河北科技大学电工第十一次课.ppt

1、1. 瞬时功率,设：,2.7 交流电路的功率及功率因数的提高,2.7.1 交流电路中的功率,瞬时功率：,瞬时电压与瞬时电流的乘积,储能元件上的瞬时功率,耗能元件上的瞬时功率,1. 瞬时功率,2.7.1 交流电路中的功率,1. 瞬时功率 p,结论: （耗能元件）,且随时间变化。,p,2.7.1 交流电路中的功率,电阻元件的瞬时功率：,储能,放能,储能,放能,可逆的能量 转换过程,结论 纯电感为储能元件，本身不消耗能量，只和电源进行能量交换。,1. 瞬时功率 p,2.7.1 交流电路中的功率,电感元件的瞬时功率：,放电,充电,放电,充电,结论 纯电容为储能元件，本身不消耗能量，只和电源进行能量交换

2、。,释放 能量,储存 能量,1. 瞬时功率 p,2.7.1 交流电路中的功率,电容元件的瞬时功率：,0,2. 平均功率P （有功功率）,cos 称为功率因数, 又称功率因数角,（ 也是阻抗角、电压与电流的相位差）,大写,注意：通常铭牌数据或测量的功率均指有功功率。,单位:瓦（W）,2.7.1 交流电路中的功率,电阻元件：,电感元件：,电容元件：,各元件有功功率：,2.7.1 交流电路中的功率,3. 无功功率Q,用以衡量电路与电源能量交换的规模。,功率交换部分,单位：var,2.7.1 交流电路中的功率,电阻元件：,电感元件：,电容元件：,各元件无功功率：,2.7.1 交流电路中的功率,4. 视

3、在功率 S,单位：VA,注： 发电机、变压器等供电设备的额定视在功率 SNUN IN 称为额定容量，反映发电机、变压器可能提供的最大有功功率。,P、Q、S 都不是正弦量，不能用相量表示。,P、Q、S 的关系：,2.7.1 交流电路中的功率,阻抗三角形、电压三角形、功率三角形的关系,电压三角形的 UR、UX、U 同乘 I,阻抗三角形的 R、X、|Z| 同乘 I,得到电压三角形,得到功率三角形,（1） 电源设备的容量不能充分利用,若电源设备的容量：,则可输出的有功功率：,1、问题的提出,实际中电路与电源之间有能量互换，造成电路的功率因数较低，将产生两个问题。,2.7.2 功率因数的提高,相同的容量

4、下， 可以输出的有功功率P,（2）增加线路和发电机绕组的功率损耗,输电线路的损耗,若 I,电动机 空载 电动机 满载,日光灯 （R-L串联电路）,2. 功率因数cos 低的原因,日常生活中多为感性负载-如电动机、日光灯，其等效电路及相量关系如下图。,2.7.2 功率因数的提高,4、提高功率因数的措施:,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。,在感性负载两端并电容,3、提高功率因数的原则：,并联C,2.7.2 功率因数的提高,结论,并联电容C后：,(3) 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。,2.7.2 功率因数的提高,5. 并

5、联电容值的计算,相量图:,又由相量图可得：,即:,2.7.2 功率因数的提高,2.7.2 功率因数的提高,例1:,例题,求并C前后的线路电流,并C前:,可见 : cos 1时再继续提高，则所需电容值很大（不经济），所以一般不必提高到1。,并C后:,例题,例2:,电源的额定电流为：,例题,该电源供出的电流超过其额定电流。,（2）如将 提高到0.9后，电源提供的电流为：,该电源还有富裕的容量。即还有能力再带负载；所以提高电网功率因数后，将提高电源的利用率。,例题,作业2.22,解:(1),呈电容性。,呈电感性,功率因数补偿到什么程度？理论上可以补偿成以下三种情况:,功率因数补偿问题（1）,呈电阻性

6、,结论：在 角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容 容量更大，经济上不合算，所以一般工作在欠补偿状态。,感性（ 较小）,容性（ 较大）,C 较大,过补偿,欠补偿,功率因数补偿问题（1）,并联电容补偿后，总电路（R-L/C）的有功功率是否改变了？,定性说明：电路中电阻没有变，所以消耗的功率也不变。,功率因数补偿问题（2）,提高功率因数除并电容外，用其他方法行不行？,补偿后,R,L,C,功率因素补偿问题（3）,串电容功率因数可以提高，甚至可以补偿到1，但不可以这样做！ 原因是：在外加电压不变的情况下，负载得不到所需的额定工作电压。,R,L,C,功率因素补偿问题（3）,在相同体积下， 三相发电机输

7、出功率比单相发电机大； 在输送功率相等、 电压相同、 输电距离和线路损耗都相同的情况下，三相制输电比单相输电节省输电线材料， 输电成本低； 与单相电动机相比，三相电动机结构简单，价格低廉， 性能良好，维护使用方便。,广泛应用三相交流电路的原因， 是因为它具有以下优点：,2.9.1 三相电源,在两磁极中间，放一个线圈。,根据右手定则可知，线圈中产生感应电动势，其方向为由AX。,合理设计磁极形状，使磁通按正弦规律分布，线圈两端便可得到单相交流电动势。,单相交流电动势的产生,1. 三相电动势的产生,三相交流发电机的原理图,定子中放三个线圈：,三线圈空间位置 各差120o,转子装有磁极并以 的角速度旋转。三个 线圈中便产生三个单相电动势。,1. 三相电动势的产生,2. 对称三相电源的概念,由三个等幅值、同频率、相位依次相差120的交流电压源按一定方式连接而成。三个电源分别为A相、B相、C相。,三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。,通常三相交流电的相序按 A-B-C