第3章：单相正弦交流电分析.ppt

U UR UX 电压三角形 Z R j(XL-XC) 阻抗三角形 功率三角形 S P j(QL-QC) 电压三角形是相量图。它不仅定性反映各电压间的数量关系，还可反映各电压间的相位关系。 阻抗三角形不是相量图！它的各条边仅仅反映了各个复阻抗之间的数量关系。 功率三角形也不是相量图！其各边也是仅仅表明了各种功率之间的数量关系。 2. 多参数组合串联电路的功率 观察三个三角形可看出：同相位的电压和电流构成了有功功率P，显然这是由电阻元件耗能的电特性决定的。 P的单位是瓦特。有功功率的能量转换过程是不可逆的。 由几个三角形还可看出：正交关系的电压和电流构成的是无功功率Q，电感元件的QL为正；电容元件的QC为负。 Q的单位是乏尔。无功功率的能量转换过程可逆。 视在功率是电路中的总功率，它包含了有功功率和无功功率。 S的单位是伏安。视在功率表征电源或设备的总容量。 有关电路性质的讨论 由 可知，电路的性质取决于电抗UX。 当 时，UX0，电路呈感性，u超前i一个φ角； 时，UX0，电路呈容性，u滞后i一个φ角； 时，UX=0，电路呈阻性，u和i同相，φ=0。 I UL UR UC U UX=UL+UC I UL UR UC U UX=UL+UC UX=0 I UL UR UC U 同理： 在含有L和C的电路中，出现总电压与电流同相的阻性电路时，称电路发生了谐振。 电路发生谐振时，情况比较特殊。由于谐振时电抗为零，所以阻抗最小；电压一定时谐振电流最大；在L和C两端将出现过电压情况等等。 电力系统中的电压一般为380V和220V，若谐振发生出现过电压时，极易损坏电器，因此应避免谐振的发生。谐振现象被广泛应用在电子技术中。 想想 练练 交流电路中的三种功率，单位上有什么不同？ 有功功率、无功功率和视在功率及三者之间的数量关系如何？ 阻抗三角形和功率三角形是相量图吗？电压三角形呢？你能正确画出这几个三角形吗？ 在含有L和C的电路中出现电压、电流同相位的现象，称为什么？此时RLC串联电路中的阻抗如何？电压一定时电流如何？L和C两端有无电压？多大？ 3. 功率因数 电力设备如变压器、感应电动机、电力线路等，除从电力系统吸取有功功率外，还要吸取无功功率。无功功率仅完成电磁能量的相互转换，并不作功。无功和有功同样重要，没有无功，变压器不能变压，电动机不能转动，电力系统不能正常运行。但无功功率占用了电力系统发供电设备提供有功功率的能力，同时也增加了电力系统输电过程中的有功功率的损耗，导致用电功率因数降低。 式中cosφ称为电路的功率因数。 可得 世界各国电力企业对用户的用电功率因数都有要求，并按用户用电功率因数的高低在经济上给予奖惩。 功率因数是电力技术经济中的一个重要指标。提高功率因数意味着： 1)提高用电质量，改善设备运行条件，保证设备在正常条 件下工作，有利于安全生产； 2)可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例 如：当cosφ=0.5时的损耗是cosφ=1时的4倍； 3)提高企业用电设备利用率，充分发挥企业的设备潜力； 4)减少线路的功率损失，提高电网输电效率； 5)因发电机容量的限定，提高功率因数将意味着让发电机 多输出有功功率。 1. 避免感性设备的空载和减少其轻载； 2. 在线路两端并联适当电容。 1. 提高供电设备的利用率； 2. 减少线路上的能量损耗。 一台功率为1.1kW的感应电动机，接在220V、50Hz的电路中，电动机需要的电流为10A，求：(1)电动机的功率因数；(2)若在电动机两端并联一个79.5μF的电容器，电路的功率因数为多少？ （1） （2）设未并联电容前电路中的电流为I1；并联电容后，电动机中的电流不变，仍为I1，但电路中的总电流发生了变化，由I1变成I。电流相量关系为： 画电路相量图分析： U I IC I1 IC U I IC I1 IC 可见，电路并联了电容C后，功率因数由原来 的0.5提高到了0.845，电源利用率得以提高。 电工电子技术 第一篇 电工电子技术 3.1 正弦交流电的基本概念 交流电：大小和方向均随时间变化的电压或电流称为交流电。 直流电：电压、电流的大小和方向是恒定的，不随时间变化而变化。 t i 三角波 t i 矩形脉冲波 t u 正弦波 t i 直流电 波形图 交流电 波形图 t u 其中，大小和方向均随时间按正弦规律变化的电压或电流称为正弦交流电。正弦交流电广泛应用于工农业生产、科学研究及日常生活中，了解和掌握正弦交流电的特点，学会正弦交流电路的基本分析方法，是本章学习的目的。 正弦交流电： 正弦交流电流 t i