大学 电路分析基础教案 第九章PPT课件

.第九章正弦稳态功率和能量三相电路，第九章正弦稳态功率和能量三相电路，9.2电阻的平均功率，9.4落语网络的平均功率，9.1基本概念，9.3电感，电容器的平均蓄电，9.5落语网络的无功功率，9.8三相电路，9.7正弦稳态最大功率传输定理， 9.6复合功率复合功率保存，第9章工作p105-109:9.2、9.4、9.5、9.6、9.8、9.10、9.13、9.14、9.15、9.16、9.17、9.19、9.20、9.23、9.28、9.29、9.31、9.32.1 .正弦稳态电路的瞬时功率、平均功率、无效理解复功率概念2 .掌握平均功率和功率因数的计算，了解提高功率因数的意义和方法3 .掌握最大功率传输定理的内容和应用4 .明确对称三相负载y与连接时相线电压、相线电流的关系5 .掌握单相及三相负载在三相四线馈电系统中的正确连接方法，了解中线作用6 .对本章，9.19.5正弦稳态电路中的功率，另一方面，瞬时功率(instantaneouspower )，被动单端网络吸收的功率(u，I相关)，p可以是正，可以是负的p0，电路吸收功率的p0，j0，电感，滞后功率因数(电流滞后电流) 因为X0、j0指示网络吸收无功功率Q0，所以电感或无功功率被吸收。 另外，由于电感l、PC=ui cos=ui cos (-90 )=0qc=UIS in (-90 )=-ui，相对电容，并且I读取u90，因此PC=0，即，电容不消耗功率。 由于QC0，电容器产生无功功率。 3 .电容器c.根据定义，(发出无效)，4 .电感，电容器的无效补偿作用，l发出功率时，c正好吸收功率，与外部电路交换功率的是QL QC。 因此，l、c的无效具有相互补偿的作用。电抗元件吸收无效，在平均意义上不工作。 反映了电源和负载之间交换能量的速度。 根据无效的物理意义、有效、无效、功率的关系，有效功率：P=UIcosj单位： w、无效功率：Q=UIsinj单位： VAr、功率：S=UI单位： va、电压三角形、功率三角形、阻抗三角形、电压、电流的有效成分和无效成分： (以感应电路为例)、例1 :已知：(1)求出电流有效值I和瞬时值I (2)制作各部分的电压有效值和瞬时值(3)相量图(4)有效功率p、无效功率q和视在功率s . 在RLC串联交流电路中，呈现解：(1)，(2)，方法1 :(3)相量图，(4)或者，(4)或者电容性，方法2 :多运算，9.6复功率复功率保存，一、复功率， 二、复功率守恒定理，p :网络中各电阻元件的功耗总和q :网络中各动态元件的无功功率代数和，一般如图所示，已知求各分支路径的复功率的例1，解一：解二：问题的提出：日常生活中很多负荷是感性的，与其等效电路的相位量关系是三、功率因数的提高、功率因数与电路参数的关系、纯电阻电路、R-L-C串联电路、纯电感电路或纯电容电路、电动机无负载全、荧光灯(R-L-C串联电路)、常用电路的功率因数、功率因数提高原则：应保证原负载的工作状态不变。 换句话说，施加到负载的电压和负载的有效功率不变。 提高功率因数的措施：容量。并联电容值的计算将原电路的功率因数设为cosl，求出cos需要并联补偿多大程度的电容。 (设u，p为已知)，分析依据：补正前后p，u不变。 另外，从相位量图可以看出，若求出：例1:c前后的线路电流，若看到c前：cos1则进一步持续上升，由于需要的电容值大(不经济)，一般不需要上升为1。 另外，c后：、例2:电源的额定电流为：，该电源供给的电流超过额定电流。 (2)升至0.9时，电源供给的电流为：该电源还有富馀的容量。 也就是说，如果进一步提高有负荷能力的电网的功率因数，电源的利用率就会提高。. Zi=Ri jXi，ZL=RL jXL，9.7正弦稳态最大功率传输定理， (a )当xll变化时，p的极值为Xi XL=0，即XL=-Xi时，p取极值；(b )当rl变化时，取p的最大值；当RL=Ri时，p取最大值； 3.zl=RLjxl=|zl|、rl、XL都不变，但XL/RL不变，最大功率是此时得到最大功率条件|ZL|=|Zi|. (1)获得当rl=5时所消耗的功率，(2)RL=？ (3)在可获得最大功率并求最大功率的rl的两端并联连接电容器，询问rl和c在何种情况下最适合于内部阻抗，并获得最大功率。 例1、解、解、电路图、ZL=？ 可以得到最大功率，可以求出最大功率。 例2、三相电路的优点： (1)发电面：比单相电源能提高50%； (2)输电面：与单相输电相比节约钢材25%； (3)配电面：三相变压器比单相变压器经济、易于接入负载(4)电气设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便等优点。 9.8三相电路，1 .产生对称三相电源，三相绕组空间相差120，转子以均匀角速度旋转时，三相绕组产生感应电压，形成对称三相电源。一、三相电路、三相交流发电机示意图、(1)瞬时值式、(2)波形图、a、b、c这三个端子称为始端、x、y、z这三个端子为终端.(3)相量，(4)对称三相电源的特征，对称三相电源的特征：大小相等，频率相同，相位互不相同120。正序(顺序):a-b-c-a、负序(逆序):a-c-b-a、相序的实际含义：相对于三相电动机，相序相反则反转。正转、反转、(5)对称三相电源的相序、三相电源的各相电源为同一值(例如最大值)的相序、2 .三相电源的连接、x、y、z的连接点称为y连接对称三相电源的中性点，用n表示。 (1)星形结合(y结合)，连接3个绕组末端x、y、z，引出始端a、b、c，(2)三角形结合(结合)，三角形结合的对称三相电源没有中性点。 3个绕组的始端依次相接。名词介绍，(1)端线(最前线):始端a、b、c三端子引线。 (2)中线：中性点n引线，无中线。 (3)三相三线制和三相四线制。 (5)相电压：每个相电源的电压。 (4)线间电压：端子线与端子线间的电压。Up、Ul、3 .三相负载及其连接、星形连接、三角形连接、三相对称负载，三相电路的负载由三部分构成，其各部分称为一相负载，三相负载也有星形和三角形两种连接方式。负载的相电压：每个相负载的电压。 线电流：流过端子线的电流。 相电流：流过各相负载的电流。 负载的线间电压：负载端线间的电压。Il、IP、4 .三相电路、三相电路是对称三相电源和三相负载连接的系统。 工程上可根据实际需要构成：当构成三相电路的电源与负载对称时，称为对称三相电路，根据1.Y耦合、2、对称三相电源线的电压(电流)与相电压(电流)的关系、KVL的规律，利用相量图求出相电压与线电压的关系：线电压对称(大小相等，相位差为110 ) 一般来说，y耦合法对称三相电源，所谓的“对应”:对应于相电压用线电压的最初下标，(1)如果相电压对称，线电压也对称。 (3)线间电压相位超前对应相应电压30o。 结论，线电压与相电压的公共关系式：-是电源的相电压-是电源的线电压，在日常生活和工业生产中，很多用户的电压电平是，2 .连接，即线电压等于对应的相电压。3.相电流与线电流的关系，星形接线时，线电流等于相电流。结论：、线电流为相电流、相电流、相电流：线电流：、相量图、负载对称时，相电流对称即、线电流可从相量图求出，线电流也对称即不对称。 线路电流比对应的相电流延迟30度。结论、(2)线电流相位延迟对应于相电流30o . 连接对称电路：三、对称三相电路的计算，对称三相电路由于电源对称、负载对称、线路对称，可采用特殊的计算方法。 1 .以y-y耦合(三相三线式)、n点为基准点，对于n点列，在节点方程式：负载侧相电压：n、n2点的同电位下可短路，电流为零。 由此，可以将三相电路的计算改为单相电路的计算。 a相计算电路也是对称电压、计算电流：对称电流、结论、UnN=0、电源中点与负载中点的同电位。 中线的有无不影响电路状况。 2 .对称的情况下，各相的电压、电流对称，可以用一相(a相)的等效电路计算。 如果计算出一相的电压、电流，其他两相的电压、电流可以以对称关系直接写入。 3.Y形连接的对称三相负载，其相、线电压、电流的关系为：正误判定，对称负载y连接，对称负载y连接，正误判定，2.Y-连接，负载上相电压和线电压相等：解法一，相电流：(1)负载上相电压和线电压相等，对称。 (2)线电流和相电流也是对称的。 线电流的大小是相电流的倍，相位滞后相电流的30倍。 因此，上述电路只计算一相，可基于对称性得到其馀两相结果。 结论：解法2，利用计算相电流的等效电路。 解法3、3 .通过电源连接时的对称三相电路的计算，将连接电源置换为y连接电源，保证其线间电压相等，根据上述Y-Y、y-连接方法进行计算。 (2)将负载与电源的中点连接，描绘如果中线有阻抗则可以忽略的(3)单相计算电路，求出一相的电压电流： (4)根据接y切线量相量的关系求出原电路的电流电压。 (5)从对称性中得到其他两相的电压、电流。 对称三相电路的一般计算方法是一相电路中的电压为y接线时的相电压。 一相电路的电流是线电流。 可知，例1、对称三相电源线的电压为380V、z=6.4j4. 8、Zl=6.4 j4.8. 求出负载z的相电压、线电压、电流。 解，绘制一相计算图，例2，图对称三相电路，电源线电压为380V，|Z1|=10，cos1=0.6(滞后)，z2=-j50，ZN=1 j2。 求出：线电流、相电流、定性图(以a相为例)。 通过绘制解、单相计算图，可以绘制相量图：对称性，可以得到b、c相的线电流、相电流：电源非对称性(一般程度小，系统保证对称性)。 电路参数(负载)大多不对称。 电源对称、负载不对称、分析方法、不对称、复杂交流电路分析方法。 四、非对称三相电路的概念、研究对象：、负载各相电压：三相负载Za、Zb、Zc不同。负载中点与电源中点重叠的现象。 在电源对称的情况下，可以根据中性点位移的状况判断负载端非对称的程度。 中性点的位移大时，负载相位电压大而不对称，负载的动作状态异常。相量图、中性点位移、例3、正常情况下，三相四线式、中线阻抗约为零。 每个相负荷的工作相对独立。照明电路：以下(1)A相短路：中性线未断开时，请求各相的负载电压。中性线断开时，请求各相的负载电压。 (2)A相断路：中性线没有断开时，求出各相负载电压的中性线断线时，求出各相负载电压。另外，RA、RB、RC、RA=5、RB=10、RC=20、解：(1)A相短路、1 )中性线不断开时，a相短路电流大，a相熔断丝断开，但b相和c相未受影响，其相电压仍在220V下正常工作。 这是不允许的，因为施加于电压的电压超过了额定电压(220V )。 2)A相短路、中性线断线时，由于负载中性点n为a，所以负载各相电压在、(2)A相断线、2 )中性线断线、b、c相灯接受220V的电压的状态下正常动作。 1 )中性线不断，变为单相电路，如图(b )所示，可从图中求出。 (2)中线不投保，中线粗。 一是减少损失，二是加强强度(中线断裂，负荷不能正常工作)。 (3)必须通过消除或减少中间点的位移，尽量减少中线阻抗，但从经济的观点出发，中线不能变粗，应适当调整负荷，接近对称的状况。 结论： (1)负载不对称，电源中性点和负载中性点不均匀，中线有电流，各相的电压、电流无对称关系，对称三相电路的功率计算，五、三相电路的功率，Pp=UpIpcos，三相总功率： P=3Pp=3UpIpcos，(1)平均功率，(1)相电压和相电流的相位差角(阻抗) (2)cos是各相的功率因数，对称三相制中为三相功率因数： cosa=cosb=cosc=cos。 (3)式计算来自电源的电力(或者负载吸收的电力)。 从，(2)无功功率，q=QQQQQQQQQQ=3qp，(3)功率来看，其中p、q、s均指三相的总和。 功率因数有cos=P/S (非对称时没有意义)，(4)对称三相负载的瞬时功率，一相的三相电动机，各相的等效电阻R=29， 也可以定义为等效电感XL=21.8，求出从电动机的相电流、线电流及电源输入的电力，对得到的结果进行比较： (1)绕组成星形，与UL=380V的三相电源连接，(2)绕组成三角形，与UL=220V的三相电源连接。 另外，作为例子4:解：(1)、(2)、比较(1)、(2)的结果：某个电动机有220/380V这样的两种额定电压。 电源电压为380V时，电机的绕组必须连接成星形的电源电压为220V时，电机的绕组请连接成三角形。 在三角形和星形两种连接法中，相