正弦稳态功率和能量三相电路PPT学习教案

1、会计学1正弦稳态功率和能量三相电路正弦稳态功率和能量三相电路7-10电阻、电感 、电容元件的功率和能量关系一、基本关系式：p0，元件吸收功率，能量增加,有能量流入元件 p0，元件提供功率，能量减少,元件放出能量。RiuRVAR:dtdiLtuLL)(dtduCtiCC)(dttdwtitutp)()()()()()(21)()(21)()(22C tu CL ti Luidtdttptwtt能量的变化率能量的变化率第1页/共30页TdttfTtf0)(1)( ) (2cos1) (2cos121)(cos)(2uummummtUItIU tIUuitp 正弦函数在一个周期内的平均值为正弦函数在

2、一个周期内的平均值为0 0。三、电阻元件上的功率u(t)=Umcos(tu）i(t)=Imcos(ti） u= i瞬时功率为：p(t) 0，电阻只消耗能量（转化为热能）。电阻只消耗能量（转化为热能）。第2页/共30页tp(t)u(t)i(t) 电阻元件的平均功率为： RIRUUIIUPmm2221 U、I为有效值 。 平均功率也称为有功功率，简称为功率。 电阻的平均功率的求法与直流电阻相同。 第3页/共30页 2、无功功率：电感瞬时功率的最大值。反映了与电源交换功率的最大值。用Q表示。瞬时功率为：p(t)=UmImcost sintUIsin2t 1、平均功率：P0。02122 XIXUUII

3、UQLLmm, 单位为乏（Var）u(t)=Umcost i(t)=Imsint第4页/共30页tp(t)u(t)i(t)224121mLLILIWLWQ 24、无功功率Q与平均贮能的关系：)2cos1 (21)(21)(22tLItLitwL第5页/共30页五、电容元件的功率和平均贮能u(t)=Umcost i(t)=Imcos(t +900)=Imsint 瞬时功率： p(t)= UmImcost sint=UIsin2t 1、电容元件的平均功率 ：P0 2、电容元件的无功功率：瞬时功率的负最大值。，单位Var0 XIXUUIIUQCCmm2221第6页/共30页224121mCCUCUW

4、CWQ 24、无功功率与平均贮能的关系： 从上面看出：只有电阻的平均功率大于零，而电感和电容的平均功率等于零。以后提到的平均功率简称为功率，是指电路中电阻消耗的功率，或指电源提供的平均功率，也称为有功功率。 我们常说的功率都是指平均功率。 第7页/共30页 电容和电感不消耗也不产生能量，它只是从电源处吸收能量，贮存起来，在下一个时间再向外放出能量，它与电源进行能量的交换，无功功率则反映了这种交换的最大值。第8页/共30页1 IU_1F1HSI例例1 ：已知：已知is(t)cost A，求求Wc、 WL及及一个周期内电阻的耗能。一个周期内电阻的耗能。第9页/共30页例例2：已知：已知us = 2

5、cos2tV,求电阻的平均功求电阻的平均功率、电感和电容的平均贮能。率、电感和电容的平均贮能。+us1 1H1H1F1F1 +u1+u2第10页/共30页iuizUItpzu , ) t2cos(cos)(iNu_第11页/共30页iuizUItpzu , ) t2cos(cos)(二、平均功率（有功功率） 单口网络的平均功率为：U 、I为单口网络N的端口上电压电流有效值iNu_或：或：)cos(21)cos(iummiuIUUIPiuzmmzIUUIPz ,cos21cos第12页/共30页 设无源单口网络的输入阻抗为ZRjX (YGjB）阻抗角为z，tgzX/R，0z900 则 0PUI。

6、RIRUUIP221、当单口网络为纯电阻时，第13页/共30页 ，R为Z的实部 RIZIUIPZ22Recos4、 ，有功功率为网络内所有电阻消耗的平均功率之和。kPP 3、当ZRjX时： GUYUP22Re，G为Y的实部5、网络所消耗的有功功率为电源提供的有功、网络所消耗的有功功率为电源提供的有功功率功率注意：注意：Re21Re2122ZUYIPmm第14页/共30页0.1 ImU_1F1HSIEX1: is(t)cost A, 求求P。第15页/共30页10 0o3 4 j4 j4 EX2:求电源对电路提供的功率。求电源对电路提供的功率。第16页/共30页第17页/共30页第18页/共30

7、页一、无功功率iuizUItpzu , ) t2cos(cos)()( 2sinsin)( 2cos1 (cos)(iziztUItUItp电阻功率电阻功率电抗功率电抗功率第19页/共30页1、无功功率： 单位:乏(Var)zmmzIUUIQsin21sin一、无功功率)( 2sinsin)( 2cos1 (cos)(iziztUItUItp电阻功率电阻功率电抗功率电抗功率第20页/共30页22PQS2、对任何、对任何无源无源网络有网络有:Q2 （WLWC）QL+QC反映了网络内部贮能与电源能量交换的程度反映了网络内部贮能与电源能量交换的程度kQQ3、网络吸收的总无功功率为、网络吸收的总无功功

8、率为4、视在功率、有功功率、无功功率的关系：、视在功率、有功功率、无功功率的关系：注意：注意：P Pk， Q Qk ， SSk 第21页/共30页221*zQSPjQPQtgUIUIP SPQ z zRZ z zX z zXURUU复功率守恒：复功率守恒：)(2CLkkWWjPQjPS第22页/共30页小结：小结： PUIcosz z PkI2R 单位单位W QUIsinz z QkI2X 单位单位Var(乏乏)SUIP2Q2 单位VA(伏安)cosz*1IUtgSjQPSZSPQz z第23页/共30页三、功率因数的提高 即减小阻抗角z角，可根据功率三角形： 1、Q不变，增加P （一般不用此方法）； 2、P不变，减小电路的总Q值。 SPQz z第24页/共30页第25页/共30页第26页/共30页 设Z0=R0+jX0 ZL=RL+jXL ZL有两种变化形式： 1、实部虚部可单独变化； 2、阻抗模可变，但幅角不变，即实部虚部同步变化usZ0ZLZL为多少时可得最大功为多少时可得最大功率？这里所说的最大功率？这里所说的最大功率是指有功功率。率是指有功功率。第27页/共30页000