电路分析的基础知识.ppt

1、1,2 功率因数及其提高,提高功率因数的意义：,提高功率因数，可提高设备的利用率。,如：S=1000KVA的设备（发电机）。 设：负载的=1时，P=1000KW，可带100台10KW电动机工作。 负载的=0.8时，P=800KW，可带80台10KW电动机工作。 负载的=0.5时，P=500KW，可带50台10KW电动机工作。,可见，功率因数越高，设备利用率越高。,提高功率因数，可减少传输线的功率损耗。,线路损耗电阻,P为网络的 有功功率,2,提高功率因数的措施,并联电容器可提高功率因数,特点：总电流 I 减小，负载功率P不变（并联电容对负载无影响）,用相量图说明,并联电容前1, 并联电容后 ,

2、 显然， cos1,3,提高功率因数的物理解释,从无功功率来解释：,外电源提供 有功功率和 无功功率,无电容时，感性负载的 无功功率由电源提供， 故要与外电源交换能量。,吸收无功功率,电容提供无功功率,感性负载的无功功率 部分由电容提供，即 部分能量交换与电容进行,感性负载的无功功率 部分由电源提供，即 部分能量交换与电源进行,功率因数越高，负载与 外电源交换能量就越少。=1时， 无需与电源交换能量；即负载 的无功功率全部由电容提供。,4,电容值的计算,设：感性负载的有功功率为 P，功率因数为 cos1 ；,接电容器后要使功率因数提高到 cos。,根据功率三角形：,原感性负载的无功 功率：Q1

3、 = P tg1,并联电容后的无功 功率：Q = P tg,应补偿的无功功率： QC = Q1 - Q = P(tg1-tg),返回,5,应 用 场 合,电力系统： 在电力系统中，提高功率因数具有重大的经济价值，cos常为0.9左右。 电子系统： 在电子系统、通讯系统中，往往不考虑功率因数。而是考虑负载吸收的最大功率。因为通讯系统中的信号源都是弱信号。,6,例 1,如图所示的一段正弦稳态电路， 已知 ， =103rad/s, AB段电路消耗的平均 功率P=10W，电容C=1F，则这段 电路的功率因数是_。,0.707,由功率三角形可知：=45,故有：cos=0.707,7,例 2,电路如图所示

4、，u=100cos100t V, 若负载(感性)的平均功率及无功功率分别 为6W和8 Var。如要求对电源呈现功率因数为1的总负载，应并联的电容C=_。 (A)6F (B)8F (C)12F (D) 16F,D,查公式,要使功率因数为1，电容的无功功率必须与负载的无功功率完全补偿。即,8,例 3,电路如图所示，图中电容C的作用是提高功率因数，若去掉C，则电流表的读数_，电路的总有功功率 _视在功率_。 (A)增加 (B)减少 (C)不变,C,C,A,9,例 4,电路如图所示，已知U=120 V, I=10A,负载功率因数 =0.6(感性), 若电源电压不变，而在负载两端并联一个电容C，使功率因

5、数提高到0.8，则此时的视在功率S=_。,900VA,负载的有功功率为 P=120100.6=720W，,由功率三角形：,10,例 5,两组负载并联，一组 S1 =1000VA，功率因数为0.6(滞后)，另一组 S2 =800VA，功率因数为0.8(超前)，求这个电路的总视在功率、总有功功率和总功率因数。,解：,总有功功率：,总无功功率：,总视在功率：,总功率因数：,注意几种功率的关系： 有功功率是守恒的，无功功率也是守恒的， 但视在功率不是守恒的，即 S S1 + S2 +,11,3 最大功率传输,共轭匹配（最佳匹配）,设RL，XL均可独立变化。,为使功率 P=I 2RL 最大，,则电流 I

6、 就为最大。显然，当时XL=-XS，I 最大，故有,所以，负载获得最大功率的条件为,即：,最大功率：,12,设|ZL|可变，但不变。,所以，负载获得最大功率的条件为,等模匹配,分母对|ZL|求导：,13,例 1,正弦电压源 u =100sin(1000t+45) V，其内阻抗 Z010-45 , 负载阻抗 ZL=_时, 它可获得最大功率, 其值 PLmax_。,1045 ,176.78W,正弦电压源 u =100sin(1000t+45) V，其内阻抗 Z010-45 , 负载阻抗 RL=_时, 它可获得最大功率, 其值 PLmax_。,10 ,146.45W,ZL可变，采用共轭匹配,RL可变，即模可变， 但角度为0不可变， 故采用等模匹配。,14,例 2,正弦电压源 u =100sin(1000t+45) V，当L为何值时负载RL可获得最大功率, 其值 PLmax为多少？,戴维南等效电路,解:用戴维南定理求出等效电路为:,要使RL的功率最大，则 I 必须最大，当回路阻抗的虚部为0时，I 最大。,15,例 3,正弦电压源 u =100sin(1000t+45) V，当ZL为何值时负载上可获得最大功率, 其值 PLmax为多少？,戴维南等效电路,解:用戴维南定理求出等效电路为:,要使ZL的功率最大，采用共轭匹配。,16,例 4