第8讲正弦交流电路的功率.ppt

作业 3.10、3.11 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 这里，首先了解电路的物理过程，并建立几个重要的概念和观点。 从电工的角度，把能量分为电能和非电能， 而电能又分为电场能量和磁场能量两种形式。 * 如果二端口网络是一个电阻或是纯电阻网络，此时称为电阻电路，电阻电路中的功率特性是什么呢？先看瞬时功率的变化规律 由于电阻元件上的电压与电流同相位，即 （?=0）由波形图如图示，pR≥0，pR恒大于零，表示总是消耗功率。 * 形式与直流的功率计算公式相同，但这里的电压、电流为有效值。 * 由图可见，瞬时功率也是按正弦规律变化，但频率是电流的两倍， * 波形如图示，由图可见，瞬时功率也是按正弦规律变化，但频率是电流的两倍，而且在电源的第一、第三个T/4周期为正，即表示取用电能，并把电场能量转换成磁场能量储藏起来，即起负载作用；而在电源的第二、第四个T/4周期为负，即表示输出能量（释放磁场能量），即把磁场能量转换成电场能量归还给电源，在此转换的过程中没有能量的损耗。 电感在电路中的能量交换作用，用交换最大速率，即无功功率Q描述。可见只要将2ωt=n90°代入瞬时功率式，即 * 由图可见，瞬时功率也是按正弦规律变化，但频率是电流的两倍， * 由图可见，瞬时功率也是按正弦规律变化，但频率是电流的两倍，而且在电源的第二、第四个T/4周期为正，即表示取用电能，并把能量以电场能量的形式储藏起来，即起负载作用；而在电源的第一、第三个T/4周期为负，即表示输出能量（释放能量），即把储藏的能量归还给电源，在此转换的过程中没有能量的损耗 电容在电路中的能量交换作用，用交换最大速率描述，即 在同一时刻同一电路中，一个取用电能，一个发出电能，反映在瞬时功率波形则相位相差180°。为了区别，电容性无功功率取负值，而电感性无功功率取正值。 * （cos?tsin?t=sin2?t／2） 结果表明，瞬时功率由两部分构成，即不可逆部分和可逆部分，瞬时功率中的不可逆部分始终大于或等于零（ ? ≤π/2），即上式中第一项；第二项是瞬时功率中的可逆部分，其值正负交替，这说明能量在外施电源与一端口之间来回交换。 * 第二项积分为零，第一项积分等于UIcos?，可见有功功率取决于不可逆部分。而可逆部分描述了无功特性，所以无功功率由可逆部分的幅值决定。 * 第二项积分为零，第一项积分等于UIcos?，可见有功功率取决于不可逆部分。而可逆部分描述了无功特性，所以无功功率由可逆部分的幅值决定。 * 二端网络（元件）的电压相量与电流相量的乘积是没有意义的，而电压相量与电流的共轭相量（电流相量与电压的共轭相量）的乘积定义，即 * 复功率的实部P称为有功功率，虚部Q称为无功功率，复功率的模称为视在功率。 有功功率 从推导可知P揭示了电阻的功率行为，电阻元件是描述把电能转换成非电能（热能、机械能），从负载的观点来讲，这一部分是有用功的，故称之为有功功率。它表示在一个周期内做功的平均值，故又称平均功率。 无功功率 QL、QC分别揭示了电感、电容的功率行为，Q= QL - QC反映电抗元件的功率特性，电抗元件是描述电场（磁场和电场）能量交换的，它并未把电能转换成非电能，所以从负载的观点来讲，这一部分是不做功的率，故称之为无功功率。在实用中，习惯称之为消耗无功功率。 他们分别称为感性无功和容性无功。可见电阻在电路中消耗有功，电感、电容在电路中消耗无功。这一结论在后面还可以证明。 视在功率 在正弦交流电路中端口的电压和电流有效值的乘积称为视在功率，它概括描述了阻抗元件的功率特性，它描述了元件或设备的最大消耗功率（或出力）的情况（或能力），因此，人们称视在功率为设备的容量。 * * * * * * * * * * 提高功率因素必须保证负载的有功功率不变，所以补偿只能改变无功，即并联电容器。 要求C，必须先求出IC，为了求IC，先作几个辅助相量，由相量图可以看出IC=IL-Ir I1I由P=UI1 cos?1 和由P=UI cos?2 并联电容前的无功电流：IL=I1sin?1 并联电容后的无功电流：Ir=I2sin?2 * * 电压三角形 S Q P 功率三角形 R 阻抗三角形 三个三角形的关系 R L C + + + + - - - - 6. 一端口网络（阻抗元件）的功率 1)瞬时