电工电子技术教学课件作者秦雯第3章课件.ppt

3.5.1有功功率和功率因数 3.5.2无功功率 3.5.3视在功率 3.5正弦交流电路的功率及功率因数 3.5.1有功功率和功率因数 在交流电中电流、电压都随时间而变化，因此电流和电压的乘积所表示的功率也将随时间而变化。交流电功率可分为瞬时功率、有功功率、无功功率以及视在功率（又称为总功率） 瞬时功率为 p 把一个周期内瞬时功率的平均值称为平均功率 也称为有功功率，用字母P表示，即 、 称为电路的功率因数。电路有功功率的大小不仅与电压、电流有效值 、 有关，还与功率因数有关。 有功功率的单位为瓦（W）。一般电器所标功率即指有功功率，如灯泡的功率为60W等。 有功功率反映了电路实际消耗的功率。在正弦交流电路中，电感、电容元件实际不消耗电能，而电阻总是消耗电能的。 对于电阻元件， ， 。 对于电感元件， 。 对于电容元件， ， 3.5.2无功功率 正弦交流电的无功功率用 表示，定义为 式中，无功功率的单位为乏尔（var）。 当 时， 电压超前电流为感性电路， ，电路从外部“吸收”无功功率。 当 时， 电压滞后电流为容性电路， ，电路向外部“发出”无功功率。 当 时， 电压电流同相位为纯阻性电路。 3.1 正弦交流电的基本概念 3.2 正弦量的相量表示 3.3 单一元件的正弦交流电路 3.4电阻、电感与电容串联交流电路 3.5正弦交流电路的功率及功率因数 3.6电路中的谐振 第3章 单相正弦交流电路 第3章 单相正弦交流电路 3.1正弦交流电的基本概念 正弦交流电是指大小和方向随时间按正弦规律变化的交流电压和交流电流的总称。 由于交流电的大小和方向都是随时间不断变化的，所以在分析和计算交流电路时，必须先设定参考方向。当交流电的实际方向与参考方向一致时，其值为正，反之为负。 R i a b 规定电流参考方向如图 i ? t 0 正半周： 电流实际方向与参考方向相同 负半周： 电流实际方向与参考方向相反 + ? 振幅 角频率 初相角 正弦量的三要素 周期(T): 变化一个循环所需要 的时间，单位(s)。 频率( f ): 单位时间内的周期数 单位(Hz)。 角频率(ω ): 每秒钟变化的弧度数，单位(rad/s)。 三者间的关系示为： =2? /T=2? f ω f =1/ T T ? t 2? ? t i 0 Ｔ T/2 我国和大多数国家采用50Hz作为电力工业标准频率(简称工频)，少数国家采用60Hz。 周期、频率是描述正弦量变化快慢 的参数。 3.1.2 正弦交流电的周期与频率 瞬时值:正弦量任意瞬间的值 称为瞬时值，用小写字母表示 i、u、e 振幅:正弦量在一个周期内的 最大值，用带有下标m的大写字母表示: Im、Um、Em 有效值：一个交流电流的做功能力相当于某一数值的直流电流的做功能力，这个直流电流的数值就叫该交流电流的有效值。用大写字母表示： I、U、E 瞬时值、振幅和有效值是 描述正弦量数值大小的参数。 t i 0 Ｔ 振幅 Im 3.1.3 正弦交流电的瞬时值、振幅和有效值 同一时间T内消耗的能量 = = 消耗能量相同 = 即： 则有： 有效值与幅值的关系推导如下： 以电流为例：设同一个负载电阻R，分别通入 周期电流 i 和直流电流 I 。 R i R I 设 代入 整理得： 或 同理： 熟记： 可见,周期电流有效值等于它的瞬时值的平方在一个周期内的积分取平均值后再开平方，因此有效值又称为方均根值。 i ? t 0 相位： 正弦量： 称为正弦量的相位角 或相位。它表明了正弦量的进程。 初相： t=0 时的相位角 称为初相角或初相位。 （用 的角度表示） 相位差：同频率正弦量的相位角之差或是初相角之 差，称为相位差，用? 表示。 若所取计时时刻（时间零点的选择）不同，则 正弦量初相位不同。 3.1.4 正弦量的相位和相位差 0 ? t i u i u ? 设正弦量： i和u的相位差为： 如果： 称I 超前u ?角。 如果： 称i 滞后u ? 角(如图示）。 相位差等于i和u的初相之差，与时间t无关。 ①同频率的正弦量才能比较相位；②相位差和初相都规定不得超过180o。 注意