电路分析基础第09章 正弦稳态电路的分析.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,9.1,阻抗和导纳,9.2,阻抗,(,导纳,),的串联和并联,9.3,电路的相量图,9.4,正弦稳态电路的分析,*,9.5,正弦稳态电路的功率,9.6,复功率,9.7,最大功率传输,*,第九章 正弦稳态电路的分析,9.1,阻抗和导纳,一、阻抗,1,、定义,No,+,-,阻抗模,|,Z,|=,U/I,阻抗角,阻抗,Z,的代数形式可写为,Z=R+jX,其实部为,电阻,，虚部为,电抗,。,2,、,R,、,L,、,C,对应的阻抗,分别为：,3,、感抗和容抗,感抗,容抗,反映电感对电流的阻碍作用,反映电容对电流的阻碍作用,阻抗有大小和方向,具有相量的性质,.,感抗和容抗是个常数,(,一定时,),感抗（,X,L,=L,）,是频率,的函数，,表示电感电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对正弦波有效。,=,0,时,X,L,=0,关于感抗的讨论,u,s,+,_,L,R,直流,U,S,+,_,R,X,L,L,U,S,+,-,u,s,+,-,关于容抗的讨论,直流,是频率,的函数，,表示电容电路中电压、电流有效值之间的关系，且只对,正弦波,有效,。,容抗,0,时,4,、,RLC,串联电路,如果,No,内部为,RLC,串联,电路，则阻抗,Z,为,R,X,|Z|,阻抗三角形,No,+,-,当,L,1,/C,，,X 0,，,0,，,电压,u,超前电流,i,，称,Z,呈,感性,；,当,L,1,/C,，,X 0,，,0,，或,X 1,/,w,L,，,B,0,，,y,0,，,电路为容性，电流超前电压,分析,R,、,L,、,C,并联电路可得出：,（,3,）,w,C,1,/,w,L,，,B,0,，,y,0,电路吸收功率；,p,0,j,0,感性，,X,0,j,0,，,表示网络吸收无功功率；,Q,0,，,表示网络发出无功功率。,Q,的大小反映网络与外电路交换功率的大小。是由储能元件,L,、,C,的性质决定的,四、视在功率,电机和变压器的容量是由视在功率来表示的。,单位：伏安（,VA,）,有功功率,P,、,无功功率,Q,和视在功率,S,存在下列关系：,例：,测量电感线圈,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,，,功率表读数为,30W,，,电源的频率,f,=50Hz,。,试求,R,、,L,之值。,+,-,V,A,W,+,-,*,*,电,感,线,圈,解：可先求得线圈的阻抗,=50,功率表读数为,电阻,消耗的有功功率,!,解得：,=30+j40,R,=30,=127,mH,另一种解法,R,=30,而,故可求得：,=40,=,2f,=314,rad/s,9.6,复功率,一、复功率,设一个一端口的电压相量为 ，电流相量为 ，,=,P,+,j,Q,复功率定义为,二、有功分量和无功分量,一个不含独立电源的一端口可以用等效阻抗,Z,表示。,相量图,复功率可写为,其中,一个不含独立电源的一端口可以用等效导纳,Y,表示。,复功率可写为,其中,这样,可以证明,正弦电流电路中总的有功功率,是电路各部分有功功率之和，,总的无功功率是电路各部分无功功率之和，,即有功功率和无功功率分别守恒。,电路中的复功率也守恒，,但视在功率不守恒。,三、功率因数的提高,是电路的功率因数。,电压与电流间的相位差或电路的功率因数,决定于电路（负载）,的参数。,只有在电阻负载的情况下，电压和电流才同相，其功率因数为,1,。,对于其他负载来说，其功率因数均介于,0,与,1,之间。,40W,白炽灯,40W,日光灯,发电与供电,设备的容量,要求较大,例：,如果电源的额定电流是36.4A,，,白炽灯可以接,200,个；,日光灯只能接,100,个。,功率因数不等于,1,时，电路中发生,能量互换,，出现无功功率。这样引起下面两个问题：,1,、发电设备的容量不能充分利用,2,、增加线路和发电机绕组的功率,损耗,供电局一般要求用户的功率因数大于,0.95,，,否则受处罚。,提高功率因数的意义,R,jL,与电感性负载并联静电电容器,。,O,提高功率因数的常用方法：,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,),O,并联电容,C,的计算,例：正弦电压为,50Hz,，,380V,，,感性负载吸收的功率为,20kW,，,功率因数,0.6,。若使电路的功率因数提高到,0.9,，求在负载的两端并接的电容值。,I,=58.48 A,=44.69 A,=375,F,解：,提高功率因数，是指提高,电源或电网,的功率因数，,而,不是,指提高某个,电感性负载,的功率因数。,并联电容后并,不改变,原负载的工作状况，,所以电路的有功功率并没有改变，,只是,改变,了电路的,无功,功率，从而使功率因数得到提高。,提高功率因数的含义,9.7,最大功率传输,含源一端口向终端负载,Z,传输功率，当传输的功率较小（如通讯系统，电子电路中），而不必计较传输效率时，常常要研究使负载获得最大功率（有功,）,的条件。,Ns,+,_,Z,1,1,+,_,Z,+,_,1,1,戴维宁,定理,获得最大功率的条件为,即有,此时获得的最大功率为,上述获得最大功率的条件称为,最佳匹配,。,设,则负载吸收的有功功率为,+,_,Z,+,_,1,1,第,9,章结束,