正弦交流电路分析基础-3-XPPT文档格式.ppt
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其等效电路及相量关系如下图。
uiRLCOSI当当U、P一定时,一定时,希望将希望将COS提高提高正弦交流电路功率因数的提高正弦交流电路功率因数的提高P=PR=UICOS其中消耗的有功功率为:
其中消耗的有功功率为:
负负载载iu说明:
说明:
由负载性质决定。
与电路的参数由负载性质决定。
与电路的参数和频率有关,与电路的电压、电流无关。
和频率有关,与电路的电压、电流无关。
功率因数功率因数和电路参数的关系和电路参数的关系RZ例例40W白炽灯白炽灯40W日光灯日光灯发电与供电发电与供电设备的容量设备的容量要求较大要求较大供电局一般要求用户的供电局一般要求用户的,否则受处罚。
否则受处罚。
纯电阻电路纯电阻电路R-L-C串联电路串联电路纯电感电路或纯电感电路或纯电容电路纯电容电路电动机电动机空载空载满载满载日光灯日光灯(R-L-C串联电路)串联电路)常用电路的功率因数常用电路的功率因数提高功率因数的原则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。
加至负载上的电压载上的电压U和负载的有功功率和负载的有功功率P不变。
不变。
提高功率因数的措施提高功率因数的措施:
uiRL并电容并电容C并联电容值的计算并联电容值的计算uiRLC设原电路的功率因数为设原电路的功率因数为cosL,要求补偿到,要求补偿到cos须并联多大电容?
(设须并联多大电容?
(设U、P、为已知)为已知)iCiRL分析依据:
补偿前后分析依据:
补偿前后P、U不变。
由相量图可知:
iuRLCP=40W,U=220V,f=50Hz,cosL=0.5,cos=1并联电容并联电容C=4.5F并联电容前并联电容前I=0.36A并联电容后并联电容后I=0.18A呈电容性。
呈电容性。
呈电感性呈电感性问题与讨论问题与讨论功率因数补偿到什么程度功率因数补偿到什么程度?
理论上可以补偿?
理论上可以补偿成以下三种情况成以下三种情况:
功率因素补偿问题
(一)功率因素补偿问题
(一)呈电阻性呈电阻性结论:
结论:
在在角相同的情况下,补偿成容性要求使用的电容角相同的情况下,补偿成容性要求使用的电容容量更大,经济上不合算,容量更大,经济上不合算,所以一般工作在欠补偿状态所以一般工作在欠补偿状态。
感性(感性(较小)较小)容性(容性(较大)较大)C较大较大功率因数补偿成感性好,还是容性好?
功率因数补偿成感性好,还是容性好?
一般情况下很难做到完全补偿一般情况下很难做到完全补偿(即:
(即:
)过过补补偿偿欠欠补补偿偿含有电感和电容的电路,如果无功功率得到完全含有电感和电容的电路,如果无功功率得到完全补偿,使电路的补偿,使电路的功率因数等于功率因数等于11,即:
,即:
u、i同相同相,便称此电路处于便称此电路处于谐振谐振状态。
状态。
谐振谐振串联谐振:
串联谐振:
L与与C串联时串联时u、i同相同相并联谐振:
并联谐振:
L与与C并联时并联时u、i同相同相谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用非常广泛。
用非常广泛。
谐振概念谐振概念:
正弦交流电路中的谐振正弦交流电路中的谐振串联谐振串联谐振串联谐振的条件串联谐振的条件RLC串联谐振电路串联谐振电路、同相同相若令:
若令:
则:
谐振谐振串联谐振的条件是:
串联谐振的条件是:
谐振频率谐振频率:
串联谐振的特点串联谐振的特点U、I同相同相谐振时电流最大谐振时电流最大阻性阻性注:
串联谐振也被称为注:
串联谐振也被称为电压谐振电压谐振当当时时UC、UL将大于将大于电源电压电源电压U串联谐振时的相量图:
串联谐振时的相量图:
串联谐振特性曲线串联谐振特性曲线I谐振电流谐振电流谐振频率谐振频率下限截止频率下限截止频率上限截止频率上限截止频率通频带通频带串联谐振应用举例串联谐振应用举例收音机接收电路收音机接收电路接收天线接收天线与与C:
组成谐振电路:
组成谐振电路将选择的信号送将选择的信号送接收电路接收电路组成谐振电路组成谐振电路,选出所需的电台。
,选出所需的电台。
为来自为来自3个不同电台(不同频率)个不同电台(不同频率)的电动势信号;
的电动势信号;
并联谐振并联谐振当当时时领先于领先于(容性容性)谐振谐振当当时时理想情况:
理想情况:
纯电感和纯电容纯电感和纯电容并联。
并联。
当当时时落后于落后于(感性感性)LC或或理想情况下并联谐振条件理想情况下并联谐振条件LCLCL=100mH,C=2F,U=3V并联谐振又称为并联谐振又称为电流谐振电流谐振非理想情况下的并联谐振非理想情况下的并联谐振同相时则谐振同相时则谐振RLC并联谐振的特点并联谐振的特点同相同相、电路的总阻抗最大。
电路的总阻抗最大。
定性分析定性分析:
Z理想情况下理想情况下谐振时:
谐振时:
总阻抗:
并联谐振电路总阻抗的大小并联谐振电路总阻抗的大小什么性质什么性质?
并联谐振并联谐振电路总阻抗:
电路总阻抗:
当当时时所以,纯电感和纯电容并联谐振时,相当于断路。
所以,纯电感和纯电容并联谐振时,相当于断路。
并联支路中的电流可能比总电流大。
支路电流可能支路电流可能大于总电流大于总电流电流谐振电流谐振并联谐振特性曲线并联谐振特性曲线思考:
思考:
时时为什么是感性?
为什么是感性?
容性容性感性感性阻性阻性I问:
在串联谐振问:
在串联谐振电路中,何时电电路中,何时电路呈感性、阻性、路呈感性、阻性、容性?
容性?
例题分析R1=3R2=8XL=4XC=6求:
(求:
(1)、)、i、i1、i2
(2)、)、P解解分析已知已知因为已知端电压和支路阻抗,所以可以求出因为已知端电压和支路阻抗,所以可以求出支路电流,通过向量计算求出总电流。
然后支路电流,通过向量计算求出总电流。
然后求出总的有功功率。
求出总的有功功率。
R1R2jXL-jXC例题分析R1=3R2=8XL=4XC=6解解R1R2jXL-jXC例题分析R1=3R2=8XL=4XC=6解解R1R2jXL-jXCII也可以这样求:
也可以这样求:
R1R2jXL-jXC
(2)功率)功率P的计算的计算R1R2jXL-jXCP=UIcos=22049.2cos26.5o=9680WP=I12R1+I22R2=4423+2228=9680WP=UI1cos53o+UI2cos(-37o)=9680W方法方法1方法方法2方法方法3本节作业本节作业P85:
练习与思考P106:
2.82.92.17
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