[工学]16 正弦稳态电路的一般分析.ppt

南京理工大学 电 路 作作 业业 8-33 (a) 8-33 (a) 8-41 8-41 南京理工大学 电 路 (b) (d) (b) (d) C C R R2 2 R R1 1 L L R R2 2 C C L L2 2 L L1 1 R R1 1 南京理工大学 电 路 (b) (d) (b) (d) C C R R2 2 R R1 1 L L R R2 2 C C L L2 2 L L1 1 R R1 1 南京理工大学 电 路 附加题附加题：已知已知 ，且，且 与与 同相，求同相，求R R、X X C C 、X X L L 及电压值及电压值U U，电路消耗的平均功率，电路消耗的平均功率P P 。 + + _ _ -jXC R jXL + + _ _ 10 南京理工大学 电 路 7.37.3 正弦稳态电路的平均功率正弦稳态电路的平均功率 平均功率的两种计算方法平均功率的两种计算方法 N N0 0 . . + + _ _ i i u u 对无源二端网络对无源二端网络N N 0 0 ： 南京理工大学 电 路 7.37.3 正弦稳态电路的无功功率正弦稳态电路的无功功率 无功功率的两种计算方法无功功率的两种计算方法 N N0 0 . . + + _ _ i i u u 对无源二端网络对无源二端网络N N 0 0 ： 南京理工大学 电 路 7.37.3 正弦稳态电路的功率因数正弦稳态电路的功率因数 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。载上的电压和负载的有功功率不变。 提高功率因数的措施: 并联电容 C u i R + + _ _ L + + _ _ + + _ _ 南京理工大学 电 路 7.37.3 正弦稳态电路的功率因数正弦稳态电路的功率因数 给定给定P P、 , , 要求将要求将 提高到提高到 ，求，求C C = ?= ? 南京理工大学 电 路 习题习题2 2 P1 cos1 P2 cos2 + _ 例：例：已知一个负载的已知一个负载的 另一个负载的另一个负载的 求此电路的总功率因数求此电路的总功率因数 南京理工大学 电 路 习题习题3 3 例例：已知已知Z Z=2+j2=2+j2, I I R R =5A, =5A, I I L L =3A, =3A, I I C C =8A=8A, 且总且总平均功率平均功率 P P=200W, =200W, 求求R R, , U U + + _ _ . . . . j jX XL L R R Z Z . . j jX XC C 解解：令令 则则 则则 南京理工大学 电 路 习题习题4 4 例例：已知已知I I 1 1 = =I I 2 2 =10A,=10A, U U =200V, =200V, R R =10=10, , f f =50Hz=50Hz, 电路消耗电路消耗 平均功率平均功率2kW2kW，且，且U U与与I I同相，试求同相，试求R R 1 1 、R R 2 2 、L L、C C. . + + _ _ . . R R2 2 R R + + _ _ R R1 1 南京理工大学 电 路 习题习题5 5 例例：已知已知 求电压 求电压 + + _ _ . . . . Z Z3 3 Z Z2 2 Z Z1 1 南京理工大学 电 路 第第8 8章章 正弦稳态电路的分析正弦稳态电路的分析 8.18.1 阻抗和导纳阻抗和导纳 8.28.2 简单正弦稳态电路的分析及相量图简单正弦稳态电路的分析及相量图 8.3 8.3 正弦稳态电路的功率正弦稳态电路的功率 8.4 8.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 8.5 8.5 最大平均功率的传输最大平均功率的传输 8.6 8.6 正弦稳态电路的谐振正弦稳态电路的谐振 目目 录录 南京理工大学 电 路 8.48.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 例例：已知已知 , , 求求i i 1 1 ( (t t) , ) , i i 2 2 ( (t t) ) u u s s ( (t t) ) + + _ _ i i 1 1 3 4mH i i 2 2 2 2i i 1 1 + + _ _ . . + + _ _ 3 j4 + + _ _ . . -j2 南京理工大学 电 路 8.48.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 解解：首先画出时域电路对应的相量模型，并采用网孔法首先画出时域电路对应的相量模型，并采用网孔法 ： + + _ _ 3 j4 + + _ _ . . -j2 南京理工大学 电 路 8.48.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 ，即，即 ，即，即 南京理工大学 电 路 8.48.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 例例：试列出节点电压相量方程试列出节点电压相量方程 . . . . -j10 5 . . j5 . . -j0.5A -j5 j10 10 . 南京理工大学 电 路 习题习题 例例：已知已知 ，试求电压，试求电压 。 + + _ _ . . -j8-j8 -j10-j10 j8j8 a a b b 6 6 6 6 南京理工大学 电 路 8.48.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 例例：求求 8 + + _ _ j6 j16 j16 -j4 -j4 南京理工大学 电 路 8.48.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 . Z1 . . . Z2 Z3 Z4 Z5 平衡条件：平衡条件： 南京理工大学 电 路 8.48.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 解解：分析：分析：求中间桥臂电流用戴维南定理最好求中间桥臂电流用戴维南定理最好 1 1. . 求求 8 + + _ _ j6 j16 j16 -j4 -j4 . . + + _ _ 南京理工大学 电 路 8.48.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 2 2. . 求求 j6 8 + + _ _ j16 j16 -j4 -j4 南京理工大学 电 路 8.48.4 正弦稳态电路的一般分析方法正弦稳态电路的一般分析方法 3 3. . 求求Z Zeq eq : : 4 4. . 求求 8 + + _ _ j6 南京理工大学 电 路 8.58.5 最大平均功率的传输最大平均功率的传输 即即Z Z L L = ? = ? 时，时，Z Z L L 可获最大平均功率可获最大平均功率P PL Lmax max= ? = ? N N Z ZL L Z ZL L Z Z eqeq + + _ _ R R L L , , X X L L 可可独立变化独立变化 | |Z Z L L | | 可变可变, , 不变不变 | |Z Z L L | | 不变不变, , 可变可变 南京理工大学 电 路 8.58.5 最大平均功率的传输最大平均功率的传输 1. 1. R R L L , , X X L L 可可独立变化独立变化 共轭匹配共轭匹配 此时此时 Z ZL L Z Z eqeq + + _ _ 南京理工大学 电 路 8.58.5 最大平均功率的传输最大平均功率的传输 2. 2. | |Z Z L L | | 可变可变, , 不变不变 模匹配模匹配 Z ZL L Z Z eqeq + + _ _ 南京理工大学 电 路 8.58.5 最大平均功率的传输最大平均功率的传输 取取 Z ZL L = |= |Z Zeq eq | | = 5= 5时，可获，可获 P P maxmax : : 例例：取取 Z ZL L = = Z Zeq eq =3-j4 =3-j4时，可获，可获 P P maxmax : : Z Z eqeq= 3+j4 = 3+j4 Z ZL L + + _ _ * 南京理工大学 电 路 8.58.5 最大平均功率的传输最大平均功率的传输 除非作特别说明，通常所说的负载获得最大平均功率除非作特别说明，通常所说的负载获得最大平均功率 P P L Lmaxmax为 为最佳共轭匹配时负载获得的平均功率。最佳共轭匹配时负载获得的平均功率。 南京理工大学 电 路 8.58.5 最大平均功率的传输最大平均功率的传输 例：例：问问Z Z L L =?=?时，时，P PL Lmax max=? =? 答案 + _ j10 + _6 6 ZL 南京理工大学 电 路 习题习题1 1 . . . . Z Z1 1 Z Z2 2R R + + _ _ 例例：已知已知Z Z 1 1 = 200+j1000= 200+j1000, Z Z 2 2 = 500+j1500= 500+j1500, 要求 与 相差相差 ，求，求R R = ? = ? 南京理工大学 电 路 习题习题2 2 例例：已知已知U U=100V=100V, P P =86.6W, =86.6W, I I = = I I1 1 = = I I2 2 , 求求R R, , X X L L , , X X C C 作出电路的相量图，作出电路的相量图， 可见电流相量图为等边三角形可见电流相量图为等边三角形 则：则： + + _ _ . . . . R R j jX XC C j jX XL L 南京理工大学 电 路 例例：已知已知 , , 且且 与与 同相，求同相，求R R、R R 2 2 、X X L L 及电路消耗的平均功率及电路消耗的平均功率P P。 习题习题3 3 + + _ _ R2 R jXL + + _ _ jXC 南京理工大学 电 路 习题习题4 4 例例：已知已知U Uab ab=100 V, =100 V, 两两并联支路的平均功率为并联支路