穩(wěn)態(tài)交流電分析詳解演示文稿

1、穩(wěn)態(tài)交流電分析詳解演示文稿第一頁，共五十七頁。（優(yōu)選）穩(wěn)態(tài)交流電分析第二頁，共五十七頁。設(shè)：則1、 瞬時(shí)值表達(dá)式根據(jù)KVL可得：為同頻率正弦量RLC串聯(lián)電路RLC+_+_+_+_5.1 RLC串聯(lián)電路和RLC并聯(lián)電路(1)第三頁，共五十七頁。2、相量法設(shè)（參考相量）則總電壓與總電流的相量關(guān)系式RjXL-jXC+_+_+_+_（1）相量式5.1 RLC串聯(lián)電路和RLC并聯(lián)電路(2)第四頁，共五十七頁。令則Z 是一個(gè)復(fù)數(shù)，不是相量，上面不能加點(diǎn)。復(fù)阻抗復(fù)數(shù)形式的歐姆定律注意根據(jù)5.1 RLC串聯(lián)電路和RLC并聯(lián)電路(3)第五頁，共五十七頁。 當(dāng)電源頻率一定時(shí)，電路參數(shù)決定了電壓U和I的比值，決定了

2、電壓u與i電流之間的相位差角。5.1 RLC串聯(lián)電路和RLC并聯(lián)電路(4)則第六頁，共五十七頁。電路參數(shù)與電路性質(zhì)的關(guān)系：當(dāng) XL XC 時(shí)， 0 ，u 超前 i 呈感性當(dāng) XL XC 時(shí) ， 0 感性)XL XC參考相量電壓三角形( 0 容性)XL 1/wL ，B0， j 0，電路為容性，電流超前電壓wC1/wL ，B0， j 0，電路為感性，電流落后電壓；wC=1/wL ，B=0， j =0，電路為電阻性，電流與電壓同相（3）相量圖：選電壓為參考相量，設(shè)wC 1/wL，0，網(wǎng)絡(luò)吸收功率p0p0純電容： = -90o則，QC=UIsin(-90o)= -UI =-I2XC 0定義：無功的物理

3、意義-反映電源與儲(chǔ)能元件之間交換能量的能力為u與i的相位差第三十四頁，共五十七頁。RX|Z|無源+-RjX+-對(duì)于任意一個(gè)無源網(wǎng)絡(luò)，有結(jié)論：在無源網(wǎng)絡(luò)中，只有電阻元件才消耗平均功率。5.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率(5)結(jié)論：在無源網(wǎng)絡(luò)中，只有電感和電容元件才消耗無功功率。第三十五頁，共五十七頁。視在功率S-反映電氣設(shè)備的電容量。 設(shè)備額定視在功率 SN=UNIN 表示設(shè)備允許提供的最大平均功率。若S=10000KVA當(dāng)負(fù)載的cos=0.6時(shí)，可提供 P=6000KW當(dāng)負(fù)載的cos=0.9時(shí)，可提供 P=9000KW定義:5.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率(6)第三十六頁，共五十七頁。平均功率、無功功率、視

4、在功率的關(guān)系：有功功率: P=UIcos 單位：W無功功率: Q=UIsin 單位：Var視在功率：S=UI 單位：VA P=Scos Q=Ssin jSPQjZRXjUURUX功率三角形阻抗三角形電壓三角形RX+_+_+_5.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率(7)第三十七頁，共五十七頁。例1 三表法測(cè)線圈參數(shù)。已知f=50Hz，且測(cè)得U=50V，I=1A，P=30W。解RL+_ZVAW*方法一5.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率(8)第三十八頁，共五十七頁。方法二 又方法三5.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率(9)第三十九頁，共五十七頁。0.5H2120.5FiS(t)例2：已知試求電源的P、Q、S、cos。對(duì)電源而言的

5、無源單口網(wǎng)絡(luò)等效為阻抗Z： j212-j50相量模型解：(感性或滯后)5.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率(10)第四十頁，共五十七頁。已知：已知電流表讀數(shù)為1.5A(有效值)。求：(1)US=? (2)電源的P和Q .解：例3A+(1)Us =?5.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率(11)第四十一頁，共五十七頁。A+(2)求P、Q=?另解5.4 正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率(12)第四十二頁，共五十七頁。:功率因數(shù),對(duì)電源利用程度的衡量。功率因數(shù)低帶來的問題:(1) 電源設(shè)備的容量不能充分利用若用戶： 則電源可發(fā)出的有功功率為： 若用戶： 則電源可發(fā)出的有功功率為： 而需提供的無功功率為:所以 提高 可使發(fā)電設(shè)備的容量得

6、以充分利用無需提供無功功率。電路功率因數(shù)的提高(1)有功功率：第四十三頁，共五十七頁。（2）增加線路和發(fā)電機(jī)繞組的功率損耗(費(fèi)電)設(shè)輸電線和發(fā)電機(jī)繞組的電阻為 :要求:(、定值)時(shí)所以提高 可減小線路和發(fā)電機(jī)繞組的損耗。(導(dǎo)線截面積)電路功率因數(shù)的提高(2)第四十四頁，共五十七頁。常用電路的功率因數(shù)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(dòng)機(jī) 空載電動(dòng)機(jī) 滿載 日光燈 （R-L串聯(lián)電路）第四十五頁，共五十七頁。(2) 提高功率因數(shù)的措施:如何提高功率因數(shù) 必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。即：加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變。 在感性負(fù)載兩端并電容I(1) 提高功率因數(shù)的原則：+-

7、第四十六頁，共五十七頁。j1j2LRC+_2 cos1電路功率因數(shù)的提高(5)補(bǔ)償容量的確定：代入上式補(bǔ)償電容大小影響補(bǔ)償效果負(fù)載呈阻性cos=1負(fù)載呈容性cos1第四十七頁，共五十七頁。已知：f=50Hz, U=380V, P=20kW, cos1=0.6。要使功率因數(shù)提高到0.9 , 求并聯(lián)電容C。例.P=20kW cosj1=0.6+_CLRC+_解：電路功率因數(shù)的提高(6)end第四十八頁，共五十七頁。5.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的串聯(lián)諧振(1) 在同時(shí)含有L 和C 的交流電路中，如果總電壓和總電流同相，稱電路處于諧振狀態(tài)。此時(shí)電路與電源之間不再有能量的交換，電路呈電阻性。串聯(lián)諧振：L 與 C

8、 串聯(lián)時(shí) u、i 同相并聯(lián)諧振：L 與 C 并聯(lián)時(shí) u、i 同相 研究諧振的目的，就是一方面在生產(chǎn)上充分利用諧振的特點(diǎn)，(如在無線電工程、電子測(cè)量技術(shù)等許多電路中應(yīng)用)。另一方面又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。諧振的概念：第四十九頁，共五十七頁。Rj L+_發(fā)生諧振的條件：-諧振角頻率即要使電路發(fā)生諧振的方法：（一）L、C一定，調(diào)節(jié)（二） 一定，調(diào)節(jié)L或C一、RLC串聯(lián)諧振的條件5.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的串聯(lián)諧振(2)第五十頁，共五十七頁。二、RLC串聯(lián)諧振的特點(diǎn)Rj L+_1、電壓與電流同相，電路呈電阻性諧振時(shí)的相量圖 電阻消耗能量，能量互換只發(fā)生在電容和電感之間，電路無功功率為零。5.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路

9、的串聯(lián)諧振(3)第五十一頁，共五十七頁。2、電路阻抗最小，電流最大3、串聯(lián)諧振時(shí)， 、 可能大于電源電壓串聯(lián)諧振又稱電壓諧振5.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的串聯(lián)諧振(4)第五十二頁，共五十七頁。三、品質(zhì)因數(shù)QQ大Q小不同的Q值對(duì)電路有何影響？ Q值越大，諧振曲線在 附近越尖銳。諧振曲線越尖銳，選擇性就越強(qiáng)，但通頻帶(BW)越窄。5.5 正弦穩(wěn)態(tài)電路的串聯(lián)諧振(5)第五十三頁，共五十七頁。例 一接收器的電路參數(shù)為：U=10V w=5103 rad/s, 調(diào)C使電路中的電流最大，Imax=200mA，測(cè)得電容電壓為600V，求R、L、C及Q+_LCRuV解 end第五十四頁，共五十七頁。一、 R、 L 、 C 并聯(lián)電路+_R發(fā)生諧振的條件：即諧振角頻率5.6 正弦穩(wěn)態(tài)電路的并聯(lián)諧振（1）諧振時(shí)的相量圖第五十五頁，共五十七頁。二、并聯(lián)諧振的特點(diǎn)：（1）諧振時(shí)電源電壓與電流同相，電路成電阻性;（2）諧振時(shí)阻抗最大（導(dǎo)納最?。?，總電流最小:（3）諧振時(shí)各并聯(lián)支路的電流為:故并聯(lián)諧振又叫電流諧振品質(zhì)因數(shù)Q:|Y|ww0OG5.6 正弦穩(wěn)態(tài)電路的并聯(lián)諧振（2）第五十六頁，共五十七頁。LC串并聯(lián)電路的