第5章 正弦稳态电路分析-3.ppt

文档介绍：5-7 正弦稳态电路的功率
正弦稳态电路的主要用途:传输能量。
本节讨论正弦稳态单口网络的瞬时功率、平均功率、视在功率、复功率和功率因数,以及正弦稳态单口网络向可变负载传输最大功率的问题。
一、二端网络的功率
图示二端网络N,假定其无源且无受控源,端口电压和电流采用关联参考方向。任一瞬间,它吸收的功率为
正弦稳态时,端口电压和电流是相同频率的正弦量,即
1、瞬时功率
二端网络N的阻抗角
则瞬时功率为
瞬时功率由一个恒定分量UIcosz 和一个角频率为2ω的正弦分量UIcos(2ωt+z) 组成,周期性变化。
当p(t)>0时,网络吸收功率;当p(t)<0时,网络发出功率。于是在电路与外电路之间形成了能量的往返传递现象。瞬时功率的波形如图所示。
Z
Z
瞬时功率的波形如图所示。
平均功率不仅取决于电压电流有效值乘积UI,还与阻抗角Z = u - i 有关。
2、平均功率
简称功率:在一个周期内的平均值,又称有功功率。
几种特殊情况:
此时网络电压与电流相位相同,即Z = 0, cosZ =1,二端网络等效为纯阻R,U=UR ,瞬时功率为
波形如图。p(t)在任何时刻均大于或等于零,电阻始终吸收功率和消耗能量。
①网络等效阻抗为一个电阻。
平均功率:P=UI=URI
②网络等效阻抗为一个电抗。
此时网络电压与电流相位为正交关系,即Z = 90, cosZ =0,二端网络等效为纯电抗X,U=UX ,瞬时功率为
是角频率为2的正弦量,在一段时间内p(t)>0,电感或电容吸收功率获得能量;另外一段时间内p(t)<0,电感或电容发出功率释放出它所获得的全部能量。
平均功率为
3、视在功率
表示一个电气设备的容量,是单口网络所吸收平均功率的最大值,单位:伏安(VA)。
例如我们说某个发电机的容量为100KVA,而不说其容量为100kW。
任何电机、电器在使用时须使其电压、电流不超过允许限值,此值称额定值。许多交流电机、电器的额定容量以视在功率表示。
4、功率因数
Z =u- i 为功率因数角。当网络等效为一个电阻与电感或电容连接时,|Z|<90,0<λ<1。
网络吸收的平均功率P与 cosZ 的大小密切相关,cosZ 表示功率的利用程度,平均功率与视在功率的比值称为功率因数
Z < 0,电路容性,电流导前电压;Z > 0,电路感性,电流滞后电压。