物理学大二电工.ppt

1、二端网络吸收的瞬时功率、有功功率 及无功功率,设通过二端网络的电流及二端网络电压的表示式为：,2.9 交流电路的功率和功率因数,无源惯性,1) 瞬时功率,有功分量,无功分量,电阻：,电容：,电感：,2)有功功率, 又称为平均功率,反应了元件从电源吸收的功率情况。,单位：瓦（W）或千瓦（kW),电阻：,电容：,电感：,吸收功率,充电时吸收， 放电时释放,电能和磁能相转换,3) 无功功率,单位：乏(var)或千乏(kvar)。,将 时的瞬时功率的无功分量，称为二端网络的无功功率。用来衡量能量交换的大小,电容：,电感：,吸收无功功率,释放无功功率,电阻：,2、视在功率,二端网络两端电压有效值和电流有效值的乘积称为视在功率，用S表示，即：,为区别于有功功率和无功功率，把视在功率单位定为伏安(VA)，数值较大的用千伏安(kVA)表示。,视在功率这个概念也有它的实用意义,电源(发电机、变压器等)在铭牌上都标出它的输出电压和输出电流的额定值（所谓输出电流额定值是指电源可能供给的最大电流）。这就是说，电源的视在功率是给定的，至于输出的有功功率，不取决于电源本身，而是取决于和电源相连的二端网络。 因此，视在功率可作为描写电源特征的物理量之一。电源的视在功率也称为电源的容量。,3、功率因数,-功率因数,对于电感性电路：,对于电容性电路：,对于纯电阻电路：,吸收无功功率,释放无功功率,：相位差，阻抗角，功率因数角,本身不能体现电路的性质，因此，习惯上在功率因数后面加上落后或超前，例如功率因数0.8（落后），所谓落后（超前），是指电流落后（超前）于电压。,功率因数是一个很重要的概念。它既反映了二端网络的性质，也涉及到电源设备的“利用率”。,若功率因数为1，表示二端网络和电源之间不存在能量互换，这时，有功功率等于视在功率，电源得到充分利用。 若功率因数小于，电路和电源之间出现能量互换，这时，有功功率小于视在功率，电源的利用率降低。,解：,功率因数cos ：对电源利用程度的衡量。,的意义：电压与电流的相位差，阻抗角。,2.10 提高负载功率因数的意义和方法,一、无功功率引起的问题,时，电路中发生能量互换，出现,无功功率,这样引起两个问题。,1. 电源设备的容量不能充分利用,若 ，则电源可发出的有功功率为：,无需提供无功功率。,若 ，则电源可发出的有功功率为：,电源需提供的无功功率为:, 提高 可使发电设备的容量充分利用。,2. 增加线路和发电机绕组的功率损耗,(费电), 提高电网的功率因数对国民经济 的发展有重要的意义。,设输电线和发电机绕组的电阻为r :, 提高 可减小线路和发电机绕组的损耗,(导线截面积),40W、220V白炽灯，,40W、220V日光灯,供电局一般要求用户的 否则会受处罚。,必须保证原负载的工作状态不变。即： 加至负载上的电压和负载的有功功率不变。,1. 提高功率因数的原则：,2. 提高功率因数的措施:,在感性负载两端并电容,二、功率因数的提高,并联电容C后：,1) 原感性支路的工作状态不变。,2) 电路总的有功功率不变。,因为电路中电阻没有变， 所以消耗的功率也不变。,3) 电路总的视在功率下降。,3. 并联电容值的计算,由相量图可得：,即:,例1：,一感性负载，功率P=10kW, cos=0.6 ,接在电压U = 220V , = 50Hz的电源上。,1)如将功率因数提高到0.95，需要并多大 的电容C，求并C前后的线路的电流。,2）如将cos从0.95提高到1，试问还需并 多大的电容C。,并C前:,可见：cos 1时再继续提高，则所需电容值很大（不经济），一般不必提高到1。,并C后:,电源提供的电流为：,例2：,已知电源UN=220V, =50Hz，SN=10kVA， 感性负载PN=6kW, UN=220V，cosN=0.5 。,1) 该电源供出的电流是否超过其额定电流？,2) 如并联电容将cos提高到0.9，电源是否 还有富裕的容量？,2）如将 提到