基于matlab的正弦穩(wěn)態(tài)電路功率的分析(編輯修改稿)
2025-09-01 04:56 本頁面
【文章內容簡介】 正負，需另加說明。常以“滯后”表示電流滯后于電壓，角為正；以“超前”表示電流超前于電壓，角為負。功率因數(shù)小于或等于1。功率因數(shù)的大小說明有功功率占視在功率的比例。功率因數(shù)決定于電路端電壓和電流之間的相位差。小于1，電路中就發(fā)生能量互換，出現(xiàn)無功功率，在實際計算中，可用電能值代替相應的功率[6]。本章從分析無源一端口網(wǎng)絡的瞬時功率出發(fā)，分析了有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)提高以及各個功率之間的相互關系。為了方便正弦電路中相量的計算，引入了復功率的概念。最后通過電路中復功率的守恒，進而得出有功功率守恒和無功功率守恒。、頻率不變，元件參數(shù)對功率因數(shù)的影響下面就電源電壓、電源頻率不變的情況下，分不同電路討論元件參數(shù)對功率因數(shù)的影響。在等效串聯(lián)電路中，要知道此負載是容性的還是感性的，可判斷容抗和感抗的大小。如果,則此負載屬于感性的。則與簡單的電路一樣。下面要研究的是即感性負載。分四種情況討論對功率因數(shù)的改善：串聯(lián)電容和電感；關聯(lián)電容和電感。對串聯(lián)電路，、正弦電壓U=380V，f=50Hz。且令R=30Ω，L=127mH。以電流為參考相量在電路中串聯(lián)一個電容，電路中電感所消耗的無功功率與電容所消耗的無功功率可以相互補償，用這種補償?shù)姆椒梢赃_到降低無功功率的目的。、：串聯(lián)電容前的阻抗：式(31)功率因數(shù)：式(32)串聯(lián)電容后的阻抗：式(33)功率因數(shù)：式(34)要提高電路的功率因數(shù)，則有，所以，當，即時電路的功率因數(shù)會增大，且有，即時電路的功率因數(shù)取最大值；而當，即，電路的功率因數(shù)反而會減小。計算結果表明：當電容C的值大于39時。當電容C的值等于78時，電路的功率因數(shù)達到最大值1(此時電路發(fā)生諧振)，當電容C的值小于39時。在電路中串聯(lián)一個電感電路圖和相量圖如下：當電路中串聯(lián)電感時，阻抗增大，功率因數(shù)只會減少，不會提高。在感性負載的兩端并聯(lián)一個電容并聯(lián)電容后不會影響原電路的有功功率，但并聯(lián)電容后，電容的無功功率“補償”了電感的無功功率，減少了電源的無功功率，從而改善電路的功率因數(shù)。其電路圖和相量圖如下：電路中的導納（）式(35)并聯(lián)電容前的導納：式(36)功率因數(shù)：式(37)并聯(lián)電容后的導納：式(38)功率因數(shù)：式(39)要提高電路的功率因數(shù)，則：即即所以當時，電路的功率因數(shù)會提高。且有當時，電路的功率因數(shù)取最大值1；而當電容時，電路的功率因數(shù)反而會減小。計算結果表明：當電容C的值小于125時。時，電路的功率因數(shù)達到最大值1(此時電路發(fā)生諧振)，當電容C的值大于125時。在電路中并聯(lián)一個電感電路圖和相量圖如下：如果并聯(lián)電感，由相量圖可知，電路總電流將增加，功率因數(shù)只會減少，不會提高。與前面的討論可以看出，在感性電路中串聯(lián)電感和電容，可以改變電路功率因數(shù)，但電路中的電流將發(fā)生變化。為了保證負載的功率不變，一般應改變輸入電壓。而供電電壓一般是不變的，所以串聯(lián)電容和電感不是最好的補償方法。并聯(lián)電感也可以改變功率因數(shù)，但功率因數(shù)只會減少，不會提高。并聯(lián)電容可以保證負載正常工作，同時可以提高功率因數(shù)。在感性負載中并聯(lián)容性負載，可以提高功率因數(shù)，原理是用電容器的無功功率來補償感性負載的無功功率，從而減少甚至消除感性負載與電源之間原有的能量交換。但要注意，采用并聯(lián)電容來做無功補償?shù)臅r候，應該考慮電容器的耐壓值。必要時可以串聯(lián)一個恰當阻值的電阻[7]。上面研究了感性負載功率因數(shù)的改變問題，下面我們將對容性電路功率因數(shù)的改變進行研究。如果感抗,則此電路屬于容性電路。它與簡單的電路差不多。簡化電路的電路圖和相量圖如下：正弦電壓U=380V，f=50Hz。且令R=30Ω，C=80在電路中串聯(lián)一個電感電路圖和相量圖如下：串聯(lián)電感前的阻抗：16
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