第12章12-78 正弦稳态最大功率传递定理 电路分析基础 教学课件

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《电路分析基础》正弦稳态最大功率传递定理

《电路分析基础》正弦稳态最大功率传递定理

Pmax
U
2 oc
4 Req
21.472 42
57.62mW
X
求当RL、CL为何值时,负载可得到最大功率?
PLmax ?
Zs
解:当ZL Zs* 5 j5时,负载获得
最大功率。
RL CL
U
s
亦即
YL
1 ZL
1 Zs*
1 5 j5 1 j 1 5 j5 50 10 10
因为 YL
1 RL
j CL
所以: 1 1 RL 10
RL 10
X
解(续)
Zs
I
UL
U
s
ZL
X
最大功率传输定理
PL I 2RL
Rs RL
U
2 s
2 Xs XL
2 RL
欲使PL最大,首先应使分母最小。
对RL来说,当电抗之和 Xs XL 0,
即 XL Xs 时,分母 最小。
对PL求导,确定使PL为最大值的RL值。
dPL dRL
Rs RL 2 2 Rs RL Rs RL 4
CL
1, 10
CL 0.1F
PL max
Us2 4Rs
102 45
5W
X
例题2 电路如图所示,已知 Us 240 V,R 10k,
XC 5k ,XL 20k 求负载获得最大功率的条件
及负载得到的最大功率。
jX C
jX L
解:将负载移去,求剩下的单
口网络的戴维南等效电路。
Uoc
Us R R jXC
PL
Rs
|
Z
Us2 | Z | cos
| cos 2 Xs
|

正弦稳态电路正式PPT课件

正弦稳态电路正式PPT课件
第21页/共115页
U
1

1•
I j I
jwC
wC
容抗 :X C
1
wC
3. 受控源: 对受控源,电压与电流关系直接改写为相量形式,关系式与时域中电路完全相同。
ik=0 +
uk
-

+
+ Ik 0
+
ij
uj

Uk
-
-


Uj
Ij
-
在相量图中,KCL、KVL、电路的三大分析方法都适用。
第22页/共115页
) dt
T 1 cos 2(w
0
2
t
Ψi
) dt
1tT 1T 20 2
I
1 T
I
2 m
T 2
Im 2
0.707Im
Im 2I
i(t) Im cos(w t Ψi ) 2I cos(w t Ψi )
u(t) Um cos(w t Ψu ) 2U cos(w t Ψu )
可得正弦电流(压)有效值与最大值的关系:
L
时域形式:u(t) L di (t) dt
时域模型
I
相量形式:U jwLI
+
U
-
jwL
U
u
wLI
i
2
相量模型
U
I I0o
U= wLI 有效值关系
u=i+90° 相位关系
感抗 :
I 相量图
u 超前 i 90° i 滞后u 90°
第20页/共115页
XL=w L= 2 f L
单位: 欧姆
3.电容 i (t)

第十二章正弦稳态功率和能量 三相电路

第十二章正弦稳态功率和能量  三相电路
p(t ) 0
N 吸收功率 N 送出功率
p(t ) UI cos 1 cos 2 t UI sin sin 2 t pr p x
其中
pr (t ) UI cos 1 cos 2 t P[1 cos 2t ]
p x (t ) UI sin sin 2t Q sin 2t
从电源看去的总阻抗:104+j15Ω
4800 4800 I 45.7(A) | Z | | 104 j15 |
V 100 I 4570(V)
6.最大功率传输
设电源内阻抗和负载阻抗分别为
Z S RS jX s Z L RL jX L
VS I ( RS R L ) j ( X S X L )
电容
(
Q UI | X C | I 2 U 2 / | X C | 1 2 1 w(t ) Cu W w (t ) CU 2 2 2 p(t ) UI cos 1 cos 2 t UI sin sin 2 t pr p x )
第十二章 正弦稳态功率和能量 三相电路
§12.1正弦稳态功率
1. 瞬时功率
设 u (t ) U cos(t ) m
U
I
N
i (t ) I m cos t
瞬时功率

p(t ) U m cos(t ) I m cos t
p(t)
i(t)
u(t)
t p(t ) 0
Q=0, P=UI=RI2=U2/R
电感 =90° p(t ) p x (t ) UI sin 2 t Q sin 2t
P0 Q UI X L I 2 U 2 / X L

正弦稳态交流电路概要PPT课件

正弦稳态交流电路概要PPT课件

XC
1
C
u i 90o

U
Uu
1
C
Ii
90
1
C
I
i
• 90
j 1
C

I
jXC

I
➢电容元件的相量模型和相量图
(2-28)
几个电容并联时,其等效 电容等于各并联电容之和。
u
几个电容串联时,其等效 电容的倒数等于各串联电
容倒数之和。
第11页/共37页
2.4 RLC串联电路的分析
分析基础
1F = 106µF = 109nF = 1012pF
电路符号
i
+
uC

电容元件的电压、电流关系 i C d u dt
电容元件的储能
由于C上u、i 为动态关
系,因此C 是动态元件。
WC
1 Cu 2 2
第8页/共37页
2、电容元件上电压与电流的关系
假设加在电容上的电压为
u(t) 2U sin(t u )
✓直流下频率f =0,所以XC=∞。电容元件相当于开路。 (隔直作用)
电容的一个明显特征:“通高频,阻低频;通交流, 隔直流”;利用此特性,电容也可制成滤波器。
第10页/共37页
4、电容元件上电压与电流的相量关系
u(t) 2U sin(t u )
i(t) C 2U sin(t u 90) 2I sin(t i )
第19页/共37页
电路的总电流为


I
U
1270o
16 4 10 4o A
Z 7 7410 4o
各支路电流为

I1
Z2 Z1 Z2

12-4 正弦稳态最大功率传输定理

12-4 正弦稳态最大功率传输定理
§12-4 正弦稳态最大功率传输 定理
1.共轭匹配 设电源 Us=Us∠φs ,Zs=Rs +j Xs 固定 负载 ZL=RL +j XL ,RL 和 XL 单独可变
.
. . U I=
I=
s
Zs + ZL
=
. U
Zs
. I
ZL
(Rs + RL) + j( Xs +
Us
s
XL)
+ Us -
.
(Rs + RL)2 + ( Xs + XL)2 ( Us)2 RL 2 PL= I RL = (Rs + RL) 2 + ( Xs +
3
4 ROC
+ _
. U
ZOC
OC
. I
2K 2K
. I
a b
s
212∠0°mA
j4K
测:A1=3A,A2=4A,V=100V,求Zab 、P、Q、S、λ。 A V A1 A2
分母最小时,PL最大
XL)
2
—— 负载消耗的功率
∵Rs + RL≠0 ,只有Xs + XL=0 ,则XL=Xs
( Us) 2 RL ∴PL= ,令 2 ( Rs + RL)
∴ RL = Rs 即:XL = -Xs RL = Rs 或
dPL dR L
=0
ZL = Zs* ——共轭匹配 (Us)2 PL max =
s
I=
Us
|ZL|
(
2
ZL ⋅ cos ( θ Z) + Rs) +
2
(
ZL sin ( θ Z) + Xs)

《最大功率传输定理》PPT教学培训模板

《最大功率传输定理》PPT教学培训模板
最大功率传输定理
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3.4 最大功率传输定理
在电子技术中,经常需要考虑这样一个问题,即负载在什么 条件下才能获得最大的功率,比如说,在什么条件下放大 器才能得到有效利用,从而使扬声器(作为放大器的负载) 输出最大的音量?这就是最大功率传输问题。
• 在电力电路传输系统中,传输的功率大,要求效率高,
否则能量的损耗太大,所以不允许电路工作在匹配状态。
• • 但在电子电信网络中,传输的功率数值小,效率往
往不是主要的,获得最大功率成为矛盾的主要方面, 因此,在电子工程中总是尽量使电路工作在匹配状态, 使负载获得最大功率。
例为3-何4-值3 时如可图获3-4得-5最(大a)功所率示,电并路求,出负该载最电大阻功可率任。意改变,问电阻RL
图 3-4-5
3-4-3 题3-4-3图所示电路中,N为线性有源二端网 络, 当RL = 2 Ω时, U = 2 V;当RL = 6 Ω时, U = 3V, 求RL为何值时获得最大功率, 并计算PLmax。
题3-4-3图
3-4-4 对题3-4-4图所示电路,RL为何值时获得最大 功率? 并计算PLmax。
•如果将有源二端网络等效为一个如图3-4-2所示的诺顿等效电 路,在iSC和Req保持不变、而RL的值可变时,同理可推得当 RL = Req时,负载RL获得功率最大,其最大功率PLmax为
P L m ax1 4R eqiS 2C1 4R LiS 2C
图3-4-2 诺顿等效电路向负载供电
归纳以上结果可得结论:设一可变负载电阻RL接在有源线性二 端网络NS上,且二端网络的开路电压uOS和等效电阻Req为已 知(见图3-4-1)或者二端网络的短路电流iSC和等效电阻Req 为已知(见图3-4-2), 则在RL = Req时,负载RL可获得最大功率。其

正弦稳态电路分析和功率计算要点PPT课件

正弦稳态电路分析和功率计算要点PPT课件

I
+
U
N0
Z
U I
Y
1 Z
I U
—— 输入阻抗 (导纳)
N 只含阻抗与受控源 第7页/共61页
3. 分析
I Y U
(1) 元件与不含独立源的一端口的 VCR 统一表达为:
I Y, U不 再表现为微积分的关系;
(2)
Y
为I一复数,记为 U
Y
=
G
+
jB
.
其中: G — 电导分量 (S);
B — 电纳分量 (S)
BL
1 L

感纳
(3)
Y
I U
I U
i u
= G + jB = |Y| Y
BC = C — 容纳;
Y G2 B2
Y I U
Y
arctg
B G
Y = i – u
第8页/共61页
(4) 导纳的性质
Y
I U
I U
i u = G + jB = |Y| Y
i) B > 0 ,
Y > 0 ,
i – u > 0 ,
3 2 0 V
I1
2. 作相量分析:列解网孔方程
3. 反变换
第19页/共61页
2000
+–
I1
j1k
I2
I2
–j1k
六、结点电压法
直流电阻电路:( n个节点 , n 1个节点电压un1 , un2 ,…un (n1) )
G11u n1 G12u n2 G u 1(n1) n(n1) iS11
R11Im1 R12Im2 R1mImm uS11
R

电路分析中的常用定理及应用最大功率传输定理课件.pptx

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含源线性单口网络向可变负载电阻传输最大功率的条件是: 负载电阻与单口网络的等效电阻相等。
最大功率匹配条件: RL R0
负载匹配时的最大功率: Pmax
(Ro
RL RL )2
U oc 2
U oc 2 4Ro
(6)PTC起动器
图3-22 用PTC起动的单相异步电动机
PTC起动器又称半导体起动器,具有正温度系数的热敏电阻器 件,具有在陶瓷原料中掺入微量稀土元素烧结后制成的半导体晶 体结构。它具有随温度的升高而电阻值增大的特点,有着无触点 开关的作用。
解:(1)断开负载R,求得单口网络的戴维南等效电路:
24
uoc
3 63
8V
R0
63 63
2
当电阻 R R0 2 时获得最大功率:
pmax
uoc 2 4R0
82 42
8W
三、最大功率传输定理的应用
解:(2)求电源所产生的功率 PS :
is
24 6
24 6 32
44 6
A
32
PS 24iS 176W
2024/11/22
最大功率传输定理
总结
电力系统:要求尽可能地提高效率, 一、 以便充分利用能源,因而应使负载电
阻远大于电源内阻,不允许负载匹配 Nhomakorabea情况出现。
电子、信息工程:要求获得最大功 二、 率,效率属于次要求,因而应使负
载工作在匹配状态下,以获得最大 功率。
THANK YOU
相位差90º的两个电流iM和iA分别通入空间相差90º电角度的两 个绕组,将产生一个旋转磁场。
转子在该旋转磁场的作用下,获得起动转矩而旋转。
7
图3-25 单相电动机旋转磁场

正弦稳态电路的分析 ppt课件

正弦稳态电路的分析  ppt课件

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23 下

6. 阻抗(导纳)的串联和并联 ①阻抗的串联
Z1 Z2 Zn
+
I

I
+
U
U -
Z
U 1 U 2 U n I (Z1 Z 2 Z n ) I Z U
Z Z k ( Rk jX k )
o
uC 3.95 2cos (ω t 93.4 ) V
o
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10 下

相量图
C U L U
U -3.4°
R U
注意
I
UL=8.42>U=5,分电压大于总电压。
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11 下

3.导纳
+
正弦稳态情况下
U
-
I
无源 线性 网络
I
+
电压超前电流。 相量图:一般选电流为参考向量, i 0
> 1/C ,X>0, z>0,电路为感性,
电压 三角 形 U
z
L U
C U UX
2 2 2 U UR UX UR (U L U C )2 +U
R
等效电路 +
R
R U
I
ppt课件
-
+ X j Leq U 上 页
7下
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(3)L<1/C,
电压落后电流。 U U 2 U 2 U 2 (U U )2 R X R C L I z R R +U U I UX U + 等效电路 R + UL . X 1 U U C U jCeq (4)L=1/C ,X=0, z=0,电路为电阻性, 电压与电流同相。 I L U + + R R 等效电路 U U I UR C U

正弦稳态电路分析PPT课件

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其中r = | z |是z的模, = arg z 是z的
辐角.
欧拉公式的其它形式:
O
z = x + iy
r y
x
x
由e ix=cos x+ i sin x及e-ix=cos x-i sin x,得
cos x =1 (ei + e-i )及 sin x =1 ( ei -e-i ).
2
2i
这两个式子也叫做欧拉公式.
i I 1 T 2 dt T0
25
第25页/共174页
交流电流 i通过电阻R在
热效应相当
i R dt I RT 一个周期T内产生的热量
与一直流电流I通过同一
T
2
2
电阻在同一时间T内产生
的热量相等,则称I的数 0
值为i的有效值
交流
直流
则有 I 1 T i2dt T0
(均方根值)
有效值电量必须大写,如:U、I
3. 旋转因子
复数 ejy = cos y + jsin y = 1∠y
Aejy
A逆时针旋转一个角度y ,模不变
Im
j
e2
cos
j sin
j
j I
2
2
e j(
2
)
cos(
2
)
j
sin(
2
)
j
0
I Re
e j( ) cos( ) j sin( ) 1
+j , –j , -1 都可以看成旋转因子。
2
第2页/共174页
引言
按物理量是否随时间改变,可分为恒定量,变动量。
①大小和方向都不随时间而改变,用大写字母表示U, I .

电路教案12-7

电路教案12-7

+
_
5、 图 示 电 路 中,R = XL= XC = 1 ,则 电 压 表
U A U P 0 U B U P 120 U C U P 120
A→C→B
U A U P 0 U C U P 120 U B U P 120
2、联接方式 1)、Y形联接
+ UA -
I A
RA
- UC N + - UB + C
I N
RC

RB
B
I B
IC
小结
对称负载的三相电路电压、电流及功率的关系
负载联接方式 电压 关系 有效值 相位 有效值 相位 有功功率 Y形联接
Ul 3U
p
Δ形联接
Ul U
p
线电压比相应相 电压超前30°
Il I
p C u C iC U
Pm
I Pm cos( ω t 120 ) cos( ω t φ 120 )
U P I P cos φ cos 2ω t φ 240 U P I P cos φ cos 2ω t φ 120
Z
2
R X
2 S
2 S
Z L R S jX
S
负载为纯电阻
R RS X
2 2 S
§12-7 正弦稳态最大功率传递定理
例:如图所示,若ZL的实部、虚部均能变动,若使ZL 获得最大功率, ZL应为何值,最大功率是多少?

a

a

14 . 1 0 V
j1Ω
ZL
b

U oc

最大功率传输定理

最大功率传输定理

& 是含源单口网络的开路电压, 中, U oc 是含源单口网络的开路电压,Zo=Ro+jXo是含源单口
网络的输出阻抗,ZL=RL+jXL是负载阻抗。 是负载阻抗。 网络的输出阻抗,
负载Z 负载φ I 2 Ro
现在求负载Z 变化时所获得的功率P 现在求负载 L=RL+jXL变化时所获得的功率 L的最大 使其功率因数cos 值。首先令jXL=-jXo,使其功率因数 =1,上式变为 首先令 ,
Z ab = jωL + 1 RL 1 + (ωC ) 2 2 RL j
ωC
1 + (ωC ) 2 2 RL
= Z o = Ro jX o
*
(9 28)
Z ab = jωL +
1 RL 1 + (ωC ) 2 2 RL
j
ωC
1 + (ωC ) 2 2 RL
= Z o = Ro jX o
*
(9 28)
令上式的实部相等可以求得
1 ωC = RL
代入电阻值得到
RL 1 Ro
(9 29)
1 10 1 = 3mS ωC = 1000 3mS 3mS 3 当ω= rad/s 时 C = 10 = = F 3 ω 1000
Z ab = jωL +
1 RL 1 + (ωC ) 2 2 RL
j
ωC
1 + (ωC ) 2 2 RL
d 2 PL = 2 Ro < 0 2 dI
上式表明在R 的前提下 的前提下, 上式表明在 o>0的前提下,负载获得最大功率的条件 是
*
Z L = RL + jX L = Z o = Ro jX o

电路原理-正弦稳态电路的分析.ppt

电路原理-正弦稳态电路的分析.ppt

1. 瞬时功率 (instantaneous power)
p(t) ui 2U cos t 2I cos(t φ) UI[cos φ cos(2t φ)] UI cosφ(1 cos 2t) UI sin sin 2t
第一种分解方法:p(t) UI[cos φ cos(2t φ)]
cos =0.7, P=0.7S=52.5kW
设备容量S (额定)向负载送多少有用功要由负载的阻抗 角决定。
一般用户: 异步电机 空载 cos =0.2~0.3
日光灯
满载 cos =0.7~0.85 cos =0.45~0.6
(2) 当输出相同的有功功率时,线路上电流大,I=P/(Ucos), 线路压降损耗大。
i
+
PR =UIcos =UIcos0 =UI=I2R=U2/R
u
R
-
QR =UIsin =UIsin0 =0
i
+
PL=UIcos =UIcos90 =0
u
L
-
QL =UIsin =UIsin90 =UI=I2XL =I2ωL
i
+ห้องสมุดไป่ตู้
PC=UIcos =UIcos(-90)=0
u -
C QC =UIsin =UIsin (-90) = -UI =I2XC
is
I1
L R1
RI23 C I4
is
I2
R4
R3
解 回路法:
(R1 R2 jL)I1 (R1 jL)I2 R2I3 US
(R1 R3 R4 jL)I2(R1 jL)I1 R3I3 0
I4 IS
_ us + Un1
L R1 R2 C
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•I =
U• s
=
U• s
Zs + ZL ( Rs+RL) + j(Xs+XL)
I=
Us
• Zs +I
U• s
( Rs+RL)2 + (Xs+XL)2

+ U• ZL L–
负载上得到的有功功率(即负载电阻获得的功率)为
PL = I2 RL =
(
Rs+RL)2
Us2 + (Xs+XL)2
RL
目标:选择 RL和 XL,使 PL 最大。 第一步,使分母第二项为零,即XL = – Xs ;
60° 30°
120°
U• a
• Ubc
线电压
电路分析基础——第三部分:12-8
3/4
三角或 Δ 形连接
• Ubc
• Uca
• Uab
– uc
+U• c ub –
U• a +
ua – U• b +
• Ia a
• Ib b •c Ic
电路分析基础——第三部分:12-8
4/4
Δ 和 Y 之间对耦关系:若电压源 电流源,电压 电流, 则,Y 形时的线电压和相电压之间的关系,对应于 Δ 形为线电 流与相电流的关系。
电路分析基础——第12章第7/8节
电路分析基础
Powerpoint 制作:邹国良
课程主讲:邹国良 电话:56333594(O) 或:56770948(H) Email:zgl3594@ zgl3594@
电路分析基础——第三部分:第12章 目录
第12章 正弦稳态功率和能量 三相电路
Y 形电路的特点: (1)n 线称为零线,对于对称负载,三个线电流等于相电流,
而且本身满足KCL,即零线中无电流,只是起到固定电位 的作用。 (2)对于对称负载的三个线电流或相电流的相位也满足相差 120 的对称相位关系。 (3)对于不对称负载的零线电流不等于零,负载之间差别越 大,零线电流越大,这种情况应尽量避免。
1 基本概念
5 单口网络的无功功率
2 电阻平均功率
6 复功率
3 电感、电容的平均储能
4 单口网络的平均功 率 功率因数
7 正弦稳态最大功率传 递定理
8 三相电路
电路分析基础——第三部分:12-7
1/2
12-7 正弦稳态最大功率传递定理
与第四章中讨论的电阻电路最大功率传递定理类似,所不
同的是所有的量都必须是相量。以图12-22为例。
电路分析基础——第三部分:12-8
2/4
• Uab =
• Ua –
• Ub
• Uca
U• c
= Up 0 – Up –120
= Up 0 + Up 60
= 3 Up 30

• Ubc =
U• b Uca =
U• c –
• Ua
=
3 Up 150
相电压
• Uab
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