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1、阻抗导纳 复习 第八章1、正弦交流3要素及描述方法 复数 向量 2、同频正弦量的比较计算 相位比较 加减乘除 积分微分3、两类约束的向量形式 电阻 电容 电感的VCR KCL KVL4、阻抗导纳的定义和计算方法 公式 3角型 概念 串并联等效5、向量解析法 网孔 节点 戴维南 叠加6、向量图 相位 有效值(只用仪表测量电压电流)第九章 正弦稳态功率和能量 三相电路 9-2,5,9,10,13,17,19,22,24,25前面只讲了电流、电压,没讲功率、能量;380,220什么关系;灯管为何不闪烁;功率随时间变化。恒功率,交流电提供稳恒功率,同学们思考如何实现,为何是3相,不是两项,4相,10相
2、呢。思路:(1) 一个电阻的功率; 平均功率(2) 一个电感电容的功率; 有功功率 无功功率 (3) 一个电阻+一个电感的功率; 端口的有功功率 无功功率 功率因数 超前滞后 视在功率 复功率 功率三角形 功率守恒 功率因数提高 最大功率定理P88 表92类比电阻电路方法分析正弦稳态电路,但在功率能量、频率响应和互感三个方面,需要采用专门的分析方法;9.1 基本概念对于电阻电路,对于正弦稳态电路?P67 表9-19.2 电阻的平均功率 平均功率 (有功功率) 这就是为什么我们要采用有效值,在采用了有效值之后,交流功率的计算和直流(形式相同、内涵不同)9.3 电感电容的平均储能计算之前,大概想一
3、下,相差90度的两个量相乘,积分求均值等于零。画出向量图,求导就是加90度。电感 正弦激励时,电感吸收的平均功率为零(和本节课开始给出的表格中消耗能量为零)引入无功电感和外电路能量不断往返。(信号或能量的变换)每一瞬间储能变化率最大值(也就是有功功率的最大值)是由电压电流乘积所确定,定义为无功功率,表明电感与外电路能量往返的规模 乏(var)平均储能瞬时能量 储能平均值 结合功率和能量来看,研究电感的平均功率没有意义,它不消耗能量,研究它的储能是有意义的,它不消耗能量但是储存能量,不断充放电。,能量流入电感,电感储能增长;,能量流出电感,电感储能减少;无功和平均储能的关系频率越高意味着什么?电
4、感无功功率等于其储能平均值的倍。储能越多,能量每秒往返的次数越多,则能量往返的规模也越大。无功功率能够反映这一情况。类似于仓库进货出货;仓库大小,和进出一次货的快慢。电容 一个电路有功守恒,无功守恒;物质守恒,能量守恒;爱因斯坦试图把各种物理概念统一了,还搞出了能量和质量的转换;KCL物质守恒,KVL能量守恒 ;约定,电容无功为负,电感无功为正,表明储能性质不同,无功守恒。用彩色粉笔框出个重要的公式(电阻电容电感)。快慢乘大小再乘2。举例说明能量存贮和消耗(1)力学中的摆;(2)二阶电路,含有电感和电容;例题:求各电阻的平均功率,各电感电容的平均储能的总和 电源UI=0.563,两个电阻的功率
5、0.356,功率平衡?为何不等,相位?电阻电压同相,一个电源的有功功率不能只算UI的有效值,再乘以一个 暂时不相信物质不守恒,能量不守恒,我们暂时不相信。9.4 单口网络的平均功率复习电阻电感电容功率 上节课的例题接着讲 电源提供的有功功率三个器件单独作用的公式和这个一致 整个二端口的无功功率求等效阻抗 单口网络端口电压与端口电流的相位角差为,电阻部分电压为,电抗部分电压为(这个)电阻 电感 电容 提供能量 阻抗角视在功率伏安(VA)平均功率一般是小于视在功率,要在视在功率上打一个折扣才能等于平均功率。这个折扣,就是功率因数 偶函数阻抗角 功率因数角 阻性 感性(滞后) 容性(超前),偶函数视
6、在功率反映设备的容量。供电和用电是如何结算,手机月租,打电话另交钱。没用电为何收我钱?发电机按照额定电压和额定电流来使用的,至于发电机对负载能提供多大的平均功率,还要看功率因数。容量为,(1) 在时发出功率为100000kW;(2) 在只能发出70500kW的功率;(3) 功率因数的提高。对不含电源的单口网络,可根据阻抗的实部与电流的有效值来计算平均功率 网络内部各电阻消耗的平均功率的总和;端口处所接电源提供的平均功率例题:单口网络,电流电压为关联参考方向,求该网络吸收的功率解: (电感性)例题: ,求单口网络的功率端口电压电流 电阻功率 电阻所在支路 总阻抗 解1:端口电流电压解2:内部电阻
7、解3:根据内部RL支路计算解4:等效阻抗的实部解5: 例题:求视在功率和功率因数 (电容性)例题:发电机与负载的输电线电阻电抗已知,负载感应电动机的功率为,功率因数,电压为,求发电机的电压,功率因数和提供的功率 和的相位角差 发电机功率因数(感性) 9-2 9-5 9.5 单口网络的无功功率含有电感、电容元件的单口网络与外电路也存在能量往返的现象,如何反应这种能量往返的规模?电压的有功分量与电流的乘积是电路的平均功率,那么,电压的另一个分量又具有什么意义?无功功率正比于网络中两种储能平均值的差额。两种储能就其平均值来说,在网络内部可自行交换,即磁场能放出时可为电场所吸收而电场储能放出时可为磁场
8、所吸收,与外电路往返的能量仅为两种储能平均值的差额。如果两种储能平均值恰好相等,则外电路并不参与能量的交换。(谐振) 功率三角形 例题:,电路处于稳态。试求电源提供的、 (电感性) (电感性) (电感性)例题:功率因数提高,有一个的感应电动机,功率因数为。(1)问在使用时,电源供应的电流是多少?(2)如果并联电容器,使功率因数达到1,问需要的电容是多少,此时电源供应的电流是多少?解:当, 电动机滞后的角度9.6 复功率 复功率守恒如果电压电流乘积复数实部虚部分别为有功无功最好复功率守恒例题: ,电压电流关联参考方向,求复功率例题:求两负载吸收的总复功率,并求输入电流有效值和总功率因数 (电感性
9、)9.7 最大功率传输定理 例题:(1)负载电阻;(2)电阻匹配;(3)共轭匹配(变压器匹配)解:(1) (2) (3) 9.8 三相电路交流动力三相 发电、输电和用电优点,总瞬时功率恒定,三相电动机产生恒定的转矩。大功率直流电电子整流器也是从三相或更多电源取得能量。日常用电也取自三相中的一相。定子内侧周围旋置三组相同的绕组。当转子旋转时,磁通穿过这三个绕组感应出随时间按正弦变化的电压。这三个电压能并联吗?能串联吗?380和220是什么关系? T型连接线电压 相电压之间关系 线电流 相电流 型连接线电流和相电流之间的关系 先做零线无阻抗的,再思考零线有阻抗的?例题:线电压380V,Y形对称负载每相阻抗,求电流 日常用电,即使三相负载不对称,由于有中性线,中性线阻抗甚小,各类负载两端电压保持对称,并保持正常电压。例题: 型联结负载,每相阻抗,与正序形联接电源相接,相电压,试求负载的相电流和线电流。解: 变换方法三相顺时功率 (用线电压电流如何表示功率)图示对称三相电路中,三角形联接负载(复)阻抗,星形联接负载(复)阻抗,若测得图中所示线电流A。求星形联接负载阻抗所耗功率。 解:对负载Z1 A; 则相电流 A Z1负载端电压 V 对星接负载Z2 线电压 ; 相电压 A =480W 三项电优点总结:1、 稳恒功率;2、 节省输电成本;3、 为何不用两项?四项?。