第03章++正弦稳态电路得相量分析法.ppt

复功率的实部P = UIcos? 称为有功功率，它是二端网络吸收的平均功率，单位为瓦（W）。 复功率的虚部Q = UIsin? 称为无功功率，它反映了电源与单口网络内储能元件之间能量交换的速率，为与平均功率相区别，单位为乏（Var）。 复功率的模| |=UI 称为视在功率，用S表示，即它表征一个电气设备的功率容量，为与其它功率相区别，用伏安（V?A）作单位。例如我们说某个发电机的容量为100 kV?A，而不说其容量是100 kW。显然，视在功率是二端网络所吸收平均功率的最大值。 3.5.3 功率因数的提高 由式（3-26）可知，在二端网络电压、电流有效值乘积UI一定的情况下，二端网络吸收的平均功率P与cos? 的大小密切相关，cos? 表示功率的利用程度，称为功率因数，记为?，其表达式为 功率因数介于0和1之间，当功率因数不等于1时，电路中发生能量交换，出现无功功率，? 角越大，功率因数愈低，发电机发出的有功功率就愈小，而无功功率就愈大。无功功率愈大，即电路中能量交换的规模愈大，发电机发出的能量就不能充分为负载所吸收，其中一部分，在发电机与负载之间进行交换，这样，发电设备的容量就不能充分利用。例如，一台容量为100 kVA的变压器，若负载的功率因数? = 0.9，变压器能输出90 kW的有功功率（即平均功率）；若功率因数? = 0.6，变压器就只能输出60 kW的有功功率。可见负载的功率因数低，电源设备的容量就不能得到充分利用。因此提高功率因数有很大的经济意义。 常用的交流感应电动机在额定负载时，功率因数约在0.8～0.85，轻载时只有0.4～0.5，而在空载时仅为0.2～0.3，因此选择与机械配套的电机容量时，不宜选得过大，并且应在额定情况下工作，避免或尽量减少电机的轻载或空载。不装电容器的日光灯，功率因数约在0.45～0.6左右。 常用的方法是用电容器与感性负载并联，这样可使电感的磁场能量与电容的电场能量进行部分交换，从而减少了电源与负载间能量的交换，即减少了电源提供给负载的无功功率，也就提高了功率因数。但是用电容来提高功率因数时，一般补偿到? = 0.9左右，而不能补偿到更高，因为补偿到功率因数接近1时，所需的电容量大，反而不经济了。 3.6 谐振电路 1. 谐振及谐振条件 图3-11所示为R、L、C组成的串联正弦电路，电路的等效阻抗为: 图3-11 由上式可知，当正弦电压的角频率w变化时，电路的等效复阻抗Z随之变化。当感抗等于容抗时，复阻抗Z = R，串联电路的等效复阻抗变成了纯电阻，端电压与端电流同相，这时就称电路发生了串联谐振。 可见，串联电路的谐振条件是： w0称为电路的固有谐振角频率，简称谐振角频率，它由元件参数L和C确定。 用频率f表示的谐振条件为： RLC串联电路在谐振时的感抗和容抗相等，其值称为谐振电路的特性阻抗，用表示，即 2. 串联谐振的特点 （1）电流特点 （有效值 ） 可见谐振时电路中电流最大，且与电压源电压同相。 （2）电压特点 其中 小结：谐振时，电感和电容两端的电压大小相等，都等于电源电压US的Q倍。Q称为串联谐振电路的品质因数，它是衡量电路特性的一个重要物理量，它取决于电路的参数。谐振电路的Q值一般在50～200之间，因此外加电源电压即使不很高，谐振时电感和电容上的电压仍可能很大。 （3）通频带 谐振电路的通频带△f与品质因数Q成反比，Q越高通频带越窄，选择性越好。所以说，品质因数Q是衡量谐振回路频率选择性的参数。 △f与Q的关系式为： 3.6.2 RLC并联谐振电路 图3-12所示为R、L、C组成的并联正弦电路，是另一种典型的谐振电路。 1. 谐振条件 图3-12电路中，其等效复导纳为： 当复导纳Y的虚部为零时，电路呈纯阻性，端电压与端电流同相，电路即发生了并联谐振，与是可得RLC并联电路的谐振条件为： 2. 并联谐振的特点 并联谐振时，等效复导纳Y为最小，等于纯电导，即Y = G。或者说等效复阻抗最大，Z = R，所以谐振时端电压达最大值： 并联谐振时有 （所以并联谐振又称电流谐振）： 式中Q称为并联谐振电路的品质因数： 3.7 三相电路 3.7.1 三相电源 三相电路：三相电路是指由三相电源供电的电路。 三相电源：三相交流电源是三个单相交流电源按一定方式进行的组合。 三相供电系统的三相电源是三相发电机。图3-14