电路分析基础CAI-ppt课件

1、 电子工程系制造 2019.5第十二章12.1 元件的功率和能量)cos()(vmtUtu V)cos(2vtU)cos()(imtIti A)cos(2itItUtumcos)( VtItimcos)( A )()()(titutp )2cos1 (21tIUmm如图12.1-1的二端元件，有：N元件i+_u)(正弦稳态图12.1-1i+_uR图12.1-2如图12.1-2(12.1-1)结论：1.0)(tp 耗能元件 2.)(tp作周期变化，角频率为2，波形如图 12。1-3。 3.UIIUpmm21 （W）有功功率。 P(t)2tmmIU210图12.1-3如图12.1-4有：i+_uL

2、图12.1-4tUtumcos)( V)2cos()(tItim tImsin A )()()(titutp tIUmm2sin21(12.12)P(t)2t0图12.1-5结论： 1.0)(tp(吸收) 0)(tp(释放) 和电路进行能量交换 2.)(tp作周期变化的角频率为2 30p 表示电感元件既不会产生功率，也不会消耗功率 4)(maxtp表征电感元件和电路交换能量的规模无功功率 )(maxtpQ0212LmmXUUIIU 单位 Var(乏) Q 即 Q= 21)21(21412mmmLIULIWLW25Q与的关系 tILLitWmL222sin221)(tILILmm2cos4422

3、(12.1-3)利用对偶关系，把iu ui p(t)和 L 相同。可作类似的讨论。对 4、5，注意到 QCXU2 而 CXC1 Q0 241mCCUW 故 QCW2(12.1-4)iS0.01F0.8H8图12.1-6 (a) 如图电路，已知ttiS10cos102)( A 求电阻的平均功率，电感和电容的平均贮能。 例12.1-1SI 10j8j8ababU2I(b)解：画出电路的相量模型： 设101jZ 4528.11882jZ 有 0108810102112jjjIZZZIS 7612.121425.890100 A 7612.124528.1122IZUab 3171.136 V 如(b

4、) 电阻消耗的功率 15.11758)12.12(222RIPR W 电感的平均贮能 76.58)12.12(8 . 02121222mLLIW J 电容的平均贮能 22)71.136(01. 02121abCCUW 45.93 J设接入正弦稳态的二端网络 N， 其电压超前电流的相位为 ZivZIUIUjZ|)( IUZ | ivZ 若 tItimcos)( A )cos()(ZmtUtu V )()()(titutp )2cos(21cos21ZmmZmmtIUIU 如图12.2-1二端网络i+_u图12.2-1(12.2-1)P(t)tZmmIUcos21图12.2-21.)(tp有时大于

5、零，有时小于零 说明该二端网络和电路既有能量交 换，又有能量损耗 2.)(tp作周期变化，其角频率为2 3.ZZmmUIIUpcoscos21 且 0p 这是网络中电阻所消耗的有功功率 令 Z cos二端网络的功率因数 式中)(tPR表示二端网络中电阻分量的瞬时功率 )(tPX表示二端网络中电抗分量的瞬时功率 4. )()(tPtPXR )(tPR和)(tPX的波形图如图： tIUtIUtpZmmZmm2sinsin21)2cos1 (cos21)(12.2-3(12.2-3)PR(t)2tPX(t)2t图12.2-3(a)(b)可得 ZZmmRUIIUPpcoscos21 UI二端网络的有功

6、功率(W) ZZmmXUIIUQtpsinsin21)(max 二端网络的无功功率(Var)令 UIS (VA)二端网络的视在功率5.可用功率三角形表示它们之间的关系6. ZUIPcos 而 | ZIU ZZIPcos|2 Re2ZI Re2YU 如图12.2-4S(VA)Q(Var)P(W)Z图12.2-4(12.2-4)如图电路，已知ttuS2cos102)( V求电源提供的有功功率。例12.2-1uS(t)2H34F81图12.2-5344j 4jV010ab1I2I图12.2-6 ZUIPcos )44(4)44(43jjjjZab 47443jj 7 .2906. 8 AZUI24.

7、 106. 810| 8 .107 .29cos24. 110P W 电路电路图图 21RRRPPP 1124)44(4IjIjjjI 8 .104)24. 1 (3)24. 1 (22RP WRe2ZIP 8 .10724. 12 W电路电路图图 jQPS SUIQPS22| 可以证明，复功率是守恒的。 即 01nKKS 或 (01*nKKKIU) 一、复功率定义 VUU III III* *IUS IVIU )(IVUI ZjZUIeUI ZZjUIUIsincos (12.3-1)(12.3-3)(12.3-2) 如图电路，网络一定，负载 LLLjXRZ，LR、LX可变， 求负载获得最大

8、功率的条件网络 N 可用相应的戴维南电路来等效如图 其中000jXRZ )()(000LLOCLOCXXjRRUZZUI 2020)()(|LLOCXXRRUII LLLOCLLRXXRRURIP202022)()(NZLab图12.3-1ZLZ0abOCUI图12.3-2(12.3-4)显然，对任何的LR而言，当0XXL时，分母为最小 此时 LLOCLRRRUP202)(同电阻电路，令0LLdRdP 当0RRL时，LP达到最大值且 02max4RUPOCL *0ZZL (即00jXRZL) 为共轭匹配(12.3-5)如图电路ttuS5cos92)( V 若LLLjXRZ可变，求 ?LZ ?maxLP 例12.3-1图12.3-3uS2u1u1abZL63F151(a)633j091U12U1I2I(b)1) 求OCU编写网孔方程： 93)36(21IjIj1212)33(3UIjIj 121)(3UIIj 可得： 53)23(31jI 53)27(92jI 1671.3)27(532732jIUOC63 3j091U12U1I2IOCU图12.3-42)求0Z 外加激励法的相量模型如图 有 11132UUUU UU311 43121II