贵州电力职业技术学院

贵州电力职业技术学院单相正弦交流电路应用及测量项目2RL串联电路电压测量

RC串联电路电压测量线圈参数的测量

电容参数的测量

正弦交流电路功率的测量

功率因素的提高

RLC串联电路的研究

变压器同名端的判断

☆☆☆☆☆☆☆☆项目2、1：RL串联电路电压测量能够正确连接RL串联电路，并对元件电压进行测量能够正确选择及使用测量仪表

逐步养成强电操作安全习惯

贵州电力职业技术学院返回民用电安全操作常识

非特殊情况，不能带电接触线路，否则可能有触电的危险贵州电力职业技术学院测量完成及改接线路，必须将电源停电后才能进行操作

有人正在进行接线操作时，其它人不允许接触合闸开关，以免造成因误操作而使正在接线的人员造成触电

发现有人触电，应立即断开电源开关，再对触电者进行施救，并立即向专业医务人员求救

良好操作习惯的养成，是在每一个操作细节中逐步形成的，“麻痹大意”是造成事故的罪魁祸首

贵州电力职业技术学院返回工频正弦交流电贵州电力职业技术学院最大值Um周期T初相角返回正弦交流电的三要素最大值贵州电力职业技术学院周期（频率）初相角最大值角频率初相角返回测试电路1200Ω电阻为两只15W白炽灯并联贵州电力职业技术学院1.7H电感为日光灯振流器

返回虚拟仿真测试结果贵州电力职业技术学院EWB返回实际接线测试贵州电力职业技术学院返回贵州电力职业技术学院测试结果中同可以看出

总电压与各元件电压不满足KVL定理

分析测试结果并分小组讨论测试中的问题返回正弦交流电的有效值

直流电源和交流电源在同一时间内供给同一负载电阻电能，如果负载上消耗的电能相同，那么直流电源的电压就是交流电源电压的有效值

贵州电力职业技术学院有效值是一种能量等效，供给同一负载的能量相同，则直流量的值就是交流量的有效值

有效值只有大小之分，没有正负区别。因此进行正弦交流电量测量时，测量表计没有正负区分贵州电力职业技术学院设交流电压为：有效值为：有效值就是瞬时值的（平）方（平）均（平方）根值

正弦交流电的有效值和最大值之间存在：正弦交流电压的表达式

返回贵州电力职业技术学院如果将RL串联电路的元件电压作为直角三角形的两个直角边，而总电压作为斜边，再来计算三者关系为什么两个电阻串联电路的电压又不满足直角三角形的“勾股定理”

电感元件

电感元件与电阻元件存在不一样的特性?返回电感元件线圈通以电流后，在线圈中产生磁场，形成闭合的磁力线，磁力线的大小用磁通贵州电力职业技术学院表示，N匝线圈产生的磁通称为自感磁链返回当电感元件u—i选择为关联参考方向时贵州电力职业技术学院磁链与形成磁链的电流比称为自感系数L或电感系数,简称电感电压与流过的电流的变化率成正比☆直流电作用下电感线圈相当于短路

☆返回当电感元件通以电流后，在线圈上会产生磁场，说明电感线圈可以将电能转换为磁场能储藏

贵州电力职业技术学院返回电感元件与电阻元件的不同之处电阻满足欧姆定律，电感电压与电流的变化率成正比贵州电力职业技术学院电感是储能元件，在一定条件下可将储能转换为电能，电阻是耗能元件，能量是不可逆转的返回正弦交流电路中R和L的电压电流关系电阻元件贵州电力职业技术学院测试电路测试波形EWB返回贵州电力职业技术学院电感元件测试电路测试波形EWB返回对比两元件的波形测试结果电压与电流是同频正弦量

贵州电力职业技术学院电阻元件上的电压与电流相位相同

电感元件上电压相位超前电流相位返回正弦交流电路的相位关系当计时起点选取在正弦量过零时刻的右面时，初相角为正值，φ>0贵州电力职业技术学院当计时起点选取在正弦量过零时刻的左面时初相角为负值，φ<0返回正弦量的相位差

贵州电力职业技术学院设两同频正弦量

相位差

两同频正弦量相位差等于初相角之差与时间无关

两同频正弦量的相位差表明：两正弦量过零（到达最大值）的先后顺序。先过零的称为超前，后过零的称为滞后

特殊的相位关系同相贵州电力职业技术学院正交反相返回正弦交流电路中元件的电压电流关系贵州电力职业技术学院电流的为参考正弦量

电阻元件的电压

电感元件的电压

返回电阻元件欧姆定律有效值形式

贵州电力职业技术学院瞬时值形式

返回电感元件欧姆定律有效值形式贵州电力职业技术学院电感元件的欧姆定律只适合于其电压电流的有效值（最大值），不适合瞬时值

贵州电力职业技术学院令称为电感的电抗，简称感抗

有效值形式的欧姆定律

感抗的大小不但与自感系数L成正比，而且还与角频率成正比，与所加的电压或电流没有关系。频率越高感抗越大

感抗也只有在正弦交流电路中才有意义。在直流电路中，由于ω=0，电感线圈相当于短路。所以电感元件具有通直（流）阻交（流）的作用

电阻元件、电感元件的功率电阻元件瞬时功率

贵州电力职业技术学院电阻元件总是在消耗功率，电阻元件是耗能元件

平均消耗的功率

平均功率计算方法与直流电路中的计算方法一致。不同之处只是将直流值改为交流的有效值电感元件瞬时功率贵州电力职业技术学院电感元件在一个正弦周期内两次与电源进行能量交换，其吸收的能量平均值为0电感元件不消耗能量

电感元件的无功功率无功功率Q贵州电力职业技术学院电感元件与电源进行能量交换大小的物理量电感元件与电源进行能量交换的最大值

无功功率是许多电气设备建立磁场所必须的，不能理解为“无用”功率在电力传输过程中，电感元件与电源进行能量交换的过程中会占用输电线路的容量，使输电线路流过的电流中只能有部分用于传输电能

返回正弦量的相量表示法贵州电力职业技术学院运用数学工具相量可以有效地解决RL串联电路各元件之间的直角三角形关系在进行RL串联电路元件电压测量时，将各元件电压分别对应直角三角形的三条边时，三个电压却可以满足三角形形式的KVL定理返回正弦量与相量的对应关系

贵州电力职业技术学院+1+jAAA0ab正弦量的有效值对应相量的模；正弦量的初相角对应相量的幅角复数(相量）的运算贵州电力职业技术学院+1+jAAA0ab沿正实轴逆时针转动的幅角为正返回复数(相量）的运算（加减运算）将复数化成直角坐标形式，按实部和虚部分别相加（减）进行运算

贵州电力职业技术学院返回复数(相量）的运算（乘除运算）将复数划成极坐标形式，按模相乘（除）幅角相加（减）进行运算

贵州电力职业技术学院返回旋转因子j的意义贵州电力职业技术学院一个相量乘以j相当于在相量图上逆时针旋转了90度

返回两个相量相加的相量图运算贵州电力职业技术学院两相量相加的相量图运算法可利用三角形法则进行相量图运算返回两个相量相减的相量图运算贵州电力职业技术学院两相量相减的相量图与相量相加情况相同，只需将减法改变为加相量的负值，即可进行相量图的加法运算

返回电阻元件的相量关系贵州电力职业技术学院电阻电压

相量形式

电阻电流

相量形式

相量形式的欧姆定律返回贵州电力职业技术学院电感电流

相量形式

电感电压

相量形式

相量形式的欧姆定律电感元件的相量关系返回利用相量解释为什么RL串联电路中元件电压关系为直角三角形关系贵州电力职业技术学院※教学互动返回RL串联电路的相量分析贵州电力职业技术学院电流作为参考相量电阻电压相量电感电压相量两元件电压的相量之和等于总电压返回运用相量分析法证明两电阻串联时各元件电压之间的关系贵州电力职业技术学院返回相量分析步骤

确定一个参考相量

贵州电力职业技术学院为了分析方便，选取的参考相量要尽可能地直接与其它相量存在明显的关联。因为串联电路所有元件都流过同一电流,串联电路中能直接与其它相量直接关联的量是电流写出其它各元件与参考相量相关的相量

画出各个相量分析电路结构，确定相量形式电路定理

KVL,KCL定理将相量的运算形式画成相量图返回仿真电路参数计算贵州电力职业技术学院电路图相量图相量运算测量表计只能测出有效值I＝0.168(A)返回贵州电力职业技术学院总电流实际接线测试返回实测结果总结

贵州电力职业技术学院运用相量分析方法，解释实测结果

实测中的发现返回贵州电力职业技术学院项目2、2：RC串联电路电压测量能够正确连接RC串联电路，并对元件电压进行测量能够正确选择及使用测量仪表逐步养成强电操作安全习惯返回指针式测量仪表的基本使用方法

刻度盘的刻度是均匀分布贵州电力职业技术学院测量表计的档位大于被测量的值表计的档位应尽可能与被测值接近

返回测试电路贵州电力职业技术学院1200Ω电阻两只15W白炽灯并联4.7uF电容用电容箱结合返回虚拟仿真测试结果贵州电力职业技术学院EWB返回贵州电力职业技术学院实际接线测试返回测试结果交流贵州电力职业技术学院与项目一进行对比找出其中的共同之处返回电容元件在外加电压作用下，在极板积累电荷形成电场的作用就是电容效应

贵州电力职业技术学院电容的电流与该时刻电压的变化率成正比

直流情况下电容相当于开路返回电容元件的储能电容元件可以将电能转换成电场能储存起来，在一定条件下可以将电场能又转换为电能。因此电容元件是储能元件贵州电力职业技术学院返回对比电容与电感的特性，概栝两个元件的特性贵州电力职业技术学院返回正弦交流电中的电容元件贵州电力职业技术学院EWB10Ω电阻为电流测试取样电阻电压与电流是同频正弦量

电容电压相位滞后电流相位

返回电容元件的电压电流关系贵州电力职业技术学院以电压的为参考正弦量相量形式电容电流相量形式相量欧姆定律有效值欧姆定律令称为容抗返回电容元件的功率贵州电力职业技术学院电容元件在一个正弦周期内两次与电源进行能量交换，其吸收的能量平均值为0，说明电容元件不消耗能量电容的无功功率Q与电感元件上电压电流相位关系正好相反，所以当电感从电源吸收能量时，电容正好向电源释放能量，因此两个元件具有互补的无功功率特性，可以利用这个特性，减少在电力传输过程中电感元件与电源进行能量交换的无功功率，从而提高电力线路的传输效率交流电路中电容特性电容元件电压滞后电流贵州电力职业技术学院电容元件不消耗电能，只与电源进行能量交换

电容元件的容抗，只与电源的频率f及容值C有关返回分析计算RC电路步骤☆、选择参考相量☆、电阻电压相量☆、电容元件相量☆、串联电路相量KVL表达式相量图贵州电力职业技术学院返回贵州电力职业技术学院实际接线测试电流返回复阻抗与复导纳贵州电力职业技术学院无源元件的电压相量与电流相量之比称为复阻抗

复阻抗的倒数定义为复导纳

电阻的复阻抗和复导纳电感的复阻抗和复导纳电容的复阻抗和复导纳返回串联电路的阻抗三角形贵州电力职业技术学院返回贵州电力职业技术学院相量分析方法总结交流返回项目2、3：线圈参数的测量能够正确进行线圈参数测量

贵州电力职业技术学院能够正确选择合适的方法及使用测量仪表能够正确进行线圈参数测量

逐步养成强电操作安全习惯返回线圈的等效电路贵州电力职业技术学院等效电感等效电阻返回利用前面所学知识，分析怎样才能从元件端部测量出线圈的串联等效电路

贵州电力职业技术学院提示

电感线圈在直流状态下和交流状态下特性有很大的区别

测量端口电压与端口电流，可以计算出阻抗

返回根据测量数据计算线圈参数贵州电力职业技术学院返回测试方法一贵州电力职业技术学院EWB返回虚拟测试计算过程贵州电力职业技术学院直流测试计算交流测试计算返回测试方法二贵州电力职业技术学院串联一个阻值已知的电阻，进行测量EWB返回虚拟测试计算过程贵州电力职业技术学院利用（电压）阻抗三角形进行算

联立两式可求解返回【讨论】

增加个别已知元件，就可以进行元件参数的测量，还有些什么办法？贵州电力职业技术学院返回项目2、4：电容参数的测量能够正确进行电容参数测量

贵州电力职业技术学院能够正确选择合适的方法及使用测量仪表养成强电安全操作习惯返回电容的等效电路贵州电力职业技术学院等效电容漏电电阻实测电路返回贵州电力职业技术学院利用前面所学知识，分析怎样才能从元件端部测量出电容的并联等效电路

提示

与电感线圈参数测量方法对比，找到并联参数测量方法

测试电压必须接近其工作电压

实验室条件下直流电压最高只能达到24V返回贵州电力职业技术学院根据测量数据计算电容参数返回虚拟测试方法一贵州电力职业技术学院返回虚拟测试计算过程贵州电力职业技术学院直流计算交流计算并联电路分析

并联电路以电压作为参考相量其中角称为导纳角返回阻抗并联电路参数的计算贵州电力职业技术学院根据实际参数

返回贵州电力职业技术学院【讨论】

实际测量中还发现哪些问题？由于实际电容的漏电电阻往往非常大（数兆欧至兆百数欧），直流电流很小，不易测量，实际现场测量使用专用测量设备进行测量

返回项目2、5：正弦交流电路功率的测量测量单相正弦交流电路的功率贵州电力职业技术学院功率表的运用强电操作安全习惯的养成返回功率表的使用贵州电力职业技术学院功率表符号功率表接线端子线圈接线的两种类型返回量程选择贵州电力职业技术学院电压量程必须大于被测电路的电压电流量程必须大于被测电路的电流大电流量程小电流量程返回功率表的读数贵州电力职业技术学院电压量程电流量程满刻度格数实测刻度格数返回正弦交流电路功率的测量贵州电力职业技术学院测量一：三盏白炽灯并联电路的功率

返回正弦交流电路功率的测量贵州电力职业技术学院测量二：振流器和三盏白炽灯并联后的串联电路功率测量电路实际接线测量返回贵州电力职业技术学院【讨论】

两种电路伏安法和功率表法测量存在什么问题？RL串联电路功率表测量的值与伏安法测量的值出现偏差

返回有功功率、无功功率和视在功率

贵州电力职业技术学院含有LC的电路设电压超前电流φ角电路吸收的功率返回有功功率贵州电力职业技术学院二端网络吸收或发出的瞬时功率在一个正弦周期内的平均值

电能转换为其它不可逆能量的平均速率功率因素功率因素角无源电路的阻抗角,取决于电源频率和电路参数返回无功功率贵州电力职业技术学院电抗元件与电源进行能量交换的最大速率

当二端网络等效电抗X>0（感性电路）时，φ>0，Q>0，表明电路吸收无功功率,电路相当于无功负载

当二端网络等效电抗X<0（容性电路）时，φ<0，Q<0，表明电路吸收无功功率,电路相当于无功电源

利用电感与电容互补的特性进行无功能量的补偿返回视在功率贵州电力职业技术学院电压有效值与电流有效值的乘积定义为视在功率

在同一电路中电阻元件电感元件电容元件返回有功分量与无功分量贵州电力职业技术学院正弦交流电路中，由于存在电抗，使电流相量与电压相量往往不同相，为分析方便，可将电流（电压）相量进行正交分解，使其一个分量与电压（电流）同相，相当于电阻上的电压与电流关系，称此分量为有功分量；另一分量与电压（电流）正交，相当于电抗元件上的电压与电流关系，称此分量为无功分量电流的有功分量电流的无功分量电压的有功分量电压的无功分量返回功率因素贵州电力职业技术学院功率因素是电力系统一个重要参数直接影响发、变电设备的利用率

容量（VA)功率因素有功功率（W)150000.69000150000.812000在不增加发电设备的前提下，多输出有功功率300KW

在输电线路输送的有功功率一定的前提下输电线路上的功率损耗

提高功率因素，就可以有效地利用电气设备的容量；提高功率因素，就可以有效地降低输电线路的损耗。返回【讨论】贵州电力职业技术学院为什么仅有白炽灯的电路用伏安法和功率表测量的功率是基本相同的如何测量无功功率

？？返回项目2、6：功率因素的提高掌握日光灯照明线路接线贵州电力职业技术学院掌握功率表接线强电操作安全习惯的养成返回日光灯电路测试电路贵州电力职业技术学院返回贵州电力职业技术学院实际接线测试电流提高功率因素，可有效降低端口电流返回相量分析贵州电力职业技术学院电压作为参考相量感性电路电流滞后电压φ角电阻(灯管)电压与电流同相电感(振流器)电压超前电流而且

角越大,功率因素越小,传输同样大小的有功功率(保证日光灯正常工作)所需要的电感电流就越大，从而使得总电流越大提高功率因素，就可以有效地降低视在功率（S=UI），即降低端口电流返回解决日光灯电路功率因素过低的有效途径就是并联电容器

贵州电力职业技术学院测试电路返回实际测试贵州电力职业技术学院使电容值从最小1uF并逐步增加，从测试中找出使电流最小的电容值。并在此基础上适当增加电容值，测试此时电流的变化情况返回【讨论】

电容容量的大小与功率因素之间的关系贵州电力职业技术学院返回功率因素提高的相量分析贵州电力职业技术学院以电压作为参考相量感性电路电流滞后电压φ角并联电容电流超前电压端口电流补偿后功率因素得到了有效的提高返回并联电容的容值贵州电力职业技术学院电力工程中，补偿设备以容量为其主要数据

返回无功补偿的类型欠补偿贵州电力职业技术学院全补偿

过补偿利用电容器提高感性电路的功能称为无功补偿全补偿是将功率因素提高到1欠补偿是将功率因素提高但仍电路仍呈感性过补偿是将功率因素提高但仍电路呈容性功率因素仍然较低，同时由于所用补偿电容容量大，对电力系统而言，设备投资大运行维护工作量大，因此不能采用虽然功率因素最大（）但是由于电路呈现谐振状态，会产生其它方面不利因素，所以不能采用

提高功率因素的效果仍然十分明显，一般地，功率因素提高到0.95左右返回复功率贵州电力职业技术学院任何一个无源二端网络的电压相量与电流相量的共轭复数乘积称为该二端网络的复功率将电压电流的相量计算直接运用于功率的计算，复功率并不代表正弦量，只是一个辅助计算量返回项目2、7：RLC串联电路的研究RLC串联电路元件电压测量贵州电力职业技术学院RLC串联电路谐振电路研究强电操作安全习惯的养成返回测试电路贵州电力职业技术学院电阻为三个15W白炽灯并联电感为日光灯振流器电容器为可变电容器箱外加电压为交流220V依次测量电容为不同取值时各元件上的电压及端口电流，并调节电容值，使电流为最小时，测量各元件电压返回【讨论】

贵州电力职业技术学院用已学习过的知识分析测试结果为什么串联元件电压和不等于总电压

？为什么有些元件电压可能接近或大于电源电压？电容电压与电感电压之差等于多少

？返回虚拟测试贵州电力职业技术学院返回相量分析贵州电力职业技术学院感抗电压大于容抗电压

XL>XC，X>0,UL>UC,阻抗角φ>0，电压超前电流，电路呈感性容抗电压大于感抗电压

XC>XL，X<0,UL<UC,阻抗角φ<0，电流超前电压，电路呈容性容抗电压等于感抗电压

XC＝XL，X＝0,UL＝UC,阻抗角φ＝0，电流与电压同相，电路呈阻性，串联谐振

返回电路的谐振贵州电力职业技术学院具有电感和电容的无源二端网络，在一定的条件下形成端口电压与电流相位相同，电路呈电阻性质返回贵州电力职业技术学院谐振时的角频率谐振时的频率R、L、C串联电路的谐振频率由L、C的参数决定与R无关，改变ω、L、C的值即可使电路达到谐振条件，也可使已谐振的电路停振

当发生谐振

串联谐振特点电阻电压等于电源电压贵州电力职业技术学院电感电压等于电容电压电容电压（电感电压）可能超过电源电压

返回贵州电力职业技术学院串联谐振时

各元件电压

特征阻抗品质因素其中Q与R成反比，R越小Q值越大，电抗元件上的电压就越高。当R<Q时，电抗元件的电压大于电源电压，因此串联谐振也称为电压谐振

贵州电力职业技术学院电力输电线路等效电路

返回项目2、8：变压器同名端的判断单相变压器同名端判断贵州电力职业技术学院磁路基本知识返回变压器的基本结构贵州电力职业技术学院变压器的原付边电压关系其中n称为变压器的变比

返回磁路的相关知识贵州电力职业技术学院铁磁材料是指由铁、钴、镍及其氧化物等组成的导磁的材料

返回磁力线贵州电力职业技术学院描述磁场方向及强弱的曲线

闭合的有方向的曲线

方向与产生它的电流符合右手螺旋定则

返回铁磁物质的磁化过程贵州电力职业技术学院磁饱和返回磁路的欧姆定理贵州电力职业技术学院磁势＝磁通×磁阻磁阻导磁率导磁率与材料有关，非铁磁物质导磁率很小，近似一个常数，铁磁物质的导磁率较大，随磁场强度而变化，是非线性的

返回交流线圈贵州电力职业技术学院当外加交流电压是正弦波时，铁芯线圈内部的磁通是正弦波