版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、第8章 正弦稳态电路的分析8.1 阻抗和导纳8.2 简单正弦稳态电路的分析及相量图8.3 正弦稳态电路的功率8.4 正弦稳态电路的一般分析方法8.5 最大平均功率的传输8.6 正弦稳态电路的谐振目 录8.1 阻抗和导纳N0.+_ 注意:此时电压相量 与电流相量 的参考方向向内部关联 阻 抗(复数)阻抗()8.1 阻抗和导纳 其中: 阻抗Z的模 阻抗Z的阻抗角 阻抗Z的电阻分量 阻抗Z的电抗分量 阻抗三角形 阻抗Z的标准形式8.1 阻抗和导纳 阻抗Z和电路性质的关系 表示 u 领先 i 电路呈 表示 u 、i同相 电路呈 表示 u 落后 i 电路呈8.1 阻抗和导纳 电阻元件的阻抗 电压和电流关
2、联参考方向下,电阻的伏安关系的相量形式为 则: 与 共线.+_R 8.1 阻抗和导纳 电感元件的阻抗 电压和电流关联参考方向下,电感的伏安关系的相量形式为 则: , 感抗.+_8.1 阻抗和导纳 电容元件的阻抗 电压和电流关联参考方向下,电容的伏安关系的相量形式为 则: , 容抗_.+8.1 阻抗和导纳 欧姆定律的相量形式8.1 阻抗和导纳 导 纳N0.+_ 复导纳Y单位:S (西门子)8.1 阻抗和导纳 其中: 导纳Y的模 导纳Y的导纳角 导纳Y的电导分量 导纳Y的电纳分量 导纳三角形导纳Y的标准形式8.1 阻抗和导纳 对同一个二端网络N0.+_8.2 简单正弦稳态电路的分析及相量图 简单正
3、弦稳态电路的分析及相量图一、 阻抗的串联二、导纳的并联 例题三、RLC串联交流电路四、RLC并联交流电路 例题阻抗的串联 串联阻抗分压公式 若二端正弦稳态电路的各元件为串联关系,则其端口阻抗为 串联阻抗分压公式:阻抗的并联 若二端正弦稳态电路的各元件为并联关系,则其端口导纳为 并联导纳分流公式: 并联导纳分流公式例题 电路的计算 与电阻电路分析方法相同 例:p205/8-7(a)(c)写出下列电路阻抗和导纳的表达式RL1L2CR2R1C2C1 (a) (c)例题 例:如图所示电路等效阻抗ZabR2+_.Zab+_abRLC串联交流电路相量方程式:则设(参考相量)RjXL+_+_jXCRLC串联
4、交流电路 相 量 图 相量图能直观地显示各相量之间的关系,特别是各相量 的相位关系,它是分析和计算正弦稳态电路的重要手段 可依据元件伏安关系的相量形式和电路的KCL、KVL 方程定性地画出电路的相量图 可选择电路中某一相量作为参考相量 通常选参考相量的初相为零 RLC串联交流电路 相 量 图 画串联电路的相量图时,取电流相量为参考相量 画并联电路的相量图时,取电压相量为参考相量 RLC串联交流电路设RjXL+_+_jXCRLC并联交流电路设例题 例:确定图中的V0和A0数值V1V2V0RL3V4V(a)A1A0AR5A7.07A(b)C例题 图(a) 中各表读数为:V1为30V、V2为60V;
5、(b)图中,V1为 15V、V2为80V、V3为100V,(1)求两个电路端口的电压 有效值U;(2)如果外施直流电压25V,再求各表的读数(a)V1V2+_RL(b)V1V2V3+_RLC习题2 例:已知 ,求i(t), iL(t), iC(t).us(t)+_iL(t).1.5k1kiC(t)i(t).+_.1.5k1kj1k-j2k注意:当激励取有效值相量时,响应也应取有效值相量习题3 例:已知U=100V, I=5A, 且 超前 ,求R, XL+_.jXLR习题4 例:已知IC =2A, IR= A, XL =100, 且 与 同相,求U+_.jXLR+_jXC+_第8章 正弦稳态电路
6、的分析一、瞬时功率 p -W二、平均功率 P -W三、无功功率 Q -Var四、视在功率 S -VA五、功率因数的提高六、复功率 -VA七、习题7.3 正弦稳态电路的瞬时功率 瞬 时 功 率N.+_iu常数余弦函数7.3 正弦稳态电路的瞬时功率 ti,u,p07.3 正弦稳态电路的平均功率 平 均 功 率 可见: 1. P是一个常量,由有效值U、I及 ,( ) 三者乘积确定,量纲:W 2.当P0时,表示该一端口电路吸收平均功率P; 当P0时,表示该一端口电路发出平均功率|P| 3. 单一无源元件的平均功率:7.3 正弦稳态电路的平均功率 平均功率的两种计算方法N0.+_iu对无源二端网络N0:
7、7.3 正弦稳态电路的无功功率 可见: 1. Q是一个常量,由有效值U、I及 ,( ) 三者乘积确定,量纲:Var (乏) 正弦稳态一端口电路内部与外部能量交换的最大规模(即 瞬时功率可逆部分的振幅)定义为无功功率Q,即: 不可逆部分pR(t)可逆部分pX(t)7.3 正弦稳态电路的无功功率 无功功率的两种计算方法N0.+_iu对无源二端网络N0:7.3 正弦稳态电路的视在功率 视 在 功 率 (表观功率) 即有: 反映电源设备的容量(可能输出的最大平均功率) 量纲:VA (伏安) : 功率三角形PQ注: 在工程上视在功率用来表示电源设备(变压器、发电机等)的容量,也可用来衡量发电机可能提供的
8、最大平均功率(额定电压额定电流)7.3 正弦稳态电路的功率因数 功率因数及其提高 当正弦稳态一端口电路内部不含独立源时, 用表示, 称为该一端口电路的功率因数。 工业生产中很多设备都是感性负载,感性负载的P、U一定 时,越小,由电网输送给此负载的电流就越大。这样一 方面要占用较多的电网容量,又会在发电机和输电线上引 起较大的功率损耗和电压降。所以需要提高的值。 7.3 正弦稳态电路的功率因数 提高功率因数的原则: 必须保证原负载的工作状态不变。即:加至负载上的电压和负载的有功功率不变。 提高功率因数的措施:并联电容CuiR+_L+_+_7.3 正弦稳态电路的功率因数 例:在f=50Hz, U=
9、380V的交流电源上,接有一感性负载, 其消耗的平均功率P1=20kW, 其功率因数 。 求:线路电流I1; 若在感性负载两端并联一组电容器, 其等值电容为 ,求线路电流I及总功率因数 +_.jXLR.7.3 正弦稳态电路的功率因数 并联电容的作用:减小端口电流,提高功率因数 工程上一般将功率因数提高到0.850.95 情况1: 欠补偿呈电感性感性负载+_.jXLR.7.3 正弦稳态电路的功率因数 情况2呈电阻性从经济方面考虑,工程上一般不要求补偿到1。7.3 正弦稳态电路的功率因数 情况3:过补偿呈电容性补偿成容性要求使用的电容容量更大,经济上不合算7.3 正弦稳态电路的功率因数 给定P、
10、, 要求将 提高到 ,求C = ?7.3 正弦稳态电路的复功率 复 功 率N0.+_ 设, 且则:注:1、复功率不代表正弦量,故不用相量表示 2、本身无意义,仅为计算方便引出 3、单位和S一致7.3 正弦稳态电路的复功率N0.+_N0中不含独立源:7.3 正弦稳态电路的功率守恒 功 率 守 恒 情 况 无功功率守恒: 瞬时功率守恒: 平均功率守恒: 复功率守恒: 视在功率不守恒:习题1正误判断对正弦一端口网络,下列关系是正确的是:?答案:习题2P1cos1P2cos2+_ 例:已知一个负载的 另一个负载的 求此电路的总功率因数 习题3 例:已知Z=2+j2, IR =5A, IL=3A, IC
11、 =8A, 且总平均功率 P=200W, 求R, U +_.jXLRZ.jXC习题4 例:已知I1=I2=10A, U=200V, R=10, f=50Hz, 电路消耗 平均功率2kW,且U与I同相,试求R1、R2、L、C.+_.R2R+_R1习题5 例:已知 求电压+_.Z3Z2Z18.4 正弦稳态电路的一般分析方法 例:已知 , 求i1(t) , i2(t) us(t)+_i134mHi22i1+_.+_3j4+_.-j28.4 正弦稳态电路的一般分析方法 例:试列出节点电压相量方程.-j105.j5.-j0.5A.-j5j1010.习题 3.29:已知 ,试求电压 。+_.-j8-j10
12、j8ab668.4 正弦稳态电路的一般分析方法 例:求.8+_j6j16j16-j4-j48.4 正弦稳态电路的一般分析方法.Z1.Z2Z3Z4Z5 平衡条件:8.5 最大平均功率的传输 即ZL= ? 时,ZL可获最大平均功率PLmax= ? NZLZLZeq+_ RL, XL可独立变化 |ZL| 可变, 不变 |ZL| 不变, 可变8.5 最大平均功率的传输 1. RL, XL可独立变化ZLZeq+_8.5 最大平均功率的传输 2. |ZL| 可变, 不变ZLZeq+_8.5 最大平均功率的传输 取ZL= |Zeq| = 5时,可获Pmax: 例:取ZL= Zeq =3-j4时,可获Pmax
13、:Zeq= 3+j4ZL+_*8.5 最大平均功率的传输 除非作特别说明,通常所说的负载获得最大平均功率PLmax为最佳共轭匹配时负载获得的平均功率。8.5 最大平均功率的传输 例:问ZL=?时,PLmax=?+_j10+_66ZL习题1 例:已知Z1= 200+j1000, Z2= 500+j1500, 要求 与 相差 ,求R = ? .Z1Z2R+_习题2 例:已知U=100V, P =86.6W, I = I1 = I2, 求R, XL , XC 作出电路的相量图:+_.RjXCjXL 例:已知 , 且 与 同相,求R、R2、XL及电路消耗的平均功率P。习题3+_R2RjXL+_jXC习
14、题4 例:已知Uab=100 V, 两并联支路的平均功率为100W, ,且 。求(1)阻抗Z=?(2)整个电路的 平均功率P、无功功率Q及功率因数。+_.Z100-j100100j100ab谐振的概念 谐 振 指含有R、L、C的正弦稳态电路,端口所出现的电压与 电流同相的现象 分类:RLC串联电路的谐振:利用阻抗Z讨论 GCL并联电路的谐振:利用导纳Y讨论 串联谐振特点 RLC串 联 谐 振 1. 阻抗:jLR+_+_+_.+_谐振时: 特点1 :谐振时阻抗值最小串联谐振特点 RLC串 联 谐 振 2. 谐振频率: 特点2 :谐振频率仅与L、C有关jLR+_+_+_.+_ RLC串 联 谐 振
15、 3. 特性阻抗 和品质因数Q : 仅与电路参数有关 反映电路选择性能好坏的指标,也仅与电路参数有关 串联谐振特点 RLC串 联 谐 振 4. 电流: 特点3 :谐振时电流值最大,消耗的平均功率最大推导得:串联谐振特点jLR+_+_+_.+_ RLC串 联 谐 振 5. 各元件的电压:串联谐振特点 RLC串 联 谐 振 当Q 1时, UL0=UC0= QU U, 出现部分电压大于总电压现象 串联谐振也称为“电压谐振”jLR+_+_+_.+_.+_串联谐振特点 RLC串 联 谐 振注意:电感L的瞬时功率与电容C的瞬时功率在任何瞬时数值相等而符号相反,它们之间的能量相互补偿。激励只向电路提供电阻消
16、耗的电能,电路与激励之间没有能量的交换。 . .串联谐振特点jLR+_+_+_.+_.+_串联电路频率特性 RLC串联电路的频率特性 幅频特性 相频特性 阻抗的频率特性:概念:网络的频率特性是研究正弦交流电路中电压、电流随频率变化的关系(即频域分析)。 阻抗的幅频特性 阻 抗 的 幅 频 特 性0XL XCR0阻抗的相频特性 阻 抗 的 相 频 特 性时,时,时,00容性感性电流的幅频特性 电流的幅频特性电流的幅频特性 电流的幅频特性显然,当某一具体电路的参数以及电源电压给定后,调节电源角频率即可获得一根I曲线;当另一个具体电路的参数和电源电压给定后,则可获得另一根I曲线。但这种I曲线用处不大
17、,因为不易从它们的曲线上比较两个电路的电流频率特性电流抑制比 选择性:电流抑制比谐振通用曲线Q1Q2Q2Q10 谐振通用曲线显然:Q愈高,曲线愈尖锐,靠近谐振频率附近电流愈大,失谐时电流下降愈快,即对非谐振频率下的电流抑制作用愈大,选择性越好。 谐振电路具有选出所需信号而同时抑制不需要信号的能力称为电路的选择性。谐振通用曲线Q1Q2Q2Q10 谐振通用曲线结论:Q愈大,带宽愈小,曲线愈尖锐,选择性愈好。 Q愈小,带宽愈大,曲线愈平坦,选择性愈差。UL、UC的幅频特性 UL、UC的幅频特性UL、UC的幅频特性 UL、UC的幅频特性0UQUULmax,UCmaxUL ,UC 对称分布于 两侧,Q值越大,它们就越接近1 串联谐振应用举例收音机接收电路接收天线与 C :组成谐振电路将选择的信号送 接收电路 组成谐振电路 ,选出所需的电台 为来自3个不同电台(不同频率)的电动势信号;已知: 如果要收听 节目,C应配多大? 信号在电路中产生的电流有多大?在C上产生的电压是多少?已知:并联谐振jLR.+_ 谐振时:电抗部分对外可断路电抗部分对外可短路765
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 2025有关旧厂房租赁合同样本
- 二零二五版文化休闲用地转让及合作开发合同4篇
- 二零二五年度纺织机械设备抵押担保融资协议3篇
- 二零二四年度新房购买定金合同范本3篇
- 基于二零二五年度标准的秋季国家开放大学教学资源共享协议3篇
- 2025年度大连生猪批发市场合作协议书4篇
- 2025年度铲车租赁与租赁物保险合同16篇
- 2025年度冲压件表面处理及防腐蚀技术合同4篇
- 学校食堂装修施工方案
- 科尔沁旅游文化形象建构与传播研究
- 2025-2030年中国草莓市场竞争格局及发展趋势分析报告
- 奕成玻璃基板先进封装中试线项目环评报告表
- 广西壮族自治区房屋建筑和市政基础设施全过程工程咨询服务招标文件范本(2020年版)修订版
- 人教版八年级英语上册期末专项复习-完形填空和阅读理解(含答案)
- 2024新版有限空间作业安全大培训
- GB/T 44304-2024精细陶瓷室温断裂阻力试验方法压痕(IF)法
- 年度董事会工作计划
- 《退休不褪色余热亦生辉》学校退休教师欢送会
- 高三数学寒假作业1
- 1例左舌鳞癌手术患者的围手术期护理体会
- (完整)100道两位数加减两位数口算题(难)
评论
0/150
提交评论