[工学]2 电工第2章交流2 RLC串联电路_交流电路分析_功率因数提高.ppt

第2章 正弦交流电路 阻抗网络的等效阻抗 2.5.1 正弦交流电路的功率 * 2.1 正弦电压与电流 2.1.1正弦量的参考方向和电源模型 2.1.1 周期、频率和角频率 2.1.2 相位、初相位和相位差 2.1.3 最大值和有效值 2.2正弦量的相量表示法和复数表示法 2.3 正弦交流电路中的元件 2.3.1 电阻元件 2.3.2 电感元件 2.3.3 电容元件 2.4正弦交流电路的分析与计算 2.4.1 RLC串联电路 2.4.2 阻抗网络与等效阻抗 2.4.3 复杂正弦交流电路的计算 2.5 正弦交流电路的功率 2.5.1 正弦交流电路的功率 2.5.2 功率因数的提高 2.4.3 最大功率传输原理 2.6 电路中的谐振 2.6.1 串联谐振 2.6.2 并联谐振 （自学） 第4讲1 1. RL串联电路 2.4.1 RLC串联交流电路 uL uR R L + ? + ? u i + – (1) RL串联电路瞬时值关系 设: u领先i ?角，0????90? (2) RL串联电路有效值关系 uL uR R L + ? + ? u i + – (3) RL串联电路相量式表示 Z复数阻抗 ?Z?称为复数阻抗的模 设: R jXL + ? + ? + – ? ? 幅角，电压u领先电流i的角度 (4) RL串联电路的功率 两边都乘以I 视在功率，单位：V·A 有功功率，单位：W 无功功率，单位：var 电压三角形 阻抗三角形 功率三角形 cos?称为功率因数 电压三角形、阻抗三角形、 功率三角形 ? ? U UL UR ? |Z| XL R ? S Q P 3.RLC串联交流电路 (1) 电流、电压的瞬时关系 uL uR R L + ? + ? u i + – C uC + ? 相量方程式： 则 (2) 相量模型 设 （参考相量） R jXL + ? + ? + – + ? ?jXC 复数阻抗： 0 =0 0 ,u领先i，电路呈电感性 ,u与i同相，电路呈电阻性 ,u落后i，电路呈电容性 ? 幅角，电压u领先电流i 的角度 复数阻抗 其中 因此 （3） RLC串联电路的相量图 相量表达式： ? R jXL + ? + ? + – + ? ?jXC 思考： Z：复数阻抗 实部为阻 虚部为抗 容抗 感抗 RLC串联交流电路中的复数形式欧姆定律 R jXL + ? + ? + – + ? ?jXC 阻抗三角形，电压三角形，功率三角形 (便于记忆） 阻抗三角形 ? |Z| XL－ XC R 功率三角形 ? S Q=QL＋QC P 电压三角形 ? U UR UL－ UC cos?称为功率因数 1 阻抗串联 2.4.2 阻抗网络与等效电路 等效阻抗 Z1 Z2 i u u2 u1 ? + ? + ? + Z1 Z2 相量模型 + ? ? + ? + 分压公式 等效阻抗 i Z1 Z2 ＋ - i2 i1 u 相量模型 Z1 Z2 ＋ - 2 阻抗并联 分流公式 无源二端阻抗网络 + ? Z + ? ? 加压求流法求等效阻抗 1、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 2.4.3 交流电路的一般分析方法 3、用复数符号法或相量图求解 4、将结果变换成要求的形式 在正弦交流电路中，若正弦量用相量表示，电路参数用复数阻抗表示，则直流电路中介绍的基本定律、公式、分析方法都能用。具体步骤如下： 有源二 端网络 ＋ ? u i u和i的参考方向规定一致 瞬时功率 平均功率 P0 ,消耗功率；P0, 输出功率；P=0, 该网络不消耗功率 无功功率 Q0，电路呈感性 Q0，电路呈容性 Q＝0，电路呈阻性 问题的提出：日常生活中很多负载为感性的，其等效电路及相量关系如下: 当U、P 一定时 ? ? 希望将cos? 提高 2.5.2 功率因数的提高 R L + ? + ? + – ? 消耗有功功率为： cos? I 供电线路功耗 供电局一般要求用户的cos? 0.85 ，否则受处罚 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 满载 日光灯 （R-L串联电路） 常用电路的功率因数 40W白炽灯 40W日光灯 此例说明：同样功率的电器，功率因数越小，线路电流越大。 提高功率因数的原则： 必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压U和负载的有功功率P不变。 提高功率因数的方法: 并联电容 C R L + ? + ? + – 为什么并联电容后能提高功率因数？ 设原电路的功率因数为 cos? L，要求补偿到