率,复功率和负载阻抗,例,视在功率,无功功率,复功率,负载阻抗,26,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,已知有效值,V=V,1,=V,2,=,200V,，电路吸收功率,P,=1730W,电源频率,f=,5KHz,，求,R,，,L,，,C,=,？,例*,画出相量图,27,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,电力传输线,电压源与线路阻抗一共为,4+j15,例,负载阻抗,Z,L,是,20+j40,(1),求有效值,V,、,I,、,电源复功率和功率传输效率,:,线路与负载总串联阻抗为,24+j55,电源发出复功率,功率传输效率,28,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,在负载处并联补偿电容使负载变为纯电阻。,再计算有效值,V,、,I,、,电源复功率和功率传输效率,并联电容,C,后，等效负载导纳为,从电源看去的总阻抗：,104+j15,29,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,设电源内阻抗和负载阻抗分别为,共轭匹配,负载电阻和电抗均可独立变化。令,最大功率传输,30,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,模匹配,负载阻抗模可变，幅角不变,将,代入,可推导,P,最大条件为,即,此时负载功率小于共轭匹配时,最大功率传输,31,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,图示电路求：,（,1,）,Z,L,为何值可达共轭匹配，并求,P,max,（,2,）如果,Z,L,=R,L,求,R,L,为何值获得最大功率？,解：,（,1,）当,时，共轭匹配,（,2,）当,时，模匹配,例,32,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,第,4,章 习题,4-2,，,4-4,，,4-7,，,4-9,4-12,4-16,4-17,4-22,4-27,4-35,，,4-36,，,4-37,，,4-44,4-47,，,4-48,，,4-49,，,4-52,，,4-53,33,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,练习：图示正弦稳态电路，用相量节点法求电压,v,(,t,),。,34,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,练习：图示正弦稳态电路中，已知,，求端口电压与电流相位差。,35,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,练习：求出从,ab,端口向右看去的阻抗,Z,b,I,&,2,5,W,2,W,-,j,6,W,2,V,&,10,W,1,V,&,I,&,a,36,国家电工电子教学基地 电路理论系列课程组,2005.3,