【正文】 330(a)所示為 RLC串聯(lián)正弦電路。 上一頁 下一頁 返回 正弦交流電路分析 ? 以電流相量為參考相量作出相量圖，如 圖 331所示。顯然 組成一個直角三角形，稱為電壓三角形。 ? 由電壓三角形可得 ? 上式整理后得 ? |z|表示電阻、電感和電容串聯(lián)電路對交流電流的總的抵抗作用。 ? 阻抗三角形和電壓三角形是相似三角形，阻抗三角形中 |z|與 R的夾角 φ，即阻抗角，它等于電壓三角形中電壓與電流的夾角 φ ，也就是電壓與電流的相位差 φ ，即 ? 或 上一頁 下一頁 返回 （ 343） （ 344） 正弦交流電路分析 ? 由阻抗三角形還可以得到阻抗模與電阻、等效電抗的關(guān)系式 ? 當(dāng)?shù)刃щ娍共煌瑫r，電路呈現(xiàn)出以下三種不同的性質(zhì) : ? (1)當(dāng) X0時，表明感抗大于容抗。電路呈現(xiàn)電感性。由 圖 333(b)所示φ0，此時電流相位超前于電壓相位。 ? (3)當(dāng) X=0時，表明感抗和容抗的作用相等，即 XL=XC，電壓與電流同相。有關(guān)諧振問題將在后面討論。 ? (3)將結(jié)果變換成要求的形式。本書主要介紹以相量圖為依據(jù)，用有效值來計算。pL和 pC可正可負(fù)，表明了電感和電容的儲能特性，它們在電路中周期性地吸收和發(fā)出功率，與外電路交換電磁場能量。瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值稱為平均功率 (有功功率 )，用大寫字母 P表示。我們把λ=cosφ稱為電路的功率因數(shù)。 ? 對電阻 R ? 對電感 L ? 對電容 C 上一頁 下一頁 返回 正弦交流電路的功率及功率因素提高 ? 可見，在正弦交流電路中，電感、電容元件就平均意義而言，不消耗電能，所以有功功率為零，而電阻總是消耗電能。無功功率體現(xiàn)了儲能元件能量交換的最大速率。電容性無功功率取負(fù)值，而電感性無功功率取正值，也即它們的無功功率相互補償一部分，不足的再與外電路進行交換。 上一頁 下一頁 返回 正弦交流電路的功率及功率因素提高 ? ? 在交流電路中，我們將正弦交流電路中電壓有效值與電流有效值的乘積稱為視在功率，即 ? S=UI （ 349） ? 視在功率通常用來表示電源設(shè)備的容量。它表示電源設(shè)備能夠提供的最大有功功率，但負(fù)載能否得到這樣大的有功功率，還在于負(fù)載的性質(zhì)。安 (VA)或千伏 ? 從功率三角形可看出 上一頁 下一頁 返回 （ 351） （ 352） 正弦交流電路的功率及功率因素提高 ? 式 (352)表明，當(dāng)視在功率一定時，在功率因數(shù)越大的電路中，用電設(shè)備的有功功率也越大，電源輸出功率的利用率就越高。工廠中的交流電機、變壓器等都是感性負(fù)載，功率因數(shù)一般較低。下面主要介紹提高功率因數(shù)的意義和方法。故在實際中，需要提高功率因數(shù)。 ? (2)減少輸電線路的電壓降和功率損失。 ? 綜上所述，為提高電源設(shè)備的利用率，減小線路壓降及功率損耗，應(yīng)設(shè)法提高功率因數(shù)。一方面是提高自然功率因數(shù)。另一方面是采用人工補償，也叫無功補償。感性負(fù)載并聯(lián)電容器后，它們之間相互補償，進行一部分能量交換，減少了電源和負(fù)載間的能量交換，從而提高了功率因數(shù)。 上一頁 下一頁 返回 正弦交流電路的功率及功率因素提高 ? 從相量圖可以看出一個電感性負(fù)載并聯(lián)電容后，總電壓與總電流的相位差 φ2比沒有并聯(lián)電容前的相位差 φ1要小。 ? 應(yīng)該注意 :上面的結(jié)論是在一定條件下成立。負(fù)載在并聯(lián)電容前后，由于兩端電壓沒變，其工作狀態(tài)不受影響，負(fù)載本身的電流、有功功率和功率因數(shù)均無變化。 上一頁 下一頁 返回 正弦交流電路的功率及功率因素提高 ? 用并聯(lián)電容來提高功率因數(shù)，一般補償?shù)?。 ? ? 圖 342中，電路的總阻抗為 ? Z=R+j（ XLXC） ? 由諧振概念可知，串聯(lián)諧振的條件是 下一頁 返回 （ 355） 交流電路中諧振 ? 可見，調(diào)節(jié) ω、 L和 C三個參數(shù)中的任意一個，都可使電路發(fā)生諧振。它反映了串聯(lián)電路的一種固有的性質(zhì)，所以又稱“固有頻率”； ω0稱為“固有角頻率”。其方法有 ? (1)調(diào)頻 :當(dāng) L,C固定時，可以改變電源頻率達(dá)到諧振。 ? ? (1) L皆振時，總阻抗最小 (Z=R)，當(dāng)外加電壓 U一定時，電流具有最大值 ,稱為串聯(lián)諧振電流。 上一頁 下一頁 返回 交流電路中諧振 ? (3)因為 (XL=XC)R，故 (UL=UC)UR=U，即電感和電容上的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電路的端電壓。 ? (4)特性阻抗。在電子技術(shù)中，經(jīng)常用諧振電路的特性阻抗與電路中電阻的比值來說明電路的性能，這個比值被稱做電路的品質(zhì)因數(shù)，用字母來 Q表示 上一頁 下一頁 返回 (358) 交流電路中諧振 ? 從式 (358)可知，諧振時，電阻上的電壓等于電源電壓。在電子工程中，Q值一般在 10~500之間。串聯(lián)諧振時若在線圈或電容上產(chǎn)生高電壓則會造成絕緣的擊穿，所以在電力電路中，是要設(shè)法避免發(fā)生串聯(lián)諧振。 上一頁 下一頁 返回 交流電路中諧振 ? 3. 6. 2并聯(lián)諧振 ? 串聯(lián)諧振電路適用于內(nèi)阻抗小的信號源。因此，應(yīng)采用并聯(lián)諧振電路。工程上也常用到電感線圈與電容并聯(lián)的諧振電路。 ? ? 同串聯(lián)諧振一樣，當(dāng)端電壓 和總電流 同相時，電路的這一工作狀態(tài)稱為并聯(lián)諧振。在實際電路中，如果電阻的損耗較小，應(yīng)用此公式計算出的結(jié)果，誤差是很小的。因此，并聯(lián)諧振又叫做電流諧振。當(dāng)外加電源的頻率偏離并聯(lián)電路的固有頻率時，可以獲得較小的信號電壓。 上一頁 返回 圖 31 各種電流、電壓波形 返回 圖 32 電壓、電流參考方向 返回 圖 33 正弦電流 返回 圖 34 正弦交流電周期 返回 圖 35 不同情況下初相角 返回 圖 37幾種不同計時起點的正弦量波形圖 返回 圖 38 有效值圖 返回 圖 39 復(fù)數(shù)在復(fù)平面上的表示 返回 圖 310 復(fù)數(shù)的矢量表示 返回 圖 311 復(fù)數(shù)加法運算 返回 圖 312 電壓電流相量圖 返回 圖 316 正弦交流電電阻電路圖和相量模型圖 返回 圖 317 電阻元件的電流、電壓波形圖與相量圖 返回 圖 319 正弦交流電電感電路圖和相量模型圖 返回 圖 320 電感元件電壓、電流波形和相量圖 返回 圖 322 正弦交流電電容電路圖與相量模型圖 返回 圖 323 電容元件電壓、電流波形和相量圖 返回 圖 324 無源二端網(wǎng)絡(luò) 返回 圖 325 無源二端網(wǎng)絡(luò)的阻抗 返回 圖 326 阻抗串聯(lián)電路 返回 圖 327 阻抗串聯(lián)電路的等效阻抗 返回 圖 328 阻抗并聯(lián)電路 返回 圖 329 阻抗并聯(lián)電路的等效阻抗 返回 圖 330 RLC串聯(lián)電路與相量模型圖 返回 圖 331 電壓相量圖 返回 圖 332 阻抗三角形 返回 圖 333 正弦交流電路的相量圖 返回 圖 338 無源二端口網(wǎng)絡(luò) 返回 圖 339 功率三角形 返回 圖 340 功率因數(shù)提高電路 返回 圖 342 正弦交流電串聯(lián)電路 返回 圖 343 正弦交流電并聯(lián)電路 返回