正弦电流电路中的功率.ppt

6-2正弦电流电路中的功率,一.瞬时功率,常量,角频率为2的余弦函数,网络N吸收能量,网络N释放能量,网络N与电源之间有能量往返交换现象,对于电容元件，,对于电阻元件，,对于电感元件，,二.平均功率（有功功率）与功率因数,对于电阻元件，,对于电感元件，,对于电容元件，,平均功率又称为有功功率,单位：瓦特(W),称为功率因数,称为功率因数角,电压与电流的相位差端口等效阻抗的阻抗角,取决于电路的参数、结构和电源频率,求解平均功率方法二,由功率守衡可得,P=端口处电源提供的平均功率,=网络内部各电阻消耗的平均功率的总和,例1.求图示中电源对电路提供的有功功率，其中,解一,解二,三.无功功率,P反映电路实际耗能的平均能力有功功率,Q反映电路与电源之间能量往返交换速率的最大值无功功率,单位：乏（var）voltamperereactive无功伏安,对于电阻元件，,对于电感元件，,对于电容元件，,求解无功功率方法二,四.视在功率,单位：伏安（VA）,功率三角形,五.复功率,解：（1）由例1已解出：,例2.接例1，（1）求整个电路吸收的无功功率；（2）求视在功率和复功率。,此外：,解一,解二,（2）,小结：,瞬时功率是时间的函数，说明正弦电流电路中能量并非单方向传送。,平均（有功）功率是常数，表示二端网络实际消耗的功率。,无功功率表示二端网络与电源之间能量往返交换的最大值。,视在功率常用于表示电源设备的容量，既是平均功率的最大值，也是无功功率的最大值。,复功率是功率分析中的辅助计算量，可以将平均功率、无功功率、视在功率及功率因数角联系起来。,例3已知负载1的P1=10kW，10.8(超前)；负载2的P2=15kW，20.6(滞后)；U=2300V。求两负载吸收的总复功率及输入电流有效值I。,解：,例4、有一线圈加上30V直流电压时，消耗有功功率150W，当加上220V的工频交流电压时，消耗有功功率为294W。求该线圈的等效电阻和等效电感？,解：线圈的等效电路,1）在直流电源作用时,2）在交流电源作用时,电路中只有电阻元件消耗有功功率,2）解2,例5、三表法测定交流阻抗的参数,如何判断负载是感性还是容性？,电路功率因数低的危害：1）无功负荷在网上传送，占用了输、变、配电设备的资源，降低发、供电设备的有效利用率，电力企业固定成本增加。2）会使线路及电气设备中的电流增大，使损耗增大，即线损增加，增大电费支出。3）增加供电线路的电压损失，使供电电压质量下降。,六.功率因数提高,电路功率因数低的原因：1）大量采用感应电动机或其他电感性用电设备2）电感性的用电设备配套不合适和使用不合理，造成设备长期轻载或空载运行,提高功率因数的方法：1）提高自然因数的方法：2)人工补偿法：,1）提高自然因数的方法：a).恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。b).避免电机或设备空载运行。c).合理配置变压器，恰当地选择其容量。d).调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。e).改善配电线路布局，避免曲折迂回等。采用电力电容器进行无功补偿,图示中的RL串联电路为一个日光灯电路的模型。将此电路接于频率为50Hz的正弦电压源上，测得端电压为220V，电流为0.4A，功率为40W。（1）求电路的功率因数及吸收的无功功率；（2）求日光灯电路的等效阻抗Z、等效电阻R与等效电感L之值；（3）如果要求将功率因数提高到0.95，试问在AB二端间并联电容C之值应为多少？,解：,未并电容时,并联电容后,电路的功率因数提高,并联电容前后流过感性负载的电流未改变,并联前后电路消耗的有功功率P未改变,并联后电路功率因数提高，电源输出的无功功率减少，感性负载所需的无功功率一部分来源于电源，另一部分由电容补偿。,解二,为了提高功率因数，是否电容C越大越好？,电容C逐渐增大的过程中，功率因数先增大，后减小；电路由感性变为容性。,例6将功率为40W、功率因数为0.5的日光灯100只与功率为100W的白炽灯40只并联在电压为220V的交流电源上。(1)求总电流及总功率因数；(2)若要把电路的功率因数提高到0.9，应并联多大的电容？,1.白炽灯可视为纯电阻，日光灯为感性负载;,2.由于并联，100个日光灯支路的电流具有相同相位，可直接相加；同理40个白炽灯支路的电流具有相同相位，可直接相加；但日光灯支路的电流与白炽灯支路的电流相位不相同；,(1)白炽灯的总电流,日光灯的总电流,电路的总电流,电路的总功率因数,(2)若要将功率因数提高到0.9，则,七.负载获得最大功率的条件,Xi+X=0即X=Xi,要使P最大，则,负载吸收最大功率的条件为,（共轭匹配）,例7.在阻抗为Zl=(0.1+j0.2)输电线末端接上P2=10kW，cos2=0.9的感性负载，负载电压U2220V。试求线路输入端的功率因数cos1，输入电压U1以及输电线的输电效率=P2/P1。若保持U1不变，用改变负载阻抗的办法以获得最大功率，试问所得到的最大功率为多少？,解：,当负载可获得最大的功率,例8如图所示电路，求负载ZL获得最大功率时，负载的参数