第9章正弦稳态电路分析-a.ppt

作业: 9.6 9.13 9.21 9.23(只列一种) 并联谐振时, Y最小,或Z最大,此时U 最大 作业: 9.30 9.37 9.40 9.41 9.43 2、功率因数提高 设备容量 S (额定)向负载送多少有功要由负载的阻抗角决定。 P=Scosj S 75kVA 负载 cosj =1, P=S=75kW cosj =0.7, P=0.7S=52.5kW 日光灯 : cosj =0.45~0.6 (1)当输出相同的有功功率时，线路上电流大 I=P/(Ucosj )，线路压降损耗大。 (2)设备不能充分利用，电流到了额定值，但功率容量还有； (2) 功率因数低带来的问题： 解决办法：并联电容，提高功率因数 (改进自身设备)。 分析: j1 j2 L R C + _ 功率因数提高后，线路上电流减少，就可以带更多的负载，充分利用设备的能力。 再从功率这个角度来看 : 并联C后，电源向负载输送的有功UIL cosj1=UI cosj2不变，但是电源向负载输送的无功UIsinj2UILsinj1减少了，减少的这部分无功就由电容“产生”来补偿，使感性负载吸收的无功不变，而功率因数得到改善。 已知：负载为一感应电动机，其工作频率为f=50Hz, 外加电压U=220V, 功率为P=10kW, 功率因数cosj1=0.6。 求：1、工作时，需电源供给的电流I是多少？ 2、要使功率因数提高到1 , 需并联多大的电容器，此时电源供给的电流I又是多少？ 例. 答案：1、I=75.8A; 2、C=877?F，I=45.5A 负载 (感性） + _ C + _ 负载 讨论正弦电流电路中负载获得最大功率Pmax的条件。 ZL Zi + - Zi= Ri + jXi， ZL= RL + jXL ZL= RL + jXL可任意改变 9. 7 最大功率传输 负载上获得最大功率的条件是： 即: ZL= Zi* 例：电路如图 ， 求最佳匹配时获得的最大功率。 Z Z 2? 2? 2? j4? 练习： 已知: 要使R0上获最大功率，则C0为何值？ 用戴维南等效电路： 2.5H 5? 5? 2? R0 C0 uS(t) + – 解： Zi 1? C0 + – 2.5H 5? 5? 2? R0 C0 uS(t) + – 根据匹配条件：只须使1–1/(? C)=0。 谐振(resonance)是正弦电路在特定条件下所产生的一种特殊物理现象，作为电路计算没有新内容，主要分析谐振电路的特点。 含有L、C的电路，当电路中端口电压、 电流同相时，称电路发生了谐振。 一、 谐振的定义 R,L,C 电路 9. 8 串联电路的谐振 R j? L + _ 二、RLC串联电路的谐振 1、谐振条件：（谐振角频率） 谐振角频率 (resonant angular frequency) 2、使RLC串联电路发生谐振的条件 （1）. L C 不变，改变 w 。 （2）. 电源频率不变，改变 L 或 C ( 常改变C )。 w0由电路本身的参数决定，一个 R L C 串联电路只能有一 个对应的w0 , 当外加频率等于谐振频率时，电路发生谐振。 通常收音机选台，即选择不同频率的信号，就采用改变C使电路达到谐振。 3、RLC串联电路谐振时的特点 根据这个特征来判断电路是否发生了串联谐振。 (2). 入端阻抗Z为纯电阻，即Z=R。电路中阻抗值|Z|最小。 |Z| w w0 O R (3). 电流I达到最大值I0=U/R (U一定)。 R j? L + _ + + + _ _ _ (4). LC上串联总电压为零，即 串联谐振时，电感上的电压和电容上的电压大小相等，方向相反，相互抵消，因此串联谐振又称电压谐振。 谐振时的相量图 当w0L=1/(w0C )R时， UL= UC U 。 (5). 功率 P=RI02=U2/R，电阻功率达到最大。 三、品质因数 它是说明谐振电路性能的一个指标，同样仅由电路的参数决定。 无量纲 (a) 电压关系： 品质因数的意义： 即 UL0 = UC0=QU 谐振时电感电压UL0(或电容电压UC0)与电源电压之比。 表明谐振时的电压放大倍数。 (b) 能量关系： UL0和UC0是外施电压Q倍，如 w0L=1/(w0C )R ，则 Q 很高，L 和 C 上出现高电压 ,这一方面可以利用，另一方面要加以避免。 例： 某收音机 C=150pF，L=250mH，R=20? 但是在电力系统中，由于电源电压本身比较高，一旦发生谐振，会因过电压而击穿绝缘损坏设备。应尽量避免。 如信号电压10mV , 电感