阻抗和導(dǎo)納ppt課件PPT課件

1、當(dāng)無源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個元件時有RIUZLXLIUZj jCXCIUZj 1jZ 可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)。ICU+-下 頁上 頁IRU+-表明 返 回ILU+-第1頁/共86頁2. RLC串聯(lián)電路KVL：. . . . . . . 1jjICILIRUUUUCLRIXXRICLRCL)( j)1( jIXR)j(下 頁上 頁返 回R+-+-+-+-. Ij LULUCU. Cj1RULCRuuLuCi+-+-+-+-uR1jjjZUZRLRXZIC第2頁/共86頁Z 復(fù)阻抗；|Z| 復(fù)阻抗的模；Z 阻抗角； R 電阻(阻抗的實(shí)部)；X電抗(阻抗的虛部)。轉(zhuǎn)換關(guān)系： )arctan( | | 22R

2、XXRZZ或R=|Z|cosZX=|Z|sinZ阻抗三角形|Z|RXZiuZIUZ下 頁上 頁返 回第3頁/共86頁I分析 R、L、C 串聯(lián)電路得出（2）L 1/C ，X0， Z0，電路為感性， 電壓超前電流。下 頁上 頁相量圖：一般選電流為參考相量，CURULUUZUX電壓三角形2CL222)(UUUUUURXR等效電路返 回0ij LeqXUR+-+-+-RU（1）Z=R+j(L-1/C)=|Z| Z 為復(fù)數(shù)，稱復(fù)阻抗。第4頁/共86頁I（3）L1/C， X0， Z U=5，分電壓大于總電壓。相量圖注意ULUCUIRU-3.4返 回第8頁/共86頁3.導(dǎo)納正弦穩(wěn)態(tài)情況下uiYUIY 導(dǎo)納模

3、導(dǎo)納角下 頁上 頁返 回YYUIY| 定義導(dǎo)納定義導(dǎo)納IYU+-不含獨(dú)立源線 性網(wǎng)絡(luò) IU+-第9頁/共86頁ZYYZ1 , 1對同一二端網(wǎng)絡(luò):當(dāng)無源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為單個元件時有GRUIY1LBLUIYj j1CBCUIYj jY 可以是實(shí)數(shù)，也可以是虛數(shù)。下 頁上 頁表明 返 回ICU+-IRU+-ILU+-第10頁/共86頁4. RLC并聯(lián)電路由KCL：CLRIIII j1jUCULUG )j1j(UCLG )j(UBBGCL )j(UBG下 頁上 頁返 回YYBGLCGUIYj1jjiLCRuiLiC+-iRR+- I jL ULI CI Cj1RI 第11頁/共86頁Y復(fù)導(dǎo)納；|Y| 復(fù)導(dǎo)納的

4、模；Y 導(dǎo)納角； G 電導(dǎo)(導(dǎo)納的實(shí)部)；B 電納(導(dǎo)納的虛部)；轉(zhuǎn)換關(guān)系： )arctan( | | 22GBBGYY或G=|Y|cos YB=|Y|sin Y導(dǎo)納三角形|Y|GBYuiYUIY下 頁上 頁返 回第12頁/共86頁（2）C 1/L，B0，Y 0，電路為容性， 電流超前電壓。相量圖：選電壓為參考向量，2222)(LCGBGIIIIIIUGI. CI. IYLI. 分析 R、L、C 并聯(lián)電路得出：RLC并聯(lián)電路會出現(xiàn)分電流大于總電流的現(xiàn)象。IB下 頁上 頁注意返 回（1）Y=G+j(C-1/L)=|Y| Y 為復(fù)數(shù)，稱復(fù)導(dǎo)納。0u第13頁/共86頁（3）C1/L，B0，Y0，則

5、B0, 電路吸收功率。 p0, 0 , 感性;X0, 0 , 容性。cos 1, 純電阻0， 純電抗平均功率實(shí)際上是電阻消耗的功率，亦稱為有功功率。表示電路實(shí)際消耗的功率，它不僅與電壓、電流有效值有關(guān)，而且與cos 有關(guān)，這是交流和直流的很大區(qū)別, 主要由于電壓、電流存在相位差。下 頁上 頁結(jié)論 返 回一般地 , 有： 0 cos0，表示網(wǎng)絡(luò)吸收無功功率。lQ0，表示網(wǎng)絡(luò)發(fā)出無功功率。lQ 的大小反映網(wǎng)絡(luò)與外電路交換功率的速率。是由儲能元件L、C的性質(zhì)決定的)(A V : def伏伏安安單單位位UIS下 頁上 頁電氣設(shè)備的容量返 回第57頁/共86頁有功，無功，視在功率的關(guān)系：有功功率: P=

6、UIcos 單位：W無功功率: Q=UIsin 單位：var視在功率: S=UI 單位：VA22QPSSPQ功率三角形下 頁上 頁返 回第58頁/共86頁5. R、L、C元件的有功功率和無功功率uiR+-PR =UIcos =UIcos0 =UI=I2R=U2/RQR =UIsin =UIsin0 =0PL=UIcos =UIcos90 =0QL =UIsin =UIsin90 =UI=I2XLiuC+-PC=UIcos =UIcos(-90)=0QC =UIsin =UIsin (-90)= -UI= I2XC下 頁上 頁返 回iuL+-第59頁/共86頁6. 任意阻抗的功率計算PZ =UI

7、cos =I2|Z|cos =I2RQZ =UIsin =I2|Z|sin =I2X I2(XLXC)=QLQC吸收無功功率為負(fù)吸收無功功率為負(fù)吸收無功功率為正吸收無功功率為正 0 022CCLLXIQXIQZIXRIQPS222222SPQZRX相似三角形(發(fā)出無功)下 頁上 頁返 回uiZ+-第60頁/共86頁電感、電容的無功補(bǔ)償作用 t iOuLL發(fā)出功率時，C剛好吸收功率，與外電路交換功率為 pL+pC。L、C的無功功率具有互相補(bǔ)償?shù)淖饔谩?t iOuCpLpC下 頁上 頁返 回LCRuuLuCi+-+-+-第61頁/共86頁電壓、電流的有功分量和無功分量：以感性負(fù)載為例IUUIPRc

8、osGUIUIPcos I UBI GI I URU XU IUUIQXsin的無功分量的無功分量為為稱稱的有功分量的有功分量為為稱稱 XUUUURBUIUIQsin的無功分量的無功分量為為稱稱的有功分量的有功分量為為稱稱 IIIIBG下 頁上 頁RX+_+_+_URUXU IGB+_GI IBI U返 回第62頁/共86頁IUUIPRcosGUIUIPcosIUUIQXsinBUIUIQsinIUUUIQPSXR2222IUIIUQPSBG2222SPQZRX相似三角形IIGIBUURUX下 頁上 頁返 回第63頁/共86頁反映電源和負(fù)載之間交換能量的速率。maxmax2m222221212

9、 )2( WfWLIILLIXIQTLL無功功率的物理意義:下 頁上 頁返 回第64頁/共86頁例4-1 三表法測線圈參數(shù)。已知：f=50Hz，且測得U=50V，I=1A，P=30W。解法 1AV50150UISvar40 30502222PSQ301302IPR401402IQXLH127. 010040LXL下 頁上 頁返 回RL+_U IZWAV*第65頁/共86頁30130 222IPRRIP解法2 50150|IUZ又22)(|LRZH127. 0H30503141|12222RZL cosUIP 6 . 015030cosUIP50150|IUZ300.650cosZR408 .

10、050sin|ZXL下 頁上 頁解法 3 返 回第66頁/共86頁已知：電動機(jī) PD=1 000W，U=220V，f =50Hz，C =30F cos D=0.8，求：負(fù)載電路的功率因數(shù)。A68. 5A8 . 0220000 1cosDDDUPI例4-2解8 .36 ,0.8(cos DD）感感性性 96. 0)3 .16(0coscos 下 頁上 頁+_DCUICIDI返 回0220 U設(shè)設(shè)A08. 2 jj220 , 8 .3668. 5DCIICA3 .1673. 4A)33. 1 j54. 4( DCIII第67頁/共86頁7. 功率因數(shù)的提高 設(shè)備容量 S (額定)向負(fù)載送多少有功功

11、率要由負(fù)載的阻抗角決定。P=UIcos =Scos cos =1, P=S=75kWcos =0.7, P=0.7S=52.5kW一般用戶： 異步電機(jī) 空載 cos =0.20.3 滿載 cos =0.70.85 熒光燈 cos =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)低帶來的問題：下 頁上 頁S75kVA負(fù)載返 回第68頁/共86頁當(dāng)輸出相同的有功功率時，線路上電流大，I=P/(Ucos)，線路壓降損耗大。 UI1I2 cosUIP cos I解決辦法： （1）高壓傳輸。 （2）改進(jìn)自身設(shè)備。 （3）并聯(lián)電容，提高功率因數(shù)。 U下 頁上 頁i+-uZ返

12、回第69頁/共86頁分析CI ULI1I2 并聯(lián)電容后，原負(fù)載的電壓和電流不變，吸收的有功功率和無功功率不變，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)：下 頁上 頁返 回LRCUILICI+_第70頁/共86頁并聯(lián)電容的確定：21sinsin IIILC補(bǔ)償容量不同全不要求(電容設(shè)備投資增加,經(jīng)濟(jì)效 果不明顯)欠過功率因數(shù)又由高變低(性質(zhì)不同)代入得代入得將將 cos , cos 12UPIUPIL)tantan( 21UPCUIC)tantan(212UPC下 頁上 頁CI ULI1I2返 回第71頁/共86頁并聯(lián)電容也可以用功率三角形確定：12PQCQLQ)tantan( )t

13、antan( 212221UPCCUQPQQQCLC從功率角度看 :并聯(lián)電容后，電源向負(fù)載輸送的有功功率UIL cos1=UIcos2不變，但是電源向負(fù)載輸送的無功UIsin2UILsin1減少了，減少的這部分無功功率由電容“產(chǎn)生”來補(bǔ)償，使感性負(fù)載吸收的無功功率不變，而功率因數(shù)得到改善。下 頁上 頁返 回第72頁/共86頁已知：f=50Hz, U=220V, P=10kW, cos1=0.6，要使功率因數(shù)提高到0.9 , 求并聯(lián)電容C，并聯(lián)前后電路的總電流各為多大？13.53 6 . 0cos11例4-3解84.25 9 . 0cos22 F 557 F)84.25tan13.53tan(2

14、203141010 )tan tan (23212UPCA8 .75A6 . 02201010cos31UPIIL未并電容時：并聯(lián)電容后：A5 .50A9 . 02201010cos32UPI下 頁上 頁返 回LRCUILICI+_第73頁/共86頁若要使功率因數(shù)從0.9再提高到0.95 , 試問還應(yīng)增加多少并聯(lián)電容，此時電路的總電流是多大？19.18 95. 0cos22解84.25 9 . 0cos11 F 103 F)8.191tan5.842tan(2203141010 )tgtg(23212UPCA8 .47A95. 022010103I cos 提高后，線路上總電流減少，但繼續(xù)提高

15、cos 所需電容很大，增加成本，總電流減小卻不明顯。因此一般將cos 提高到0.9即可。下 頁上 頁注意 返 回第74頁/共86頁9-5 復(fù)功率1. 復(fù)功率AV *單單位位IUS UI負(fù)載+_定義： jsinjcos )( QPUIUISUIUISiu XIRIX)I(RZIIIZIUS2222*jj 也可表示為 )( *2* YUYUUYUUIUS或或下 頁上 頁返 回來來計計算算功功率率，和和為為了了用用相相量量IU引入“復(fù)功率”第75頁/共86頁2121 SSSUUU下 頁上 頁結(jié)論 S 是復(fù)數(shù)，而不是相量，它不對應(yīng)任意正弦量。00 11bkkbkkQP 0)j(11bkkbkkkSQP

16、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 回復(fù)功率守恒，視在功率不守恒。第76頁/共86頁求電路各支路的復(fù)功率。例5-1 解1)15j5()25j10()15j5()25j10(ZAV)1920j768(AV)25j101(236 *2*121YUS吸AV )345 3 j113 1 ( *222YUS吸發(fā)吸吸SSS21 下 頁上 頁返 回AV )1424j882 1 (AV101 .37236 發(fā)SV1 .37236 10 ZU+_U10 0A10j255-j151I2

17、I第77頁/共86頁解2AV)923 1 j769(AV)25j10(77. 8 21211ZIS吸A)V 348 3 j116 1 (AV)15j5(94.14 22222ZIS吸下 頁上 頁返 回A 5 .3494.14 1s2IIIA 3 .10577. 8A15j525j1015j5010 1IAV )423 1 j885 1 ( AV)25j10(3 .10577. 810 *11SIZIS發(fā)第78頁/共86頁9-6 最大功率傳輸Zi= Ri + jXi， ZL= RL + jXL2Li2LisLis)()( , XXRRUIZZUI2Li2Li2sL2L)()( XXRRURIRP

18、有功功率有功功率負(fù)載含源網(wǎng)絡(luò)等效電路下 頁上 頁s UZLZiI+-返 回第79頁/共86頁正弦電路中負(fù)載獲得最大功率Pmax的條件。 若ZL= RL + jXL可任意改變 (a)先設(shè) RL 不變，XL 改變顯然，當(dāng)Xi + XL=0，即XL =-Xi時，P 獲得最大值。2LisL)(RRURP(b)再討論 RL 改變時，P 的最大值。i2smax4RUP2Li2Li2sL)()(XXRRURP下 頁上 頁討論 當(dāng)RL= Ri 時，P 獲得最大值RL= RiXL =-XiZL= Zi*最佳匹配條件返 回第80頁/共86頁 若ZL= RL + jXL只允許XL改變 獲得最大功率的條件是：Xi + XL=0，即 XL =-Xi 2Li2sLmax)(RRURP最大功率為 若ZL= RL為純電阻負(fù)載獲得的功率為2i2LisLis)( , XRRUIRZUI電路中的電流為2i2Li2sL)(XRRURPi2i2iLL 0dd ZXRRRP 獲得最大功率條件為獲得最大功率條件為令令模匹配下 頁上 頁返 回第81頁/共86頁電路如圖。求：1.RL=5時其消耗的功率；2.RL=?能獲得最大功率，并求最大功率；3.在RL兩端并聯(lián)一電容，問RL和C為多大時能與內(nèi)阻抗最佳匹配，并求最大功率。例6-1 解 )5 j5 105010j5j65i（LXRZW4W589