第02章 正弦交流电路.ppt

2.1.1 交流电的概述 (1) 交流电压易于改变。在电力系统中，应用变压器可以方便地改变电压，高压输电可以减少线路上的损耗；降低电压可以满足不同用电设备的电压等级。 (2) 交流发电机比直流发电机结构简单。 2.5.1 正弦交流电的功率 2.5.1.3 无功功率Q 由于电路中存在的电感、电容元件实际不消耗能量而只有电源与电感、电容元件的能量互换，这种能量交换规模的大小，我们用无功功率来表示，单位为乏 。 即 可见 (1) Q也是一个常量，由U 、I及 三者乘积确定。 (2) ， ， (3) 无功功率也守恒，即 2.5.1 正弦交流电的功率 2.5.1.4 视在功率S 在电工技术中，把电路端口电压有效值与电流有效值的乘积称为电路的视在功率，用字母S表示，单位为伏安(V·A)，即 。它反映电源设备的额定容量。 * 视在功率无物理意义，不满足守恒定律。 根据上面对有功功率P、无功功率Q、视在功率S的分析，得到下式 P、Q 和S三者之间可用三角形联系起来，此三角形称为功率三角形，如图2-23所示。 2.5.1 正弦交流电的功率 (2-44) 图2-23 功率三角形 功率因数是用电设备的一个重要技术指标。首先我们讨论提高功率因数的意义。 2.5.2.1 提高功率因数的意义 (1) 可以提高电源设备的利用率。当电源容量 一定时，功率因数 越高，其输出的功率 越大。因此，为了充分利用电源设备的容量，应该设法提高负载网络的功率因数。 (2) 可以降低线路损耗。当负载的有功功率P 和电压U 一定时， 越大，输电线上的电流越小，线路上能耗就越少( )。 2.5.2 功率因数的提高 2.5.2 功率因数的提高 (3) 可以提高供电质量。线路损耗减少，可以使负载电压与电源电压更接近，电压调整率更高。 (4) 节约用铜。在线路损耗一定时，提高功率因数可以使输电线上的电流减小，从而可以减小导线的截面，节约铜材。 2.5.2 功率因数的提高 2.5.2.2 提高功率因数的方法 功率因数不高的原因，主要是大量感性负载的存在。工厂中广泛使用的三相异步电动机就相当于感性负载。为了提高功率因数，可以从两个方面着手，一方面是改进用电设备的功率因数，但这主要涉及更换或改进设备；另一方面是在感性负载的两端并联适当大小的电容器，原理如下： 设原负载为感性负载，其功率因数为 ，电流为 ，在其两端并联电容器C，电路如图2-24所示，并联电容以后，并不影响原负载的工作状态。从相量图可知由于电容电流补偿了负载中的无功电流。使总电流减小，电路的总功率因数提高了。感性负载和电容器的并联电路如图2-24所示。 2.5.2 功率因数的提高 图2-24 感性负载和电容器的并联电路 2.5.2 功率因数的提高 2.5.2.3 电容量的计算 设有一感性负载的端电压为U，功率为P，功率因数 ，为了使功率因数提高到 ，可推导所需并联电容C的计算公式 流过电容的电流 (2-45) 所以 (2-46) 2.5.2 功率因数的提高 【例2.3】 两个负载并联，接到220V、50Hz的电源上。一个负载的功率 =2.8kW，功率因数 =0.8(感性)，另一个负载的功率 =2.42kW，功率因数 =0.5(感性)。 试求： (1) 电路的总电流和总功率因数。 (2) 电路消耗的总功率。 (3) 要使电路的功率因数提高到 0.92 ，需并联多大的电容？此时，电路的总电流为多少？ 2.5.2 功率因数的提高 解：(1) ， =0.8 =36.9° ， =0.5 =60° 设电源电压 ??=220 0°V，则 =15.9 -36.9°A， =22 -60°A =15.9 -36.9°+22 -60°=37.1 -50.3°A I= 37.1A， =50.3° =0.64 (2) =2.8+2.42=5.22 kW (3) =0.2 ， =0.64 =50.3° =0.000 34(1.2-0.42