正弦稳态功率和能量三相电路教学案例.ppt

§9－1 基本概念 §9－2 电阻的平均功率 §9－3 电感、电容的平均储能 §9－4 单口网络的平均功率 §9－5 单口网络的无功功率 §9-6 复功率 复功率守恒 §9-7 正弦稳态最大功率传递定理 §9－8 三相电路 小 结 三.最大功率传递计算举例 解: 作业:P108 9-26 由三相电源供电的电路，称为三相电路。三相供电系统具有很多优点，为各国广泛采用。在发电方面，相同尺寸的三相发电机比单相发电机的功率大，在三相负载相同的情况下，发电机转矩恒定，有利于发电机的工作；在传输方面，三相系统比单相系统节省传输线，三相变压器比单相变压器经济；在用电方面，三相电容易产生旋转磁场使三相电动机平稳转动。 本节介绍三相电路的一些基本概念和简单三相电路的计算。 三相供电系统的三相电源是三相发电机。右图是三相发电机的结构示意图，它有定子和转子两大部分。 一、三相电源 定子内侧周围的槽中对称地安放着三个绕组aa’、bb’和cc’。a、b、c为首端；a’、b’、c’为末端。三绕组在空间上彼此间隔120?。转子是旋转的电磁铁。它的铁心上绕有励磁绕组。选择合适的铁心端面形状和励磁绕组分布规律，使励磁绕组中通以直流电时，在转子和定子间气隙中产生的磁感应强度，沿圆周按正弦规律分布。 当转子逆时针恒速旋转时， aa’、bb’ 、cc’ 三绕组的两端将分别感应产生出振幅相等、频率相同的三个正弦电压uaa’(t)、ubb’(t)、ucc’(t)。如果指定它们的参考方向都由首端指向末端，则它们的初相互相差120?。 三相电压的表示: uaa’、ubb’、ucc’常简写为ua、ub、uc，并相应地称为a相电压、b相电压和c相电压。 它们分别称为a相、b相和c相，每相的电压称为相电压。按照各相电压经过正峰值的先后次序来说，它们的相序是a、b、c，称为正序，如果各相电压到达正峰值的次序为ua(t)、uc(t)、ub(t)，称为负序。用户可以改变三相电源与三相电动机的连接方式来改变相序，从而改变三相电动机的旋转方向。 对称三相电压（电流）的重要性质: 利用三相电压波形图，把任一时刻波形的数值代数相加，式（9-38）即可得到证实。由相量的线性性质，相量式也成立。 二、三相电源的连接 1、星形联接（Y形联接）:把上述三相发电机三个定子绕组的末端连在一公共点n上，就构成了一个对称Y形联接的三相发电机。 中点：公共点n称为中点。 相线：a、b、c三端与输电线相接，输送能量到负载，这三根输电线称为相（火）线。 相电压：每个电源（即每一定子绕组）的电压称为相电压。 线电压：相线之间的电压称为线电压。 由此可得各相电压、线电压的相量图如图所示。如以Ul表示线电压的有效值，Up表示相电压的有效值，则由相量图可得 从上式可以看出，线电压是相电压的 倍，即 。例如我们日常生活用电是220V相电压，相应的线电压则是380V。从相量图上可以看出，三个对称相电压以及三个对称线电压之间存在以下关系 在星形联接中，流过相线的线电流等于流过每相电源的相电流，即 Il=IP 2、三角形联接(Δ联接): 对称三相电源可以采用三角形联接(又称Δ联接)，它是将三相电源各相的始端和末端依次相连，再由a、b、c引出三根相线与负载相连，如图所示。 将三相电源作三角形联接时，要求三绕组的电压对称，如不对称程度比较大，所产生的环路电流将烧坏绕组。对称三相电源在Δ联接时，不能将各电源的始末端接错，否则将烧坏绕组。 三相电源的三角形联接 二.几个重要的概念 1.视在功率： ，单位：伏安(V?A)。 （9-19） 2.功率因数： （9-20） 物理意义：反映设备容量(负载能力)。以发电机为例，发电机是按照一定的额定电压和额定电流值来设计和使用的，在使用时，如电压、电流超过额定值，发电机就可能遭到损坏。因此，电气设备都是以额定视在功率来表示它的容量的，至于一个发电机对负载能提供多大的平均功率，则还要看负载的λ是多大而定。 5.无功功率： 三.单口网络平均功率的计算公式： 3.单口网络的阻抗角： 物理意义：纯电阻： 纯电感： 纯电容： 4.平均功率(有功功率)： 　　对内部不含电源的单口网络可根据其等效阻抗的实部与电流有效值计算平均功率： 功率守恒法则：网络吸收的总瞬时功率等于各元件吸收的瞬时 功率之和。平均功率亦同。 因此，对无源单口网络来说，消耗