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电子电路大全(PDF格式)-第19部分
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电容C φ = …90° Q = …UI = I = …ωCU
C
CC C
ωC
…………………………………………………………Page 216……………………………………………………………
四、视在功率
def
S = UI
电机和变压器的容量是由视在功率来表示的。
单位:伏安(VA)
VA
VVAA
P Q S
P Q S
有功功率 、无功功率 和视在功率 存在下列关系:
PP QQ SS
P = S cos φ Q = sin φ
S = P2 +Q2
Q
φ = arctan( )
P
…………………………………………………………Page 217……………………………………………………………
R L
R L
例:测量电感线圈RR、LL的实验电路,已知电压表的
50V 1A
读数为50V,电流表的读数为1A,功率表读数为
5500VV 11AA
f R L
30W f =50Hz R L
30W,电源的频率ff =50Hz。试求RR、LL之值。
3300WW ==5500HHzz
o *
*
**
I *
*
**
A W
A W
AA WW
+
+
++
电
感
o
US + V 线
+ V
++ VV
o 圈
U
解:可先求得线圈的阻抗
Z = Z /φ=R+ jωL UIcosφ = 30
U
Z = =50 φ = 53。13°
=50Ω
==5500
I
…………………………………………………………Page 218……………………………………………………………
解得:
Z =50/ 53。13° Ohm
=30 + j40
=30 + j40Ω
==3300 ++ jj4400
R
R = 30 Ω
RR = 30
== 3300
40
L = 2 f
2 f
= 127 mH ω = π = 314 rad/s
= 127 mH = = 314 rad/s
22 ff
== 112277 mmHH == == 331144 rraadd//ss
ω
另一种解法
2
I R =30
R
R = 30 Ω
RR = 30
== 3300
而 2 2
Z = R +(ωL)
故可求得: 2 2 = 40
ωL = 50 …30 = 40Ω
== 4400
…………………………………………………………Page 219……………………………………………………………
§9。6 复功率
一、复功率
o o
设一个一端口的电压相量为 ,电流相量为 ,
U I
复功率定义为
def o o
*
S = U I
=UI/ψ …ψ
u i
=UIcosφ+ jUIsinφ
P Q
P Q
= + j
= + j
PP QQ
== ++ jj
o
o
*
式中I 是I的共轭复数
…………………………………………………………Page 220……………………………………………………………
二、有功分量和无功分量
Z
Z
一个不含独立电源的一端口可以用等效阻抗 表示。
ZZ
o
I R
e
o
o U
a
o
U U jX e
r
o o
U U
r
相量图
φ
o
o
U
I a
…………………………………………………………Page 221……………………………………………………………
o o
U U
r
φ
o
o
U
I a
o o o
U 与电流 I同相称为U的有功分量
a
Ua =U cosφ
而有功功率P =UIcosφ =U I
a
…………………………………………………………Page 222……………………………………………………………
o o
U U
r
φ
o
o
U
I a
o o o
U 与I正交; 称为U的无功分量
r
Ur =U sinφ
而无功率Q =UIsinφ =U I
r
复功率可写为
o o o o
S = U I* * 2
= I Z I = I Z
其中 Z = R + jX
e e
…………………………………………………………Page 223……………………………………………………………
Y
一个不含独立电源的一端口可以用等效导纳 表示。
Y
YY
o
I
o
U G jB
e e
o o o
I 与电压U同相称为I的有功分量
a
I = I cosφ
a
o o o
I 与U正交; 称为I的无功分量
r
Ur =U sinφ
…………………………………………………………Page 224……………………………………………………………
这样 P =UI Q =UIr
a
复功率可写为
o o
o o
* * 2 *
S = U I = U(UY) = U Y
其中 Y = G + jB
e e
*
Y =G jB
e e
…………………………………………………………Page 225……………………………………………………………
可以证明
正弦电流电路中总的有功功率
是电路各部分有功功率之和,
总的无功功率是电路各部分无功功率之和,
即有功功率和无功功率分别守恒。
电路中的复功率也守恒,
但视在功率不守恒。
…………………………………………………………Page 226……………………………………………………………
三、功率因数的提高
P =UI cosφ
cosφ是电路的功率因数。
电压与电流间的相位差或电路的功率因数决
定于电路(负载)的参数。
只有在电阻负载的情况下,电压和电流才同
1
相,其功率因数为 。
1
11
0 1
0 1
对于其他负载来说,其功率因数均介于 与
00 11
之间。
…………………………………………………………Page 227……………………………………………………………
提高功率因数的意义
1
功率因数不等于 时,电路中发生能量互换,
1
11
出现无功功率。这样引起下面两个问题:
1、发电设备的容量不能充分利用
1
11
2、增加线路和发电机绕组的功率损耗
2
22
…………………………………………………………Page 228……………………………………………………………
提高功率因数的常用方法:
与电感性负载并联静电电容器。
o
I2
o o
o
(I) (I )
I 2
o o
R I1 I2 φ
R
RR O
O
OO
o 1 φ o
φ U
U 1 o
jωC
j L I
j L
jjωLL
o
I1
o o
I2 = jωCU
…………………………………………………………Page 229……………………………………………………………
C
C
并联电容 的计算
CC
o I = I sinφ Isinφ
2 1 1
I2
o
o o
U
O I = jωCU
O
OO 2
φ o
φ I
1
I = ωCU
2
o I
I1 C = 2
ωU
…………………………………………………………Page 230……………………………………………………………
提高功率因数的含义
提高功率因数,是指提高电源或电网的功率因
数,
而不是指提高某个电感性负载的功率因数。
并联电容后并不改变原负载的工作状况,
所以电路的有功功率并没有改变,
只是改变了电路的无功功率,从而使功率因数
得到提高。
…………………………………………………………Page 231……………………………………………………………
例:正弦电压为50Hz,380V,感性负载吸收的功率
50Hz 380V
5500HHzz 338800VV
为20kW,功率因数0。6。若使电路的功率因数提高到
20kW 0。6
2200kkWW 00。。66
0。9,求在负载的两端并接的电容值。
0。9
00。。99
解: P = UI cos φ I =87。72A
1 1 1
o cos φ = 0。6 φ = 53 。13 °
I2 1 1
o P = UI cos φ I
I = 58。48 A
II = 58。48 A
U == 5588。。4488 AA
O
O
OO
φ o cos φ = 0。9 φ = 25 。84 °
φ I
1
I = I sinφ Isinφ
2 1 1
o = 44。69 A
= 44。69 A
== 4444。。6699 AA
I1
I
C = 2 = 375 F
= 375 μF
== 337755 FF
ωU
…………………………………………………………Page 232……………………………………………………………
串联电路的谐振
谐振现象的研究有重要的实际意义。
一方面谐振现象得到广泛的应用,
另一方面在某些情况下电路中发生谐振会破坏
正常工作。
RLC
RLC
一、RRLLCC串联电路
o
R jωL
R
I RR
1 1
o Z( jω) = R + j(ωL )
U jωC ωC
…………………………………………………………Page 233……………………………………………………………
1
Z( jω) = R + j(ωL )
ωC
X (ω) + j
+ j
++ jj
ωL
X(ω)
O φ
O
OO ω ω O
O +1
OO +1
0 ++11
1
ω
|Z|
|Z|
ωC ||ZZ||
电抗随频率变化 阻抗随频率变化时在
的特性曲线 复平面上表示的图形
…………………………………………………………Page 234……………………………………………………………
二、串联谐振的定义
由于串联电路中的感抗和容抗有相互抵消作用,
= X( =0
所以,当ω ω 时,出现 ω ) ,
= X( =0
== 0 XX(( 0 ==00
0 0
00 00
这时端口上的电压与电流同相,
工程上将电路的这种工作状况称为谐振,
RLC
RLC
由于是在 串联电路中发生的,故称为串联�
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