正弦稳态电路的功率、复功率、最大功率传输解读.ppt

* §9-4 正弦稳态电路的功率 + - 无源 线性 网络 1. 瞬时功率p(t) 第一种分解方法 第二种分解方法 第一种分解法： 恒定分量 正弦分量 ? t 0 UIcos? UIcos(2?t－? ) p 有时为正, 有时为负： p 0，电路吸收功率 p 0，电路发出功率 表明电源和二端网络之间存在能量交换的现象。 p 第二种分解法： ? t 0 p UIcos? (1＋cos2? t) 不可逆分量 UIsin? sin2? t 可逆分量 瞬时功率的不可逆分量表明电源提供的能量有一部分被电路所消耗；可逆分量表明有一部分能量在电源与二端网络之间来回交换，这是由电路中所含储能元件的性质决定的。 2. 平均功率P 单位：W（瓦） P表示电路实际消耗的功率，也称为有功功率。 表明电路所吸收的有功功率实际上是电路中的电阻消耗的功率。 ?=?u-?i 称为功率因数角。 cos? 称为功率因数，记为?： 对于无源网络，功率因数角? 就等于其阻抗角。当无源网络不含受控源时，|? |≤90°，电路吸收有功功率；当无源网络含有受控源时，有可能会出现|? | 90°，此时电路发出有功功率 。 纯电阻负载：? =1 纯电抗负载：? =0 一般负载：0≤?≤1 3.无功功率Q Q 反映了电源与电路之间能量交换的最大速率，其大小决定了电源与电路之间能量交换的规模。 Q 0，吸收无功；Q 0，发出无功 单位：var (乏) 表明电路所吸收或发出的无功功率实际上是电路中的电抗吸收或发出的无功功率。 功率 之间 关系 j S P Q 功率三角形 4.视在功率S 单位：V?A(伏?安) S 表示电气设备的最大容量，反映了电气设备在额定运行情况下最大的负荷能力。 R、L、C元件的有功功率和无功功率： u i R + - PR =UIcos0? =UI=I2R=U2/R QR =UIsin0? =0 i u L + - PL=UIcos90? =0 QL =UIsin90? =UI 吸收无功 i u C + - PC=UIcos(-90?)=0 QC =UIsin (-90?)= -UI 发出无功 感性负载 容性负载 R jX + _ + _ + _ ? G jB + _ ? 电压、电流的有功分量与无功分量： 以感性负载为例 电压三角形 电流三角形 u i Z + - W * * 单相功率表 5. 正弦交流电路功率的测量 i1 i2 R 电流 线圈 电压 线圈 R?L ﹡ ﹡ 同名端 相似三角形 j S P Q j |Y| G B j I IG IB j U UR UX j |Z| R X : W 例 三表法测线圈参数。 已知电源 f=50Hz，且测得 U=50V，I=1A，P=30W。 R L + _ Z V A W * * 解法1 又 解法2 解法3 §9-5 复功率 1. 复功率 单位：V·A + _ 负 载 为了用相量 和 计算功率，引入“复功率”。 复功率是一个复数，它的模是视在功率，辐角是功率因数角，实部是有功功率，虚部是无功功率。 复功率的计算： 2. 功率守恒 Z1 Z2 复功率守恒 有功功率守恒 无功功率守恒 视在功率不守恒 3. 功率因数的提高 异步电机 空载 cosj =0.2~0.3 满载 cosj =0.7~0.85 日光灯 cosj =0.45~0.6 功率因数反映了用电设备的有功功率占供电设备视在功率的比重。 功率因数： 一般用电设备多为感性负载（可等效为电阻和电感的串联电路），导致电路的功率因数较低。 1)不能充分利用供电设备的容量。 P =S?，传送P 的大小取决于? 的大小。 功率因数低带来的问题： 2)线路上的电压损失和功率损耗大。 当电源向负载传送相同的功率P时，?越低，I越大，因此线路上的电压损失和功率损耗也越大。 解决办法： 1）高压传输 2）改进自身设备 3）并联电容，提高功率因数。 I=P/(U?) 分析 L R C + _ j1 j2 并联电容后，负载的电压和电流不变，吸收的有功功率和无功功率也不变，即负载工作状态不变。但电源向负载输送的无功减少了，减少的这部分无功由电容“产生”来补偿，使感性负载吸收的无功不变，而电路的功率因数提高了。 特点 补偿电容大小的确定： 无功 补偿 全: ?=1(电容设备投资增加,经济效果