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电功率课件

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目录

电功率基本概念与单位

直流电路中的电功率计算

交流电路中的电功率计算

电气设备额定值与效率评估

实验：测量线性负载和非线性负载下交流电源输出特性

总结：回顾本次课程重点内容，并给出学习建议。

01

电功率基本概念与单位

电功率是指单位时间内电场力所做的功，反映了电场力移动电荷做功的速度。

电功率是描述电路中能量转换速率的物理量，表示电场力对电荷做功的快慢程度。在直流电路中，电功率等于电压与电流的乘积。

物理意义

电功率定义

国际单位制中，电功率的单位是瓦特（W）。常用单位还有千瓦（kW）、毫瓦（mW）等。

电功率单位

1kW=1000W，1W=1000mW。不同单位之间的换算关系可以通过乘以相应的换算系数实现。

换算关系

瞬时功率

瞬时功率是指某一时刻电场力对电荷做功的速率，是电功率的瞬时值。在交流电路中，瞬时功率随时间作周期性变化。

平均功率

平均功率是指一段时间内电场力对电荷做功的平均速率。在交流电路中，平均功率等于电压有效值与电流有效值的乘积。

区别

瞬时功率是某一时刻的功率值，具有瞬时性；而平均功率是一段时间内的平均值，具有统计意义。在交流电路中，由于电压和电流随时间变化，因此瞬时功率和平均功率存在差异。

02

直流电路中的电功率计算

使用欧姆定律计算电流

I=U/R，其中I为电流，U为电压，R为电阻。

应用电功率公式

P=UI，其中P为电功率，U为电压，I为电流。在纯电阻电路中，该公式可简化为P=I²R或P=U²/R。

注意单位换算

在进行电功率计算时，需要注意电压、电流和电阻单位的统一，以及最终电功率单位的换算。

功率因数cosφ反映了电路中有用功与视在功的比例，可通过校正电路参数来提高功率因数，降低无功损耗。

使用功率因数进行校正

非纯电阻电路中存在电感、电容等元件，导致电压与电流之间存在相位差。

了解非纯电阻电路特点

视在功率S=UI，有功功率P=UIcosφ（φ为电压与电流的相位差），无功功率Q=UIsinφ。

应用视在功率、有功功率和无功功率概念

基尔霍夫定律应用

在复杂直流电路中，可应用基尔霍夫电压定律（KVL）和基尔霍夫电流定律（KCL）进行电路分析。

通过列写各支路的电流方程和回路的电压方程，求解支路电流和电路参数。

以节点电压为未知量，列写节点电压方程和支路电流方程，求解节点电压和支路电流。

在复杂直流电路中，可利用叠加定理将多电源电路分解为单电源电路进行求解；同时，戴维南定理可将复杂电路等效为简单电路进行分析。

支路电流法

节点电压法

叠加定理与戴维南定理应用

03

交流电路中的电功率计算

表示电路实际消耗的功率，单位为瓦特（W），用于做功或转换为其他形式的能量。

有功功率（P）

无功功率（Q）

视在功率（S）

表示电路与电源之间交换的功率，单位为乏（var），用于维持电磁场的存在，不直接做功。

表示电源提供的总功率，单位为伏安（VA），等于有功功率和无功功率的矢量和。

03

02

01

03

欧姆定律的复数形式

在交流电路中，欧姆定律可以表示为U=IZ，其中U、I、Z均为复数。

01

复数表示法

用复数表示正弦交流电路中的电压、电流等物理量，可以方便地进行加减、乘除等运算。

02

阻抗概念

阻抗（Z）是复数形式的电阻，包括电阻（R）和电抗（X），用于描述交流电路中的电压与电流之间的关系。

三相交流电路由三个频率相同、相位差120°的正弦交流电源供电，具有高效、稳定等优点。

三相电路概念

三相有功功率等于各相有功功率之和，即P=P1+P2+P3，也可以通过线电压、线电流和功率因数计算得出。

三相有功功率计算

三相无功功率等于各相无功功率之和，即Q=Q1+Q2+Q3，也可以通过线电压、线电流和功率因数计算得出。

三相无功功率计算

三相视在功率等于各相视在功率之和，即S=S1+S2+S3，也可以通过线电压和线电流计算得出。

三相视在功率计算

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电气设备额定值与效率评估

电气设备额定值含义

指电气设备在正常工作条件下所能承受的最大电压、电流、功率等参数值，是设备安全运行的重要保障。

选择依据

电气设备的额定值应根据实际工作条件、负载特性、电源电压等因素进行选择，以确保设备在正常运行时不会过载或损坏。

效率评估方法

电气设备的效率评估一般采用测量输入功率和输出功率的方法，通过计算两者的比值来得到设备效率。同时，还可以采用热平衡法、损耗分析法等方法进行评估。

提高途径

提高电气设备的效率可以从以下几个方面入手：优化设备设计，降低内部损耗；选用高效节能的元器件和材料；提高设备的制造工艺和质量控制水平；加强设备的运行维护和管理等。

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高效电机技术

采用高效电机技术可以显著降低电机的能耗，提高设备运