电路实验第七讲 正弦交流电路中RLC元件和功率因数补偿.ppt

第7讲正弦交流电路中的RLCP39-P44 本讲要求: 1.认识RLc元件的伏安特性; 2掌握正弦交流电路中的RLc特点; 3.功率、无功功率和视在功率的概念 4.了解提高功率因数的意义和方法。 一、正孩交流电路中的电阻元件 1.电阻的伏安关系 根据欧姆定律:=iRa 。1 R 设u=U n w t 电阻的相量模型 u sin o t 2U sin o t R R R I sin 0 t=v2I sin o t h相量图 (1)频率相同 U (2)大小关系: R 相量式 (3)相位关系:v、i相位相同 U=U/O=IR 相位差φ:=vn-W1=0 2电阻上的功率 (1)瞬时功率p:瞬时电压与瞬时电流的乘积 i=v2 I sin o t u=v2U sin o t ut P =0 sin o t UI(1-cos 2ot) w t 命令争争争命命命命命令令的命争争命命令命命命命争令命令命争令令命令争争争争 结论:p≥0(耗能元件),且随时间变化 2)电阻上的平均功率(有功功率)P 瞬时功率在一个周期内的平均值 R P Pdl、I U·idt 大写 U(1-cos 2 o t)dt T02 P UI(1-coS2 tdt=UI U P=U×I=r2R 单位:瓦(W) R 注意:通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。 命令令命命令命命命令争令争令令令令争令命令命令令令令令命令争令令争争争 结论 (1)电压与电流的瞬时值关系、最大值关系、有效值关系、 相量关系服从欧姆定律。 (2)uR、i为同频率正弦量 () 05T i( 0 (3)u、i参考方向一致时,uR、i周相,即:p=ψ=0 3.电阻元件的能量与功率 (1)电阻的能量w ui dt Ridt≥0 表明电能全部消耗在电阻上,转换为热能散发。 (2)电阻消耗的功率P=UI=PR 二,正孩交流电路中的电感元件(单位H 电感实物 电感元件(单位H) 1.电感的伏安关系 i(t) L 设 sin o t dt u()3L di L d(I sim at) oLI cos at=U. sim(at+90) U=OLl L=OL=27fL X称为感抗单位为欧姆 特点 1电压与电流为同频正弦量 伏安关系 2有效值与相量均符合欧姆定律 3感抗X是频率f的函数,f=0 相量图 时X1=0(对直流相当短路! 电压超前电流900 4电压超前电流90 2.RL串联电路和复阻抗 复阻抗 z|∠g=R+iX R 阻抗模zl=0 R+X p=arche XI X若平已知则R=zs9 R OL L 阻抗三角形 sIn p 3.功率 (1)瞬时功率:()=√2smot loL sin(ot+90° P UI sin( at +90).sin at=U,I sin 2ot (2)有功功率P dt u ISim 2otdt=0 波形图 电感元件在交流电路中不耗能 t 3)无功功率 Q=UL=IXL 乏(Var) 无功功率是指储能元件与电源间进行能量交换的那部分功率, 无能量消耗 4.电感元件储能 di 根据基尔霍夫定律可得:u= 将上式两边同乘上i,并积分,则得 ui df 磁场能 W 2 即电感将电能转换为磁场能储存在线圈中,当电流增大时, 磁场能增大,电感元件从电源取用电能;当电流减小时,磁场 能减小,电感元件向电源放还能量