第9章 正弦稳态电路解析.ppt

第九章 正弦稳态电路分析 第九章 正弦稳态电路分析 9－1 正弦稳态的相量分析 9－2 一般正弦稳态电路分析 9－3 单口网络相量模型的等效 9－4 瞬时功率和平均功率 9－5 复功率 9－6 最大功率传输定理 9－7 平均功率的叠加 9－8 谐振电路 9－9 谐振电路的频率特性 * 9. 1 用相量法分析电路的正弦稳态响应 电阻电路与正弦电流电路相量法分析比较： 可见，二者依据的电路定律是相似的。只要作出正弦电流电路的相量模型，便可将电阻电路的分析方法推广应用于正弦稳态的相量分析中。 9. 2 正弦电流电路中的功率 无源一端口网络吸收的功率( u, i 关联) 1. 瞬时功率 (instantaneous power) 无 源 + u i _ 第一种分解方法； 第二种分解方法。 第一种分解方法： ? t O UIcos? (1-cos2? t) - UIsin? sin2? t 第二种分解方法： ? p有时为正, 有时为负； ? p0, 电路吸收功率：p0，电路发出功率； UIcos? (1-cos2? t)为不可逆分量。 UIsin? sin2? t为可逆分量。 ? t i O u p UIcos? - UIcos(2? t?? ) 瞬时功率实用意义不大，一般讨论所说的功率指一个周期平均值。 2. 平均功率 (average power)P： ? =?u-?i：功率因数角。对无源网络，为其等效阻抗的阻抗角。 cos ? ：功率因数。 P 的单位：W（瓦） 一般地 , 有 0??cosj??1 X0, j 0 , 感性， 滞后功率因数 X0, j 0 , 容性， 超前功率因数 例： cosj =0.5 (滞后)， 则j =60o (电压领先电流60o)。 cosj 1, 纯电阻 0， 纯电抗 平均功率实际上是电阻消耗的功率，亦称为有功功率。表示电路实际消耗的功率，它不仅与电压电流有效值有关，而且与 cosj 有关，这是交流和直流的很大区别, 主要由于电压、电流存在相位差。 4. 视在功率(表观功率)S 反映电气设备的容量。 3. 无功功率 (reactive power) Q 表示交换功率的最大值，单位：var (乏)。 Q0，表示网络吸收无功功率； Q0，表示网络发出无功功率。 Q 的大小反映网络与外电路交换功率的大小。是由储能元件L、C的性质决定的 5. R、L、C元件的有功功率和无功功率 u i R + - PR =UIcos? =UIcos0? =UI=I2R=U2/R QR =UIsin? =UIsin0? =0 对电阻，u, i 同相，故Q=0，即电阻只吸收(消耗)功率，不发出功率。 i u L + - PL=UIcos? =UIcos90? =0 QL =UIsin? =UIsin90? =UI 对电感，u领先 i 90°, 故PL=0，即电感不消耗功率。由于QL0，故电感吸收无功功率。 i u C + - PC=UIcos? =Uicos(-90?)=0 QC =UIsin? =UIsin (-90?)= -UI 对电容，i领先 u 90°, 故PC=0，即电容不消耗功率。由于QC0，故电容发出无功功率。 6. 电感、电容的无功补偿作用 L C R u uL uC i + - + - + - ? t i O uL uC pL pC 当L发出功率时，C刚好吸收功率，则与外电路交换功率为pL+pC。因此，L、C的无功具有互相补偿的作用。 7. 交流电路功率的测量 u i Z + - W * * i1 i2 R 电流线圈 电压线圈 单相功率表原理： 电流线圈中通电流i1=i；电压线圈串一大电阻R(R?L)后，加上电压u，则电压线圈中的电流近似为i2?u/R2。 指针偏转角度(由M确定)与P成正比，由偏转角(校准后)即可测量平均功率P。 使用功率表应注意： (1) 同名端：在负载u, i关联方向下，电流i从电流线圈“*”号端流入，电压u正端接电压线圈“*”号端，此时P表示负载吸收的功率。 (2) 量程：P的量程= U的量程? I的量程?cos? (表的) 测量时，P、U、I均不能超量程。 已知：电动机 PD=1000W，U=220V，f =50Hz，C =30?F。 求负载电路的功率因数。 + _ D C 例. 解： 例. 三表法测线圈参数。 已知f=50Hz，且测得U=50V，I=1A，P=3W。 解： R L + _ Z V A W * * 9. 3 复功率 1. 复功率 负 载 + _ 有功，无功，视在功率的关系： 有功功率: