正弦交流电路电工技术的正弦交流电路的变化规律.ppt

单一参数正弦交流电路的分析计算小结,电路 参数,电路图 (参考方向),阻抗,电压、电流关系,瞬时值,有效值,相量图,相量式,功 率,有功功率,无功功率,r,i,u,设,则,u、 i 同相,0,l,c,设,则,则,u超前 i 90,0,0,基本 关系,+,-,i,u,+,-,i,u,+,-,设,u落后 i 90,说 明,z是一个复数，但并不是正弦交流量，上面不能加点。z 在方程式中只是一个运算工具。,在正弦交流电路中，只要物理量用相量表示, 元件参数用复数阻抗表示，则电路方程式的形式与直流电路相似。,关于复数阻抗 z 的讨论,结论：的模为电路总电压和总电流有效值之比， 而的幅角则为总电压和总电流的相位差。,1. z 和总电流、总电压的关系,当:,电路属感性,电压超前电流。,当:,电路属容性,电流超前电压。,当:,电路属阻性,电压、电流同相。,电路参数与电路性质的关系：,2. z 和电路性质的关系,3、电路各部分电压之间的关系 电压三角形,4、电路阻抗的关系 阻抗三角形,4. 阻抗三角形和电压三角形的关系,求: (1) 电流的有效值i与瞬时值 i ; (2) 各部分电压的有效值与瞬时值； (3) 作相量图；,例：在rlc串联交流电路中，已知:,解：,(1),(2),(3)相量图,35 正弦交流电路的分析方法,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,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。,解:,+,例:如图所示电路。已知r1=3、 r2=8， xc=6 xl=4 ， 。 求：各支路电流及总电流的瞬时值表达式。,相量模型,求:,用相量式计算:,解：,试求电流 i3。,应用基尔霍夫定律列出相量表示方程,解：,代入已知数据，可得：,应用叠加原理计算上例：,应用戴维宁计算上例。,解：(1)断开z3支路，求开路电压,(2)求等效内阻抗,已知： i1=10a、 uab =100v，,求：a、uo的读数,则：,36 交流电路的功率,一、单一的电阻、电感、电容的电路功率,1、电阻电路：,2）有功功率：,1）瞬时功率：,p=ui,3）无功功率：,q=0,2、电感电路：,瞬时功率：,p=uisin2t, 平均功率p（也称为有功功率）：,p=0, 无功功率q,3、电容电路：,瞬时功率：,p=uisin2t, 平均功率p（也称为有功功率）：,p=0, 无功功率q,q = - ui,无源二端网络,电路模型,1、瞬时功率,2、平均功率p（有功功率）,二、二端网络的功率,3、 无功功率 q,4、 视在功率 s：,单位：伏安、千伏安,注：sui 可用来衡量发电机可能提供的最大功率（额定电压额定电流）,5、 功率三角形,视在功率,无功功率,有功功率,注意:,若二端网络由多个复阻抗组成:,额定视在功率,sn = un in 额定容量,有功功率守恒:,p = pi = ui ii cos i,无功功率守恒:,q = q i = ui ii sin i,视在功率不守恒:,s s i = ui ii,？,例:负载1：40w、cos1= 0.5的日光灯100只，,负载2：100w的白炽灯40只。已知：u =220v。 求电路的总电流 i 和总功率因数。,z1= r1+ jxl z2=r2,负载1：,负载2：,设:,i = 48.15a，,= cos40.9,解法二： p = p1+p2 = 40100 +10040 = 8000w q = q1+q2 = p1tan1+p2tan2 = 40100 tan60o +0 = 6928.2var,i =,= cos,= 0.756,= 48.15a,则:,= 10583va,37 电路的功率因素的提高,功率因数？,功率因数角,功率因数,1 纯电阻电路的功率因数为多少？ 2 纯电感电路的功率因数为多少？ 3 纯电容电路的功率因数为多少？,功率因数是高好还是低好？,一、功率因数低有什么害处？,1、降低了供电设备的利用率,p=sn cos sn 供电设备的容量,例： sn= 1000kva,cos = 0.5 时， 输出： p = ? cos = 0.9 时， 输出： p = ?,2、增加了供电设备和输电线路的功率损失,i = p/ ucos,当p 一定时，cos i功率损失,而且线路电压降落,造成功率因数低的原因,1 大马拉小车 2 电感性负载（如电动机、日光灯）比较多，无功功率多。,40w220v白炽灯,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,二. 提高功率因数的方法,1、提高功率因数的原则：,必须保证原负载的工作状态不变。即： 加至负载上的电压和负载的有功功率不变。,2、提高功率因数的措施:,在感性负载两端并电容,并联电容c后的电路性质,2) 原感性支路的工作状态不变:,不变,感性支路的功率因数,不变,感性支路的电流,3) 电路总的有功功率不变,因为电路中电阻没有变， 所以消耗的功率也不变。,3、并联电容值的计算,由相量图可得：,即:,思考题,1. 电感性负载采用串联电容的方法是否可提高功率因数，为什么不采用?,2. 电感性负载采用并联电阻的方法是否可提高功率因数，这种方法有什么缺点?,(电流有效值改变),(电阻消耗能量),3. 原负载所需的无功功率是否有变化，为什么?,4. 电源提供的无功功率是否有变化，为什么?,结论：在 角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容 容量更大，经济上不合算，所以一般工作在欠补偿状态。,感性（ 较小）,容性（ 较大）,c 较大,过补偿,欠补偿,38 电路的谐振,谐振的概念：,在同时含有l 和c 的交流电路中，如果总电压和总电流同相，称电路处于谐振状态。此时电路与电源之间不再有能量的交换，电路呈电阻性。,串联谐振：l 与 c 串联时 u、i 同相,并联谐振：l 与 c 并联时 u、i 同相,谐振的种类：,1. 串联谐振特怔,(1)电路呈电阻性，能量全部被电阻消耗,(2)阻抗最小、电流最大,谐振电流,(3) 电压关系,电阻电压：ur = io r = u,电容、电感电压：,大小相等、相位相差180,uc 、ul将大于 电源电压u,当 时：,有：,串联谐振又称为