电工技术及应用2.4RLC串、并联电路课件.ppt

1、2.4 2.4 电压、电流参考方向如图所示。电压、电流参考方向如图所示。+L+uCRiuLuCuR+1.电压、电流瞬时值关系电压、电流瞬时值关系tIi sinm 设设则则)90sin(m tUuLLtUuRRsinm)90sin(m tUuCC根据根据KVL可列出可列出CLRuuuu CLRUUUU I UUR ULUC相量图相量图22)(CLRUUUU UL-UC UUR 电压三角形电压三角形CLRUUUU IXUIXUIRUCCLLRjj IZIXXRIXIXRI 2CL22CL2)()(）（）（阻抗：阻抗：22)(CLXXRZ 阻抗角：阻抗角：RXXCL arctan 阻抗三角形阻抗三角

2、形ZCLXX R2CL2R)(UUUU 3.阻抗阻抗UL-UC UUR 电流与电压同相，电路呈电阻性。电流与电压同相，电路呈电阻性。0)1(CL 时时当当XX 电压超前电流，电路呈电感性；电压超前电流，电路呈电感性；0)2(CL 时时当当XX0)3(CL 时时当当XX 电流超前电压，电路呈电容性；电流超前电压，电路呈电容性；CLXX R5瞬时功率和平均功率瞬时功率和平均功率电路的瞬时功率电路的瞬时功率p为为ttIUuip sin)sin(mm )2cos(cos tUIUI电路的平均功率为电路的平均功率为ttUIUITtpTPTTd)2cos(cos1d100 =UIcos cos 角又称为功

3、率因数角。角又称为功率因数角。称为功率因数，称为功率因数，6无功功率无功功率电路的无功功率为电路的无功功率为IUIUIUQQQXCLCL 由电压三角形图可得由电压三角形图可得 sinXUU)(sin)(CL2CLXXIUIIUUQ 7视在功率视在功率 在交流电路中，端电压和电流有效值的乘积称为在交流电路中，端电压和电流有效值的乘积称为视在功率，用符号视在功率，用符号S表示。即表示。即ZUZIUIS22 电源向电路提供的容量就是额定电压与额定电流电源向电路提供的容量就是额定电压与额定电流的乘积，称为额定视在功率的乘积，称为额定视在功率SN。SN=UNIN视在功率的单位是伏安视在功率的单位是伏安(

4、VA)或千伏安或千伏安(kVA)。有功功率有功功率P、无功功率、无功功率Q、视在功率、视在功率S各代表不同的意各代表不同的意义，各采取不同的单位。三者相互间的关系式为义，各采取不同的单位。三者相互间的关系式为 sinsinSUIQ 22QPS?PQS coscosSUIP L+uRi 例例1 如图所示，已知如图所示，已知 ，30R 40LX)60314sin(2220 tu，求电路的电流，求电路的电流 i。解：解：电路的阻抗电路的阻抗 504030222L2XRZ4.450220 ZUI 1.533040arctanarctanLRX A)9.6314sin(24.4)1.5360(314si

5、n24.4 ttiCL+RUCiiRiLi 电压与电流参考方向如图所示。电压与电流参考方向如图所示。tUu sinm)90sin(LmL tIitIisinRmR)90sin(mCC tIi 根据根据KCL可列出可列出CLRiiii CLRIIII U IIR ICIL相量图相量图 2.电压、电流有效值关系电压、电流有效值关系2LC2R)(IIII CLRIIII IC-IL IIR 电流三角形电流三角形RUI RLLjXUI CCjXUI 2LC22LC2)11(1)(XXRUXUXURU ）（）（2LC2R)(IIII RXXIII111arctanarctanLCRLC 电压和电流的相位

6、关系取决于电路参数（电压和电流的相位关系取决于电路参数（R、L、C）和电源频率。和电源频率。3.功率因数的提高功率因数的提高 功率因数低的危害功率因数低的危害 （1）电源设备的容量不能充分利用电源设备的容量不能充分利用 （2）增加输电线路的功率损耗增加输电线路的功率损耗 在在P、U一定的情况下一定的情况下，cos 越低越低，I 越大越大，线路损耗线路损耗越大。越大。在电源设备容量在电源设备容量SN=UNIN 一定的情况下一定的情况下，功率因数功率因数越越低，低，P 越小，设备得不到充分利用（越小，设备得不到充分利用（功率因数的高低完全功率因数的高低完全取决于负载的参数）取决于负载的参数）。co

7、sUIP 设负载的有功功率为设负载的有功功率为P、电源电压为、电源电压为U、角频率为、角频率为，如果把功率因数从如果把功率因数从 提高到提高到 ，理论分析和计算证，理论分析和计算证明，需要的电容为明，需要的电容为 cos cos)tan(tan2 UPC用户提高功率因数方法：感性负载采用电容并联补偿。用户提高功率因数方法：感性负载采用电容并联补偿。供电规则规定：高压供电的工业企业的平均功率因数供电规则规定：高压供电的工业企业的平均功率因数不得低于不得低于0.95；其他单位不得低于；其他单位不得低于0.9。314 5.0cos1 例例2有一台发电机的额定容量有一台发电机的额定容量SN10 kVA

8、，额定电，额定电压压UN220 V，角频率，角频率 rad/s，给一负载供电，该，给一负载供电，该负载的有功功率负载的有功功率P5 kW，功率因数，功率因数 。试 求：。试 求：(1)该负载所需的电流值，该发电机是否超载？该负载所需的电流值，该发电机是否超载？(2)在负载在负载不变的情况下，将一个电容器与负载并联，使供电系统的不变的情况下，将一个电容器与负载并联，使供电系统的功率因数提高到功率因数提高到0.85，问需要并联多大的电容值？此时线路，问需要并联多大的电容值？此时线路电流是多少？电流是多少？解：解：(1)(1)负载电流负载电流 A45.45A5.0220105cos31 UPI发电机

9、的额定电流发电机的额定电流A45.45A22010103NNN USI5.0cos1 732.1tan1 (2)当当 时时，85.0cos2 62.0tan2 当当 时时，故故)tan(tan212 UPCF8.365F)62.0732.1(31422010523 并联电容并联电容C后线路的电流后线路的电流A7.26A85.0220105cos32 UPI 并联电容器后线路的电流由并联电容器后线路的电流由45.45 A下降到下降到26.7 A，发电设备还可多并负载。发电设备还可多并负载。例例3 当把一台功率当把一台功率 P=1.1 kW的电动机，接在频率的电动机，接在频率50 HZ、电压电压2

10、20 V的电路中，电动机需要的电流为的电路中，电动机需要的电流为10A。试试求（求（1）电动机的功率因数；（）电动机的功率因数；（2）若在电动机的两端并）若在电动机的两端并联一只联一只C=79.5 F的电容器的电容器,电路的功率因数为多少？电路的功率因数为多少？C解解:5.01022010001.1cos UIP o60 +RuiL并联电容后：并联电容后：1iCi60oIC I UIC 1I 1I 1ICUXUICC A66.860sin10o1 IA560cos10o1 I516.3tan11 IIIC 84.0cos 相量图相量图C+RuiL1iCi总电路功率总电路功率因数提高了，因数提高了，电动机本身电动机本身的情况没有的情况没有变化。变化。A5.5A105.792203146 O3.32