物理學(xué)大二電工PPT課件

1、2sin()2sin()puiUtItcos (1-cos2)sinsin2UItUIt1) 1) 瞬時(shí)功率瞬時(shí)功率有功分量有功分量無(wú)功分量無(wú)功分量)cos()cos(21sinsinsinsincoscos)cos()cos()2cos(tUI)cos()2sin(sin)2cos(costtUI第1頁(yè)/共25頁(yè)電阻：電阻：電容：電容：電感：電感：0(1-cos2)RRpU Ito90sin2CCpU It o90sin2LLpU It)2sin(sin)2cos(1 costUItUIp2)2)有功功率有功功率 又稱為平均功率又稱為平均功率第2頁(yè)/共25頁(yè)01dTPp tT01cos (1

2、-cos2)sinsin2dTUItUIttTcosUI反應(yīng)了元件從電源吸收的功率情況。反應(yīng)了元件從電源吸收的功率情況。單位：瓦（單位：瓦（W）或千瓦（）或千瓦（kW)電阻：電阻：0電容：電容：電感：電感：o90 o90RRPU I0CP 0LP 吸收功率吸收功率充電時(shí)吸收，充電時(shí)吸收，放電時(shí)釋放放電時(shí)釋放電能和磁能相轉(zhuǎn)換電能和磁能相轉(zhuǎn)換第3頁(yè)/共25頁(yè)sinQUI3) 無(wú)功功率無(wú)功功率單位：乏單位：乏(var)或千乏或千乏(kvar)。 將將 時(shí)的瞬時(shí)功率的無(wú)功分量，時(shí)的瞬時(shí)功率的無(wú)功分量，稱為二端網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率。用來(lái)衡量能量交換的大小稱為二端網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功功率。用來(lái)衡量能量交換的大小 48tt

3、Tcos (1-cos2)sinsin2pUItUIt電容：電容：電感：電感：o90 o90CQUI LQUI吸收無(wú)功功率吸收無(wú)功功率釋放無(wú)功功率釋放無(wú)功功率電阻：電阻：00RQ 第4頁(yè)/共25頁(yè)2、視在功率、視在功率 二端網(wǎng)絡(luò)兩端電壓有效值和電流有效值的乘積稱為視在功率，用S表示，即： 為區(qū)別于有功功率和無(wú)功功率，為區(qū)別于有功功率和無(wú)功功率，把視在功率單位定為伏安把視在功率單位定為伏安(V A)，數(shù)值較大，數(shù)值較大的用千伏安的用千伏安(kV A)表示。表示。SUI第5頁(yè)/共25頁(yè)視在功率這個(gè)概念也有它的實(shí)用意視在功率這個(gè)概念也有它的實(shí)用意義義 電源(發(fā)電機(jī)、變壓器等)在銘牌上都標(biāo)出它的輸出電

4、壓和輸出電流的額定值（所謂輸出電流額定值是指電源可能供給的最大電流）。這就是說(shuō)，電源的視在功率是給定的，至于輸出的有功功率，不取決于電源本身，而是取決于和電源相連的二端網(wǎng)絡(luò)。 因此，視在功率可作為描寫(xiě)電源特征的物理量之一。電源的視在功率也稱為電源的容量。第6頁(yè)/共25頁(yè)2siniIt2sin()uUtcos (1-cos2)sinsin2pUItUItsinQUIcosPUI22SUIPQ3、功率因數(shù)、功率因數(shù)cosPScosPS-功率因數(shù)功率因數(shù)第7頁(yè)/共25頁(yè)00對(duì)于電感性電路：對(duì)于電感性電路：對(duì)于電容性電路：對(duì)于電容性電路：0對(duì)于純電阻電路：對(duì)于純電阻電路：sin0QUIsin0Q UI

5、吸收無(wú)功功率吸收無(wú)功功率釋放無(wú)功功率釋放無(wú)功功率cos0：相位差，阻抗角，功率因數(shù)角：相位差，阻抗角，功率因數(shù)角第8頁(yè)/共25頁(yè) 本身本身不能體現(xiàn)電路的性質(zhì)，因此，不能體現(xiàn)電路的性質(zhì)，因此，習(xí)慣上在功率因數(shù)后面加上落后或習(xí)慣上在功率因數(shù)后面加上落后或超前，超前，例如功率因數(shù)例如功率因數(shù)0.8（落后），所謂落后（超前），是指（落后），所謂落后（超前），是指電流落后（超電流落后（超前）于電壓前）于電壓。 功率因數(shù)是一個(gè)很重要的概念。功率因數(shù)是一個(gè)很重要的概念。它既反映了二端網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，也涉及到它既反映了二端網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)，也涉及到電源設(shè)備的電源設(shè)備的“利用率利用率”。第9頁(yè)/共25頁(yè) 若功率因數(shù)為1，

6、表示二端網(wǎng)絡(luò)和電源之間不存在能量互換，這時(shí)，有功功率等于視在功率，電源得到充分利用。 若功率因數(shù)小于，電路和電源之間出現(xiàn)能量互換，這時(shí)，有功功率小于視在功率，電源的利用率降低。第10頁(yè)/共25頁(yè)12000V ASUI602337ooocos12000cos379600WoPSsin12000sin377200varoQS已知已知j60120e,oU j23100eoI 求：有功功率和無(wú)功功率。求：有功功率和無(wú)功功率。例：例：解：解：第11頁(yè)/共25頁(yè)功率因數(shù)功率因數(shù)cos ：對(duì)電源利用程度的衡量對(duì)電源利用程度的衡量。 的的意義：意義：電壓與電流的相位差，阻抗角。電壓與電流的相位差，阻抗角。jZ

7、RX2.10 提高負(fù)載功率因數(shù)的意義和方法提高負(fù)載功率因數(shù)的意義和方法+U-ZIZRXUIIU/一、無(wú)功功率引起的問(wèn)題一、無(wú)功功率引起的問(wèn)題第12頁(yè)/共25頁(yè)sinQUIcos1時(shí)，電路中發(fā)生能量互換，出現(xiàn)時(shí)，電路中發(fā)生能量互換，出現(xiàn)無(wú)功無(wú)功功率功率,這樣引起兩個(gè)問(wèn)題。這樣引起兩個(gè)問(wèn)題。1. 電源設(shè)備的容量不能充分利用電源設(shè)備的容量不能充分利用NNN1000kV ASUI若若 ，則電源可發(fā)出的有功功率為：，則電源可發(fā)出的有功功率為： cos1NNcos1000kWPU I無(wú)需提供無(wú)功功率。無(wú)需提供無(wú)功功率。第13頁(yè)/共25頁(yè)若若 ，則電源可發(fā)出的有功功率為：，則電源可發(fā)出的有功功率為： cos

8、0.6NNsin800kvarQU I電源需提供的無(wú)功功率為電源需提供的無(wú)功功率為:NNcos600kWPU I 提高提高 可使發(fā)電設(shè)備的容量充分利用?？墒拱l(fā)電設(shè)備的容量充分利用。cos第14頁(yè)/共25頁(yè)2. 增加線路和發(fā)電機(jī)繞組的功率損耗增加線路和發(fā)電機(jī)繞組的功率損耗(費(fèi)電費(fèi)電) 提高電網(wǎng)的功率因數(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)提高電網(wǎng)的功率因數(shù)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì) 的發(fā)展有重要的意義。的發(fā)展有重要的意義。設(shè)輸電線和發(fā)電機(jī)繞組的電阻為設(shè)輸電線和發(fā)電機(jī)繞組的電阻為r :要求要求:(、定值定值）時(shí)）時(shí)cosP UIcosPIU2PI r 提高提高 可減小線路和發(fā)電機(jī)繞組的損耗可減小線路和發(fā)電機(jī)繞組的損耗cos(導(dǎo)線截面積導(dǎo)線

9、截面積)IS第15頁(yè)/共25頁(yè)+U-RLXI+RU-+-LU感性負(fù)載等效電路感性負(fù)載等效電路400.182 A220PIU40W、220V白熾燈，白熾燈， cos1例例cosPU I400.364 Acos2200.5PIU40W40W、220V220V日光燈日光燈 cos0.5 供電局一般要求用戶的供電局一般要求用戶的 否則會(huì)受處罰。否則會(huì)受處罰。 cos0.85IURULU相量圖相量圖arctgLXRcos第16頁(yè)/共25頁(yè) 必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。即：即：加至加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變。不變。 1. 提高功率因數(shù)的

10、原則：提高功率因數(shù)的原則：2. 提高功率因數(shù)的措施提高功率因數(shù)的措施:U在感性負(fù)載兩端并電容在感性負(fù)載兩端并電容CIC1II+U-RLXI+1ICI二、功率因數(shù)的提高UIURLU第17頁(yè)/共25頁(yè)并聯(lián)電容并聯(lián)電容C后：后：1) 原感性支路的工作狀態(tài)不變。原感性支路的工作狀態(tài)不變。cos不變不變;感性支路的功率因數(shù)感性支路的功率因數(shù)2) 電路總的有功功率不變。電路總的有功功率不變。因?yàn)殡娐分须娮铔](méi)有變，因?yàn)殡娐分须娮铔](méi)有變，所以消耗的功率也不變。所以消耗的功率也不變。不變。不變。感性支路的電流感性支路的電流1IU1IICICIC+U-RLXI+1IcosIS3) 電路總的視在功率下降。電路總的視

11、在功率下降。第18頁(yè)/共25頁(yè)3. 并聯(lián)電容值的計(jì)算并聯(lián)電容值的計(jì)算由相量圖可得：由相量圖可得：1sinsinCIIICCUIUCX即即: :1sinsinUCII2(tantan)PCUsinsincoscosPPU CUUU1IICICIC+U-RLXI+1I第19頁(yè)/共25頁(yè)例例1：解：解：(1)3210 10(tan53tan18 )656 F314 220C 一感性負(fù)載，功率一感性負(fù)載，功率P=10kW, cos =0.6 ,接在電壓接在電壓U = 220V , = 50Hz的電的電源上源上。1)1)如將功率因數(shù)提高到如將功率因數(shù)提高到0.950.95，需要并多大，需要并多大 的電容

12、的電容C C，求并，求并C C前后的線路的電流。前后的線路的電流。2）如將）如將cos 從從0.95提高到提高到1，試問(wèn)還需并，試問(wèn)還需并 多大的電容多大的電容C。2(tantan)PCU第20頁(yè)/共25頁(yè)并并C前前:3110 1075.6Acos220 0.6PIU3210 10(tan18tan0 )213.8 F314 220C 可見(jiàn)：可見(jiàn)：coscos 1 1時(shí)再繼續(xù)提高，則所需電容值很大（不經(jīng)濟(jì)），時(shí)再繼續(xù)提高，則所需電容值很大（不經(jīng)濟(jì)），一般不必提一般不必提高到高到1 1。310 1047.8Acos220 0.95PIU并并C后后:(2)從從0.95到到1時(shí)所需增加的電容值時(shí)所需增加的電容值cos第21頁(yè)/共25頁(yè)電源提供的電流為：電源提供的電流為：36 1054.54Acos220 0.5PIU解：解：1)電源的額定電流為：電源的額定電流為：例例2：已知電源已知電源UN=220V, =50Hz，SN=10kVA，感性負(fù)載感性負(fù)載PN=6kW, UN=220V，cos N=0.5 。1) 該電源供出的電流是否超過(guò)其額定電流？該電源供出的電流是否超過(guò)其額定電流？2) 如并聯(lián)電容將如并聯(lián)電容將cos 提高到提高到0.9，電源是否，電源是否 還有富裕的容量？還有富裕的容量？3NNN10 1045.45A220SIU第22頁(yè)/共25頁(yè)2）如將）如將 提到提到0.