邱關(guān)源電路正弦穩(wěn)態(tài)電路的分析實(shí)用教案

1、9.1 阻抗(zkng)和導(dǎo)納1. 阻抗(zkng)正弦(zhngxin)穩(wěn)態(tài)情況下IZU+-無(wú)源線性 網(wǎng)絡(luò) IU+-阻抗模阻抗角歐姆定律的相量形式下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第1頁(yè)/共57頁(yè)第一頁(yè)，共57頁(yè)。當(dāng)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個(gè)元件(yunjin)時(shí)有：Z 可以(ky)是實(shí)數(shù)，也可以(ky)是虛數(shù)。ICU+-下 頁(yè)上 頁(yè)IRU+-ILU+-表明 返 回第2頁(yè)/共57頁(yè)第二頁(yè)，共57頁(yè)。2. RLC串聯(lián)(chunlin)電路KVL：下 頁(yè)上 頁(yè)LCRuuLuCi+-+-+-+-uRR+-+-+-+-. Ij LULUCU. Cj1RU返 回第3頁(yè)/共57頁(yè)第三頁(yè)，共57頁(yè)。Z 復(fù)阻抗(zkng)；|Z|

2、復(fù)阻抗(zkng)的模；z 阻抗(zkng)角； R 電阻(阻抗(zkng)的實(shí)部)；X電抗(阻抗(zkng)的虛部)。阻抗(zkng)三角形|Z|RXjz下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第4頁(yè)/共57頁(yè)第四頁(yè)，共57頁(yè)。I分析(fnx) R、L、C 串聯(lián)電路得出：（1）Z=R+j(wL-1/wC)=|Z|jz 為復(fù)數(shù)(fsh)，稱復(fù)阻抗（2）L 1/C ，X0， j z0，電路為感性， 電壓(diny)超前電流。下 頁(yè)上 頁(yè)相量圖：一般選電流為參考向量，CURULUUjzUX電壓三角形j LeqXUR+-+-+-RU等效電路返 回第5頁(yè)/共57頁(yè)第五頁(yè)，共57頁(yè)。I（3）L1/C， X0， jz U=5，

3、分電壓(diny)大于總電壓(diny)。相量圖注意ULUCUIRUj-3.4返 回第9頁(yè)/共57頁(yè)第九頁(yè)，共57頁(yè)。3.導(dǎo)納正弦(zhngxin)穩(wěn)態(tài)情況下導(dǎo)納模導(dǎo)納角下 頁(yè)上 頁(yè)無(wú)源線性 網(wǎng)絡(luò) IU+-IYU+-返 回第10頁(yè)/共57頁(yè)第十頁(yè)，共57頁(yè)。對(duì)同一(tngy)二端網(wǎng)絡(luò):當(dāng)無(wú)源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個(gè)元件(yunjin)時(shí)有：Y 可以是實(shí)數(shù)(shsh)，也可以是虛數(shù)。下 頁(yè)上 頁(yè)ICU+-IRU+-ILU+-表明 返 回第11頁(yè)/共57頁(yè)第十一頁(yè)，共57頁(yè)。4. RLC并聯(lián)(bnglin)電路由KCL：下 頁(yè)上 頁(yè)iLCRuiLiC+-iRR+- I jL ULI CI Cj1RI 返 回第

4、12頁(yè)/共57頁(yè)第十二頁(yè)，共57頁(yè)。Y復(fù)導(dǎo)納；|Y| 復(fù)導(dǎo)納的模；y導(dǎo)納角； G 電導(dǎo)(din do)(導(dǎo)納的實(shí)部)；B 電納(導(dǎo)納的虛部)；導(dǎo)納三角形|Y|GBj y下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第13頁(yè)/共57頁(yè)第十三頁(yè)，共57頁(yè)。（1）Y=G+j(wC-1/wL)=|Y|jy為復(fù)數(shù)(fsh)，稱復(fù)導(dǎo)納；（2）C 1/L，B0，jy0，電路為容性， 電流(dinli)超前電壓。相量圖：選電壓為參考(cnko)向量，UGI. CI. IjyLI. 分析 R、L、C 并聯(lián)電路得出：RLC并聯(lián)電路會(huì)出現(xiàn)分電流大于總電流的現(xiàn)象IB下 頁(yè)上 頁(yè)注意返 回第14頁(yè)/共57頁(yè)第十四頁(yè)，共57頁(yè)。（3）C1/L，B0

5、，jy0，則 B0, 電路吸收功率(gngl)； p0, j 0 , 感性(gnxng)，X0, j 0，表示網(wǎng)絡(luò)吸收無(wú)功功率；lQ0，表示網(wǎng)絡(luò)發(fā)出無(wú)功功率。lQ 的大小反映網(wǎng)絡(luò)與外電路交換功率的速率。是由儲(chǔ)能元件L、C的性質(zhì)決定的下 頁(yè)上 頁(yè)電氣設(shè)備的容量返 回第45頁(yè)/共57頁(yè)第四十五頁(yè)，共57頁(yè)。有功(yu n)，無(wú)功，視在功率的關(guān)系：有功功率(gngl): P=UIcos 單位：W無(wú)功功率(w n n l): Q=UIsinj 單位：var視在功率: S=UI 單位：VAjSPQ功率三角形下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第46頁(yè)/共57頁(yè)第四十六頁(yè)，共57頁(yè)。5. R、L、C元件的有功(yu n)功

6、率和無(wú)功功率uiR+-PR =UIcosj =UIcos0 =UI=I2R=U2/RQR =UIsinj =UIsin0 =0PL=UIcosj =UIcos90 =0QL =UIsinj =UIsin90 =UI=I2XLiuC+-PC=UIcosj =UIcos(-90)=0QC =UIsinj =UIsin (-90)= -UI= I2XC下 頁(yè)上 頁(yè)iuL+-返 回第47頁(yè)/共57頁(yè)第四十七頁(yè)，共57頁(yè)。6. 任意(rny)阻抗的功率計(jì)算uiZ+-PZ =UIcosj =I2|Z|cosj =I2RQZ =UIsinj =I2|Z|sinj =I2X I2(XLXC)=QLQCjSPQ

7、jZRX相似三角形(發(fā)出(fch)無(wú)功)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回第48頁(yè)/共57頁(yè)第四十八頁(yè)，共57頁(yè)。7. 功率因數(shù)(n l yn sh)的提高 設(shè)備容量 S (額定)向負(fù)載送多少(dusho)有功要由負(fù)載的阻抗角決定。P=UIcosj=Scosjcosj =1, P=S=75kWcosj =0.7, P=0.7S=52.5kW一般用戶： 異步電機(jī) 空載(kn zi) cosj =0.20.3 滿載 cosj =0.70.85 日光燈 cosj =0.450.6設(shè)備不能充分利用，電流到了額定值，但功率容量還有； 功率因數(shù)低帶來(lái)的問(wèn)題：下 頁(yè)上 頁(yè)S75kVA負(fù)載返 回第49頁(yè)/共57頁(yè)第四十九頁(yè)，

8、共57頁(yè)。當(dāng)輸出相同的有功功率時(shí)，線路上電流(dinli)大，線路壓降損耗大。 UIj1Ij2解決辦法： （1）高壓傳輸(chun sh) （2）并聯(lián)電容，提高功率因數(shù) 。 下 頁(yè)上 頁(yè)i+-uZ返 回第50頁(yè)/共57頁(yè)第五十頁(yè)，共57頁(yè)。分析(fnx)CI ULIj1Ij2 并聯(lián)(bnglin)電容后，原負(fù)載的電壓和電流不變，吸收的有功功率和無(wú)功功率不變，即：負(fù)載的工作狀態(tài)不變。但電路的功率因數(shù)提高了。特點(diǎn)(tdin)：下 頁(yè)上 頁(yè)LRCUILICI+_返 回第51頁(yè)/共57頁(yè)第五十一頁(yè)，共57頁(yè)。9.5 復(fù)功率(gngl)1. 復(fù)功率(gngl)UI負(fù)載+_定義(dngy)：也可表示為：下

9、 頁(yè)上 頁(yè)返 回第52頁(yè)/共57頁(yè)第五十二頁(yè)，共57頁(yè)。下 頁(yè)上 頁(yè)結(jié)論 S 是復(fù)數(shù)，而不是相量，它不對(duì)應(yīng)任意正弦量；注意 把 P、Q、S 聯(lián)系在一起，它的實(shí)部是平均功率，虛部是無(wú)功功率，模是視在功率；S復(fù)功率滿足守恒定理：在正弦穩(wěn)態(tài)下，任一電路的所有支路吸收的復(fù)功率之和為零。即返 回第53頁(yè)/共57頁(yè)第五十三頁(yè)，共57頁(yè)。9.6 最大功率(gngl)傳輸Zi= Ri + jXi， ZL= RL + jXL負(fù)載有源網(wǎng)絡(luò)等效電路下 頁(yè)上 頁(yè)S UZLZiI+-返 回第54頁(yè)/共57頁(yè)第五十四頁(yè)，共57頁(yè)。正弦電路中負(fù)載獲得(hud)最大功率Pmax的條件 若ZL= RL + jXL可任意改變(gibin) a)先設(shè) RL 不變，XL 改變(gibin)顯然，當(dāng)Xi + XL=0，即XL =-Xi時(shí)，P 獲得最大值。b) 再討論 RL 改變時(shí)，P 的最大值下 頁(yè)上 頁(yè)討論 當(dāng)RL= Ri 時(shí)，P 獲得最大值RL= RiXL =-XiZL= Zi*最佳匹配條件返 回第55頁(yè)/共57頁(yè)第五十五頁(yè)，共57頁(yè)。 若ZL= RL + jXL只允許(ynx)XL改變 獲得(hud