[工学]电工第七版第4章 正弦交流电路2.ppt

一般正弦交流电路的解题步骤 1、根据原电路图画出相量模型图(电路结构不变) 2、根据相量模型列出相量方程式或画相量图 3、用相量法或相量图求解 4、将结果变换成要求的形式 1. 谐振条件 2. 谐振频率 或 3. 串联谐振的特征 (1) 阻抗最小 (2) 电流最大 (3) 同相 (4) 电压关系 (2) 提高功率因数的措施: 2.功率因数的提高 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： + - 1. 功率因数cos ?低的原因及存在的问题 3. 并联电容值的计算 * 同相 由定义，谐振时： 或： 即 谐振条件： 谐振时的角频率 串联谐振电路 1. 谐振条件 串联谐振 R L C + _ + _ + _ + _ 2. 谐振频率 根据谐振条件： UC 、UL将大于 电源电压U 当 时： 有： 由于 可能会击穿线圈或电容的 绝缘，因此在电力系统中一般应避免发生串联谐振，但在无线电工程上，又可利用这一特点达到选择信号的作用。 令： 表征串联谐振电路的谐振质量 品质因数， 所以串联谐振又称为电压谐振。 注意 谐振时: 与 相互抵消，但其本 身不为零，而是电源电压的Q倍。 相量图： 如Q=100,U=220V,则在谐振时 所以电力系统应避免发生串联谐振。 4. 谐振曲线 (1) 串联电路的阻抗频率特性 阻抗随频率变化的关系。 容性 感性 0 (2) 谐振曲线 电流随频率变化的关系曲线。 Q值越大，曲线越尖锐，选择性越好。 Q大 Q小 分析： 谐振电流 电路具有选择最接近谐振频率附近的电流的能力 ——称为选择性。 f R ? 通频带： 谐振频率 上限截止频率 下限截止频率 Q大 通频带宽度越小(Q值越大)，选择性越好，抗干扰能力 越强。 Q小 △?= ?2－?1 当电流下降到0.707Io时所对应的上下限频率之差，称通频带。即： 5.串联谐振应用举例 接收机的输入电路 ：接收天线 ：组成谐振电路 电路图 为来自3个不同电台(不同频率) 的电动势信号； 调C，对所需信号频率产生串联谐振 等效电路 + - 最大 则 例： 已知： 解： 若要收听 节目，C 应配多大？ + - 则： 结论：当 C 调到 204 pF 时，可收听到 的节目。 (1) 例： 已知： 所需信号被放大了78倍 + - 信号在电路中产生的电流 有多 大？在 C 上 产生的电压是多少？ (2) 已知电路在 解： 时产生谐振 这时 并联谐振 1. 谐振条件 + - 实际中线圈的电阻很小，所以在谐振时有 则： 1. 谐振条件 2. 谐振频率 或 可得出： 由： 3. 并联谐振的特征 (1) 阻抗最大，呈电阻性 (当满足 ? 0L ?? R时) (2)恒压源供电时，总电流最小； 恒流源供电时，电路的端电压最大。 (3)支路电流与总电流 的关系 当? 0L ?? R时， ?1 支路电流是总电流的 Q倍 ? 电流谐振 相量图 例3： 已知： 解： 试求： + - 4.8 功率因数的提高 1.功率因数　　　:对电源利用程度的衡量。 X ? + - 的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角 时,电路中发生能量互换,出现无功 当 功率 这样引起两个问题: (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以充分利用 无需提供的无功功率。 （2）增加线路和发电机绕组的功率损耗 (费电) 所以要求提高电网的功率因数对国民经济的发展有重要的意义。 设输电线和发电机绕组的电阻为 : 要求: (Ｐ、Ｕ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) 2. 功率因数cos ?低的原因 日常生活中多为感性负载---如电动机、日光灯，其等效电路及相量关系如下图。 相量图 + - + - + - 感性等效电路 40W220V白炽灯 例 40W220V日光灯 供电局一般要求用户的 否则受处罚。 ? 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