电工基础第三节交流电路详解.ppt

高压进网电工理论知识 第一章 电工基础知识 （六）功率因数的提高 功率因数λ的大小表示电源功率被利用的程度。 　　为此，我国电力行政法规中对用户的功率因数有明确的规定（0.85以上）。 1、功率因数低的危害 （1）电源设备的容量不能充分利用 （2）增加输电线路的功率损耗 给感性负载采用电容并联补偿。 2、用户提高功率因数方法 可见并联电容后，电路总电流减小了，并且总电流和总电压之间的夹角也减小了，从而功率因数提高了，但电路的有功功率未变。 二、三相交流电路 （一）概述 1、三相交流电的特点 发电方面：比单相电源可提高功率50％； 输电方面：比单相输电节省钢材25％； 配电方面：三相变压器比单相变压器经济且便于接入负载； 用电设备：结构简单、成本低、运行可靠、维护方便。 2.对称三相电源的产生 通常由三相同步发电机产生，三相绕组在空间互差120°，当转子以均匀角速度?转动时，在三相绕组中产生感应电压，从而形成对称三相电源。 三相同步发电机示意图 三相电源是三个频率相同、振幅相同、相位彼此相差1200的正弦电源。 N S o o I w A Z B X C Y 下 页 上 页 返 回 瞬时值表达式 波形图 A、B、C 三端称为始端， X、Y、Z 三端称为末端。 u ? t uA uB uC o A + – X uA B + – Y uB C + – Z uC 3.对称三相电压的表示 正序(顺序)：A—B—C—A 负序(逆序)：A—C—B—A 如果不加说明，一般都认为是正相序。工程上通常用黄、绿、红分别表示A相、B相、C相。 三相电源各相经过同一值的先后顺序。 4.对称三相电源的相序 u ? t uA uB uC o 第三节 交流电路 一、单相交流电路 （一）概述 电压或电流的大小和方向均随时间变化时，称为交流电，最常见的交流电是随时间按正弦规律变化正弦电压和正弦电流。 u、i t 0 1、描述交流电大小的物理量 瞬时值 交流电在任一瞬间的值，记为u、i 最大值 瞬时值中的最大值，记为Um、 Im 有效值 与交流电热效应相同的直流电数值，记为U、 I。 平均值 交流电正半周期内，瞬时值的平均数，记为UP、 IP。 电器 ~ 220V 最高耐压300V 一台耐压为 300V 的电器，是否可用于220V线路? 电器最高耐压低于电源电压最大值，此电器不可用于220V线路。 有效值 U =220V 线路电源电压 结论 最大值 Um=311V 2、描述交流电变化快慢的物理量 周期T 交流电完成一个循环所需的时间，单位是秒（s）。 交流电每秒内重复变化的次数,单位是赫兹（Hz）。 频率f 角频率ω 交流电每秒内变化的角度，单位是弧度每秒（rad/s）。 3、交流电的初相位、相位、相位差 正弦交流电流的波形图如右图所示，其数学表达式见下式 角频率 最大值 初相角 ? Im ? 2? T i O ? ? 表示正弦量在 t =0时的相角，单位为度或弧度。决定正弦量起始位置。 反映正弦量变化的进程。 i O 相位 初相位 相位差 两同频率的正弦量间的初相位之差。 ? | Ψ | ≤ 1800 如： 若 电压超前电流? 则二者的相位差? 为： u i u i ? ωt O 明确 若 电压滞后电流? 电流与电压正交 电压与电流同相 电流超前电压 ? 电压与电流反相 u i ωt u i ? O i u ωt u i 90° O u i ωt u i O ωt u i u i O 4、趋肤效应 交流电路中，随着频率的变化，在导线截面上的电流分布不均匀。且随着频率的增加，在导线截面上的电流分布越来越向导线表面集中，当频率高到一定时，电流就明显的集中到导体表面附件流动，这种现象称为趋肤效应。 趋肤效应使导线的有效截面积减小，等效电阻增加。 ② 不同频率的正弦量比较无意义。 ① 两同频率的正弦量之间的相位差为常数，与计时的选择起点无关。 注意: ? t O （二）纯电阻电路 1.电压与电流的关系 设 根据欧姆定律: R u + _ ② 大小关系： ③ 相位关系： u、i 相位相同 ① 频率相同 (1)瞬时功率p p i ωt u O ωt p O i u 瞬时功率的功率平均值。 瞬时功率为瞬时电压与瞬时电流的乘积，数值随时间变化，无实际意义。波形如下图所示。 (2)平均功率(有功功率)P 单位:瓦（W） 式中，U、I为电压电流有效值。 P 注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。 2.功率 ① 频率相同 ③ 电源频率和电感一定时，电压有效值和电流有效值成正比。 ②电压超前电流90? 相位差 + - eL + - L u ωt u i i O （三）纯