《正弦交流電路》 (2)ppt課件

1、 在同時含有在同時含有L 和和C 的交流電路中，假設(shè)總電壓和的交流電路中，假設(shè)總電壓和總電流同相，稱電路處于諧振形狀。此時電路與電總電流同相，稱電路處于諧振形狀。此時電路與電源之間不再有能量的交換，電路呈電阻性。源之間不再有能量的交換，電路呈電阻性。 研討諧振的目的，就是一方面在消費上充分利研討諧振的目的，就是一方面在消費上充分利用諧振的特點，用諧振的特點，(如在無線電工程、電子丈量技術(shù)等如在無線電工程、電子丈量技術(shù)等許多電路中運用許多電路中運用)。另一方面又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危。另一方面又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。害。IU、同相同相 由定義，諧振時：由定義，諧振時：或：或：CLoo1 0arcta

2、nRXXCL即即諧振條件：諧振條件：CLXX串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路RLCRu+_Lu+_Cu+_u+_i根據(jù)諧振條件：根據(jù)諧振條件：CLoo1 LC10 LCf 210 或或電路發(fā)生諧振的方法：電路發(fā)生諧振的方法：(1)電源頻率電源頻率 f 一定，調(diào)參數(shù)一定，調(diào)參數(shù)L、C 使使 fo= f；(2)電路參數(shù)電路參數(shù)LC 一定，調(diào)電源頻率一定，調(diào)電源頻率 f，使，使 f = fo 或：或：CfLf00212RXXRZCL 22)(可得諧振頻率為：可得諧振頻率為：當電源電壓一定時：當電源電壓一定時： RUII 0電路呈電阻性，能量全部被電阻耗費，電路呈電阻性，能量全部被電阻耗費， 和和 相互相互補

3、償。即電源與電路之間不發(fā)生能量互換。補償。即電源與電路之間不發(fā)生能量互換。LQCQIU、0arctanRXXCL電阻電壓：電阻電壓：UR = Io R = U 00CCLLXIUXIU 電容、電感電壓：電容、電感電壓：CLUUUC 、UL將大于將大于電源電壓電源電壓URX XCL當當 時：時：有：有：UUU URCL由于由于UU UCL能夠會擊穿線圈或電容的能夠會擊穿線圈或電容的絕緣，因此在電力系統(tǒng)中普通應(yīng)防止發(fā)生串聯(lián)諧絕緣，因此在電力系統(tǒng)中普通應(yīng)防止發(fā)生串聯(lián)諧振，但在無線電工程上，又可利用這一特點到達振，但在無線電工程上，又可利用這一特點到達選擇信號的作用。選擇信號的作用。RCRLUUUUQ

4、CL001 令：令：表征串聯(lián)諧振電路的諧振質(zhì)量表征串聯(lián)諧振電路的諧振質(zhì)量QQUUUCL 有有：所以串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振。所以串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振。留意留意QUUCRXIUCC 001 QUURLXIULL 00 與與相互抵消，但其本相互抵消，但其本身不為零，而是電源電壓的身不為零，而是電源電壓的Q倍。倍。LUCUILUCUUUR如如Q=100,U=220V,那么在諧振時那么在諧振時22000VQUUUCL 阻抗隨頻率變化的關(guān)系。阻抗隨頻率變化的關(guān)系。 22 1 CLRZ Z0 RZ 0 Z0 LXZ0fCXLfXL 2fcXC 21容性容性)(0感性感性)(0f0R)( jCLXXRZ )

5、1-()(22CLRUZUI 0I Q大大Q小小0I分析：分析： RLQ0 諧振電流諧振電流RUI 0 R 0If0fZI,ZO:0f諧振頻率諧振頻率:2f下限截止頻率下限截止頻率:1fQ大大Q小小0If= 21 當電流下降到當電流下降到0.707Io時所對應(yīng)的上下限頻率時所對應(yīng)的上下限頻率之差，稱通頻帶。即：之差，稱通頻帶。即：00.707 I1f2f0I0ff 接納機的輸入電路接納機的輸入電路1L：接納天線：接納天線LC：組成諧振電路：組成諧振電路1LLC電路圖電路圖321eee、 為來自為來自3個不同電臺個不同電臺(不同頻率不同頻率)的電動勢信號；的電動勢信號；調(diào)調(diào)C，對，對所需信號所需

6、信號頻率產(chǎn)生頻率產(chǎn)生串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振等效電路等效電路QUUIICmax0最大最大那那么么CLR1e2e3e1f2f3f+-Cu知：知：16H0.3mRL、640kHz1f解：解：LC2ff110 204pF100.31064021323 C假設(shè)要收聽假設(shè)要收聽 節(jié)目，節(jié)目，C 應(yīng)配多大？應(yīng)配多大？1eLfC2021那么：那么：1e(1)CLR1e2e3e1f2f3f+-CuV21E知：知：120021 LfLXXCLV1561 CCIXU 信號在電路中產(chǎn)生的電流有多信號在電路中產(chǎn)生的電流有多大？在大？在 C 上上 產(chǎn)生的電壓是多少？產(chǎn)生的電壓是多少？1e(2) 解：知電路在解：知電路在640k

7、Hz1f時產(chǎn)生諧振時產(chǎn)生諧振A0.1316/1 EI這時這時78215611 EUQCCLR1e2e3e1f2f3f+-CuLCRCLRLRCLRCZ2j1j)j(j1)j(j1+U-RCXLXI1ICI實踐中線圈的電阻很小，所以在諧振時有實踐中線圈的電阻很小，所以在諧振時有RL0)(LCLRCCRLCLZ21j1j1j 那么那么：0100LC：諧諧振振條條件件或或LCff 210 可得出：可得出：LC10）LCLRCCRLCLZ21(j1j1j 由：由：RCLZ 0(當滿足當滿足 0L R時時)I00ZURCLUII0SZIU ZZI,00Z0ILfULfRUI020212)(2當當 0L

8、R時，時，01QIIIC UCII 11I相量圖相量圖CfUCfUI00C221QRLRLf 002 RCLUCfU)2(0 000)2(ZUCfUIIC 1.功率因數(shù)功率因數(shù):對電源利用程度的衡量。對電源利用程度的衡量。scoUIZRXjXRZ+U-ZI的意義：電壓與電流的相位差，阻抗的輻角的意義：電壓與電流的相位差，阻抗的輻角sinUIQ 1cos功率功率AkV1000NNNIUS假設(shè)用戶：假設(shè)用戶： 那么電源可發(fā)出的有功功率為那么電源可發(fā)出的有功功率為： 1cos假設(shè)用戶：假設(shè)用戶： 那么電源可發(fā)出的有功功率為那么電源可發(fā)出的有功功率為： 0.6cos800kvarsinNNIUQ而需提

9、供的無功功率為而需提供的無功功率為:600kWcosNNIUPcos1000kWcosNNIUP無需提供的無功功率。無需提供的無功功率。(費電費電)設(shè)輸電線和發(fā)電機繞組的電阻為設(shè)輸電線和發(fā)電機繞組的電阻為 :r要求要求:(、定值、定值)時時cosIUP cosUPI rIP2cos( (導(dǎo)線截面積導(dǎo)線截面積) )IS 日常生活中多為感性負載日常生活中多為感性負載-如電動機、日光燈，如電動機、日光燈，其等效電路及相量關(guān)系如以下圖。其等效電路及相量關(guān)系如以下圖。 IURULU相量圖相量圖+U-RLXI+RU-+-LU感性等效電感性等效電路路A0.182A22040 UPI1cos例例cosIUP

10、A0.364A0.522040co sUPI40W220V日光燈日光燈 0.5cos 供電局普通要求用戶的供電局普通要求用戶的 否那么受處分。否那么受處分。 0.85coscosL LI0)(R-L-C串聯(lián)電路串聯(lián)電路)9090(純電感電路或純電感電路或純電容電路純電容電路)90( 日光燈日光燈 R-L串聯(lián)電路串聯(lián)電路1cos0.30.2cos0cos0co1s0.90.7cos0.60.5cos1ICIIU1 必需保證原負載的任務(wù)形狀不變。即：必需保證原負載的任務(wù)形狀不變。即：加至負載上的電壓和負載的有功功率不變。加至負載上的電壓和負載的有功功率不變。 在感性負載兩端并電容在感性負載兩端并電

11、容cosIcosCIC+U-RLI1I1IIU1CI(1) 電路的總電流電路的總電流 ，電路總功率因數(shù)，電路總功率因數(shù)Icos電路總視在功率電路總視在功率S1cos不變不變感性支路的功率因數(shù)感性支路的功率因數(shù)不變不變感性支路的電流感性支路的電流1I1IIU1CIsinsin11IIICCUIC 所所以以11sinIsinICI即即:sinsin11IICUCIC+U-RLI1I)tan(tan12 UPC sincossincos11UPUPCU 例：某小水電站有一臺額定容量為例：某小水電站有一臺額定容量為10kVA的發(fā)電機，的發(fā)電機，額定電壓為額定電壓為220V，額定頻率，額定頻率f=50H

12、z，今接一感性負，今接一感性負載載,其功率為其功率為8kW，功率因數(shù)，功率因數(shù)cos 1=0.6，試問：，試問：1. 發(fā)電機的電流能否超越額定值？發(fā)電機的電流能否超越額定值？2. 假設(shè)要把電路功率因數(shù)提高到假設(shè)要把電路功率因數(shù)提高到0.95，需并多大的電容器？，需并多大的電容器？3. 并聯(lián)電容后，發(fā)電機的電流是多大？并聯(lián)電容后，發(fā)電機的電流是多大？4. 并聯(lián)電容后，發(fā)電機還可接多少只并聯(lián)電容后，發(fā)電機還可接多少只220V、40W的燈泡？的燈泡？解：解：1. 發(fā)電機提供的電流發(fā)電機提供的電流I1UNcos 1I1= P=80002000.6=60.6A發(fā)電機額定電流發(fā)電機額定電流INUNIN=1

13、000220=45.45ASN發(fā)電機提供的電流超越了發(fā)電機提供的電流超越了IN，不允許。，不允許。解：解：2. cos 1=0.6 1=53.6o tan 1 =1.33 cos =0.95 =18.2o tan =0.329 C = U 2P(tan1 tan )8000=314220(1.330.329)=526F3. 并聯(lián)電容并聯(lián)電容C后，發(fā)電機的電流后，發(fā)電機的電流IUNcos I=P=80002200.95=38.3A例：某小水電站有一臺額定容量為例：某小水電站有一臺額定容量為10kVA的發(fā)電機，的發(fā)電機，額定電壓為額定電壓為220V，額定頻率，額定頻率f=50HZ，今接一感性負，今

14、接一感性負載載,其功率為其功率為8kW，功率因數(shù)，功率因數(shù)cos 1=0.6，試問：，試問：2. 假設(shè)要把電路功率因數(shù)提高到假設(shè)要把電路功率因數(shù)提高到0.95，需并多大的電容器？，需并多大的電容器？3. 并聯(lián)電容后，發(fā)電機的電流是多大？并聯(lián)電容后，發(fā)電機的電流是多大？例某小水電站有一臺額定容量為例某小水電站有一臺額定容量為10kVA的發(fā)電機，額定電壓為的發(fā)電機，額定電壓為220V，額定頻率，額定頻率f=50Hz，今接一感性負載，今接一感性負載,其功率為其功率為8kW，功率因數(shù)，功率因數(shù)cos 1=0.6，試問：，試問：4 . 并聯(lián)電容后，發(fā)電機還可接多少只并聯(lián)電容后，發(fā)電機還可接多少只220V

15、、40W的燈泡？的燈泡？解：解：4.每盞燈的電流每盞燈的電流ID140 ID1=220=0.182A假設(shè)接入假設(shè)接入N盞燈后，發(fā)電機盞燈后，發(fā)電機輸出電流正好等于輸出電流正好等于IN，那么，那么 I IDIN=+IN2=(ID+Icos )2+(Isin )2ID=7.47AN= ID/ ID1=7.47/0.182=41盞盞 1I IcU I1INIDuii1icCiNRL+iD呈電容性。呈電容性。1cosIURLICI呈電感性呈電感性1cos 0UICIRLI0CIUIRLI問題與討論問題與討論 功率因數(shù)補償?shù)绞裁闯潭?？實際上可以補償成功率因數(shù)補償?shù)绞裁闯潭?？實際上可以補償成以下三種情況以

16、下三種情況:功率要素補償問題一功率要素補償問題一1cos 呈電阻性呈電阻性0結(jié)論：在結(jié)論：在 角一樣的情況下，補償成容性要求運用的電容角一樣的情況下，補償成容性要求運用的電容容量更大，經(jīng)濟上不合算，所以普通任務(wù)在欠補償形狀。容量更大，經(jīng)濟上不合算，所以普通任務(wù)在欠補償形狀。感性感性 較小較小CI容性容性 較大較大CIC 較大較大功率因數(shù)補償成感性好，還是容性好？功率因數(shù)補償成感性好，還是容性好？ 普通情況下很難做到完全補償普通情況下很難做到完全補償 即：即： 1cos過補償過補償欠補償欠補償 RLIUICI UICIRLI 功率要素補償問題二功率要素補償問題二并聯(lián)電容補償后，總電路的有功功率能否改動？并聯(lián)電容補償后，總電路的有功功率能否改動？問題與討論問題與討論RLjXCjXUILI12I 定性闡明：電路中電阻沒有變，所以耗費的功率定性闡明：電路中電阻沒有變，所以耗費的功率也不變。也不變。IRLIL經(jīng)過計算可知總功率不變。經(jīng)過計算可知總功率不變。cosUIP cosI、其中其中RLICIILU功率要素補償問題三功率要素補償問題三提高功率因數(shù)除并電容外，用其他方法行不行？提高功率因數(shù)除并電容外，用其