稳态交流电分析详解演示文稿

1、稳态交流电分析详解演示文稿第一页，共五十七页。（优选）稳态交流电分析第二页，共五十七页。设：则1、 瞬时值表达式根据KVL可得：为同频率正弦量RLC串联电路RLC+_+_+_+_5.1 RLC串联电路和RLC并联电路(1)第三页，共五十七页。2、相量法设（参考相量）则总电压与总电流的相量关系式RjXL-jXC+_+_+_+_（1）相量式5.1 RLC串联电路和RLC并联电路(2)第四页，共五十七页。令则Z 是一个复数，不是相量，上面不能加点。复阻抗复数形式的欧姆定律注意根据5.1 RLC串联电路和RLC并联电路(3)第五页，共五十七页。 当电源频率一定时，电路参数决定了电压U和I的比值，决定了

2、电压u与i电流之间的相位差角。5.1 RLC串联电路和RLC并联电路(4)则第六页，共五十七页。电路参数与电路性质的关系：当 XL XC 时， 0 ，u 超前 i 呈感性当 XL XC 时 ， 0 感性)XL XC参考相量电压三角形( 0 容性)XL 1/wL ，B0， j 0，电路为容性，电流超前电压wC1/wL ，B0， j 0，电路为感性，电流落后电压；wC=1/wL ，B=0， j =0，电路为电阻性，电流与电压同相（3）相量图：选电压为参考相量，设wC 1/wL，0，网络吸收功率p0p0纯电容： = -90o则，QC=UIsin(-90o)= -UI =-I2XC 0定义：无功的物理

3、意义-反映电源与储能元件之间交换能量的能力为u与i的相位差第三十四页，共五十七页。RX|Z|无源+-RjX+-对于任意一个无源网络，有结论：在无源网络中，只有电阻元件才消耗平均功率。5.4 正弦稳态电路的功率(5)结论：在无源网络中，只有电感和电容元件才消耗无功功率。第三十五页，共五十七页。视在功率S-反映电气设备的电容量。 设备额定视在功率 SN=UNIN 表示设备允许提供的最大平均功率。若S=10000KVA当负载的cos=0.6时，可提供 P=6000KW当负载的cos=0.9时，可提供 P=9000KW定义:5.4 正弦稳态电路的功率(6)第三十六页，共五十七页。平均功率、无功功率、视

4、在功率的关系：有功功率: P=UIcos 单位：W无功功率: Q=UIsin 单位：Var视在功率：S=UI 单位：VA P=Scos Q=Ssin jSPQjZRXjUURUX功率三角形阻抗三角形电压三角形RX+_+_+_5.4 正弦稳态电路的功率(7)第三十七页，共五十七页。例1 三表法测线圈参数。已知f=50Hz，且测得U=50V，I=1A，P=30W。解RL+_ZVAW*方法一5.4 正弦稳态电路的功率(8)第三十八页，共五十七页。方法二 又方法三5.4 正弦稳态电路的功率(9)第三十九页，共五十七页。0.5H2120.5FiS(t)例2：已知试求电源的P、Q、S、cos。对电源而言的

5、无源单口网络等效为阻抗Z： j212-j50相量模型解：(感性或滞后)5.4 正弦稳态电路的功率(10)第四十页，共五十七页。已知：已知电流表读数为1.5A(有效值)。求：(1)US=? (2)电源的P和Q .解：例3A+(1)Us =?5.4 正弦稳态电路的功率(11)第四十一页，共五十七页。A+(2)求P、Q=?另解5.4 正弦稳态电路的功率(12)第四十二页，共五十七页。:功率因数,对电源利用程度的衡量。功率因数低带来的问题:(1) 电源设备的容量不能充分利用若用户： 则电源可发出的有功功率为： 若用户： 则电源可发出的有功功率为： 而需提供的无功功率为:所以 提高 可使发电设备的容量得

6、以充分利用无需提供无功功率。电路功率因数的提高(1)有功功率：第四十三页，共五十七页。（2）增加线路和发电机绕组的功率损耗(费电)设输电线和发电机绕组的电阻为 :要求:(、定值)时所以提高 可减小线路和发电机绕组的损耗。(导线截面积)电路功率因数的提高(2)第四十四页，共五十七页。常用电路的功率因数纯电阻电路R-L-C串联电路纯电感电路或纯电容电路电动机 空载电动机 满载 日光灯 （R-L串联电路）第四十五页，共五十七页。(2) 提高功率因数的措施:如何提高功率因数 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。 在感性负载两端并电容I(1) 提高功率因数的原则：+-

7、第四十六页，共五十七页。j1j2LRC+_2 cos1电路功率因数的提高(5)补偿容量的确定：代入上式补偿电容大小影响补偿效果负载呈阻性cos=1负载呈容性cos1第四十七页，共五十七页。已知：f=50Hz, U=380V, P=20kW, cos1=0.6。要使功率因数提高到0.9 , 求并联电容C。例.P=20kW cosj1=0.6+_CLRC+_解：电路功率因数的提高(6)end第四十八页，共五十七页。5.5 正弦稳态电路的串联谐振(1) 在同时含有L 和C 的交流电路中，如果总电压和总电流同相，称电路处于谐振状态。此时电路与电源之间不再有能量的交换，电路呈电阻性。串联谐振：L 与 C

8、 串联时 u、i 同相并联谐振：L 与 C 并联时 u、i 同相 研究谐振的目的，就是一方面在生产上充分利用谐振的特点，(如在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用)。另一方面又要预防它所产生的危害。谐振的概念：第四十九页，共五十七页。Rj L+_发生谐振的条件：-谐振角频率即要使电路发生谐振的方法：（一）L、C一定，调节（二） 一定，调节L或C一、RLC串联谐振的条件5.5 正弦稳态电路的串联谐振(2)第五十页，共五十七页。二、RLC串联谐振的特点Rj L+_1、电压与电流同相，电路呈电阻性谐振时的相量图 电阻消耗能量，能量互换只发生在电容和电感之间，电路无功功率为零。5.5 正弦稳态电路

9、的串联谐振(3)第五十一页，共五十七页。2、电路阻抗最小，电流最大3、串联谐振时， 、 可能大于电源电压串联谐振又称电压谐振5.5 正弦稳态电路的串联谐振(4)第五十二页，共五十七页。三、品质因数QQ大Q小不同的Q值对电路有何影响？ Q值越大，谐振曲线在 附近越尖锐。谐振曲线越尖锐，选择性就越强，但通频带(BW)越窄。5.5 正弦稳态电路的串联谐振(5)第五十三页，共五十七页。例 一接收器的电路参数为：U=10V w=5103 rad/s, 调C使电路中的电流最大，Imax=200mA，测得电容电压为600V，求R、L、C及Q+_LCRuV解 end第五十四页，共五十七页。一、 R、 L 、 C 并联电路+_R发生谐振的条件：即谐振角频率5.6 正弦稳态电路的并联谐振（1）谐振时的相量图第五十五页，共五十七页。二、并联谐振的特点：（1）谐振时电源电压与电流同相，电路成电阻性;（2）谐振时阻抗最大（导纳最小），总电流最小:（3）谐振时各并联支路的电流为:故并联谐振又叫电流谐振品质因数Q:|Y|ww0OG5.6 正弦稳态电路的并联谐振（2）第五十六页，共五十七页。LC串并联电路的