正弦交流電路分析計算.ppt

(3-42),3.3 正弦交流電路的分析計算,3.3.1 單一參數(shù)的正弦交流電路 3.3.2 R-L-C串聯(lián)交流電路 3.3.3 交流電路的一般分析方法 3.3.4 功率因數(shù)的提高,(3-43),一、 電阻電路,根據(jù) 歐姆定律,3.3.1 單一參數(shù)的正弦交流電路,(3-44),1. 頻率相同,2. 相位相同,3. 有效值關(guān)系：,電阻電路中電流、電壓的關(guān)系,(3-45),電阻電路中的功率,1. 瞬時功率 p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積,小寫,(3-46),(3-47),2. 平均功率（有功功率）P：一個周期內(nèi)的平均值,大寫,(3-48),二、電感電路,基本關(guān)系式：,(3-49),電感電路中電流、電壓的關(guān)系,設(shè)：,(3-50),3. 有效值,則：,(3-51),4. 相量關(guān)系,設(shè)：,(3-52),電感電路中復(fù)數(shù)形式的 歐姆定律,其中含有幅度和相位信息,？,(3-53),感抗（XL =L ）是頻率的函數(shù)， 表示電感電路中電壓、電流有效值之間的關(guān)系，且只對正弦波有效。,關(guān)于感抗的討論,(3-54),電感電路中的功率,1. 瞬時功率 p,(3-55),儲存 能量,釋放 能量,可逆的 能量轉(zhuǎn)換 過程,(3-56),2. 平均功率 P （有功功率）,結(jié)論：純電感不消耗能量，只和電源進行能量 交換（能量的吞吐）。,(3-57),3. 無功功率 Q,Q 的單位：乏、千乏 (var、kvar),Q 的定義：電感瞬時功率所能達到的最大值。用 以衡量電感電路中能量交換的規(guī)模。,(3-58),基本關(guān)系式:,設(shè)：,三、電容電路,則：,(3-59),1. 頻率相同,2. 相位相差 90 （u 落后 i 90 ）,電容電路中電流、電壓的關(guān)系,(3-60),則：,I,(3-61),4. 相量關(guān)系,設(shè)：,則：,(3-62),電容電路中復(fù)數(shù)形式的 歐姆定律,其中含有幅度和相位信息,(3-63),關(guān)于容抗的討論,(3-64),電容電路中的功率,1. 瞬時功率 p,(3-65),i,u,(3-66),2. 平均功率 P,(3-67),瞬時功率達到的最大值（吞吐規(guī)模）,3. 無功功率 Q,（電容性無功取負值）,(3-68),例,求電容電路中的電流,(3-69),瞬時值,i 領(lǐng)先于 u 90,電流有效值,(3-70),3.3.2 R-L-C串聯(lián)交流電路,若,則,一、電流、電壓的關(guān)系,(3-71),總電壓與總電流 的關(guān)系式,相量方程式：,則,相量模型,(3-72),R-L-C串聯(lián)交流電路相量圖,先畫出參 考相量,相量表達式：,(3-73),令,則,R-L-C串聯(lián)交流電路中的 復(fù)數(shù)形式歐姆定律,(3-74),在正弦交流電路中，只要物理量用相量 表示, 元件參數(shù)用復(fù)數(shù)阻抗表示，則電路 方程式的形式與直流電路相似。,說明：,(3-75),二、關(guān)于復(fù)數(shù)阻抗 Z 的討論,結(jié)論：的模為電路總電壓和總電流有效值之比， 而的幅角則為總電壓和總電流的相位差。,1. Z 和總電流、總電壓的關(guān)系,(3-76),2. Z 和電路性質(zhì)的關(guān)系,(3-77),假設(shè)R、L、C已定， 電路性質(zhì)能否確定？ （阻性？感性？容性？）,不能！,(3-78),3. 阻抗（Z）三角形,(3-79),4. 阻抗三角形和電壓三角形的關(guān)系,(3-80),三、R、L、C 串聯(lián)電路中的功率計算,1. 瞬時功率,2. 平均功率 P （有功功率）,(3-81),總電壓,總電流,u 與 i 的夾角,平均功率P與總電壓U、總電流 I 間的關(guān)系：,其中：,(3-82),在 R、L、C 串聯(lián)的電路中，儲能元件 R、L、C 雖然不消耗能量，但存在能量吞吐， 吞吐的規(guī)模用無功功率來表示。其大小為：,3. 無功功率 Q：,(3-83),單位：伏安、千伏安,注： SU I 可用來衡量發(fā)電機可能提供的最大功率（額定電壓額定電流）,視在功率,5. 功率三角形,無功功率,有功功率,(3-84),設(shè) i 領(lǐng)先 u ，（電容性電路）,R、L、C 串聯(lián)電路中的功率關(guān)系,(3-85),(3-86),一、 簡單串并聯(lián)電路,3.3.3 交流電路的一般分析方法,(3-87),Y1、Y2 - 導(dǎo)納,(3-88),導(dǎo)納的概念,設(shè):,則:,導(dǎo)納適合于并聯(lián)電路的計算,單位是西門子( s )。,(3-89),1、據(jù)原電路圖畫出相量模型圖（電路結(jié)構(gòu)不變）,2、根據(jù)相量模型列出相量方程式或畫相量圖,二、一般正弦交流電路的解題步驟,3、用復(fù)數(shù)符號法或相量圖求解,4、將結(jié)果變換成要求的形式,在正弦交流電路中，若正弦量用相量表示，電路參數(shù)用復(fù)數(shù)阻抗表示，則直流電路中介紹的基本定律、公式、分析方法都能用。具體步驟如下：,(3-90),解題方法有兩種：,1.利用復(fù)數(shù)進行相量運算,2.利用相量圖求結(jié)果,(3-91),已知： I1=10A、 UAB =100V，,則：,求：A、UO的讀數(shù),(3-92),求：A、UO的讀數(shù),已知： I1=10A、 UAB =100V，,(3-93),設(shè)：,、領(lǐng)先 90,I=10 A、 UO =141V,求：A、UO的讀數(shù),已知： I1=10A、 UAB =100V，,(3-94),問題的提出：日常生活中很多負載為感性的， 其等效電路及相量關(guān)系如下圖。,3.3.4 功率因數(shù)的提高,(3-95),功率因數(shù) 和電路參數(shù)的關(guān)系,(3-96),40W白熾燈,40W日光燈,發(fā)電與供電 設(shè)備的容量 要求較大,供電局一般要求用戶的 ， 否則受處罰。,(3-97),純電阻電路,R-L-C串聯(lián)電路,純電感電路或 純電容電路,電動機 空載 滿載,日光燈 （R-L-C串聯(lián)電路）,常用電路的功率因數(shù),(3-98),提高功率因數(shù)的原則：,必須保證原負載的工作狀態(tài)不變。即：加至負載上的電壓和負載的有功功率