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贵州电力职业技术学院. 项目 2. 单相正弦交流电路应用及测量. ☆. RL 串联电路电压测量. ☆. 正弦交流电路功率的测量. ☆. RC 串联电路电压测量. ☆. 功率因素的提高. ☆. ☆. 线圈参数的测量. RLC 串联电路的研究. ☆. 变压器同名端的判断. ☆. 电容参数的测量. 项目 2 、 1 : RL 串联电路电压测量. 贵州电力职业技术学院. 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. 返回. 民用电安全操作常识. 贵州电力职业技术学院.

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Presentation Transcript

贵州电力职业技术学院

项目2

单相正弦交流电路应用及测量

RL串联电路电压测量

正弦交流电路功率的测量

RC串联电路电压测量

功率因素的提高

线圈参数的测量

RLC串联电路的研究

变压器同名端的判断

电容参数的测量


2 1 rl
项目2、1:RL串联电路电压测量

贵州电力职业技术学院

  • 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

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民用电安全操作常识

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  • 非特殊情况,不能带电接触线路,否则可能有触电的危险

  • 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


贵州电力职业技术学院

  • 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

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工频正弦交流电

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初相角

最大值Um

周期T

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正弦交流电的三要素

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  • 最大值

  • 周期(频率)

  • 初相角

最大值

角频率

初相角

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测试电路

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  • 1200Ω电阻为两只15W白炽灯并联

  • 1.7H电感为日光灯振流器

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虚拟仿真测试结果

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EWB


实际接线测试

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贵州电力职业技术学院

分析测试结果并分小组讨论测试中的问题

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

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正弦交流电的有效值

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  • 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

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

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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”

电感元件与电阻元件存在不一样的特性

电感元件

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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

电感元件

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表示,N匝线圈产生的磁通称为自感磁链

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当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u—i选择为关联参考方向时

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  • 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

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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

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电感元件与电阻元件的不同之处 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

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  • 电阻满足欧姆定律,电感电压与电流的变化率成正比

  • 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

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测试波形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

测试电路

正弦交流电路中R和L的电压电流关系

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  • 电阻元件

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EWB


测试电路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

测试波形

贵州电力职业技术学院

  • 电感元件

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EWB


对比两元件的波形测试结果 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

贵州电力职业技术学院

  • 电压与电流是同频正弦量

  • 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

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正弦交流电路的相位关系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

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右面时,初相角为正值,φ>0

  • 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

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正弦量的相位差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

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 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

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  • 同相

  • 正交

  • 反相

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正弦交流电路中元件的电压电流关系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

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

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电阻元件欧姆定律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

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  • 有效值形式

  • 瞬时值形式

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电感元件欧姆定律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

贵州电力职业技术学院

  • 有效值形式

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

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


电阻元件瞬时功率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

电阻元件、电感元件的功率

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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

电阻元件总是在消耗功率,电阻元件是耗能元件


电感元件瞬时功率 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

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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


无功功率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Q

电感元件的无功功率

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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

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

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

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正弦量的相量表示法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

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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

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

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+j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

AAA

b

+1

0

a

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正弦量与相量的对应关系

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


+j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

AAA

b

+1

0

a

复数(相量)的运算

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沿正实轴逆时针转动的幅角为正

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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

复数(相量)的运算(加减运算)

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复数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(相量)的运算(乘除运算)

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  • 将复数划成极坐标形式,按模相乘(除)幅角相加(减)进行运算

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旋转因子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j的意义

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一个相量乘以j相当于在相量图上逆时针旋转了90度

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两个相量相加的相量图运算 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

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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

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两个相量相减的相量图运算 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

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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

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电阻元件的相量关系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

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电阻电压

相量形式的欧姆定律

相量形式

电阻电流

相量形式

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电感元件的相量关系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

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电感电流

相量形式的欧姆定律

相量形式

电感电压

相量形式

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贵州电力职业技术学院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

  • 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

※教学互动

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RL将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算串联电路的相量分析

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电流作为参考相量

两元件电压的相量之和等于总电压

电阻电压相量

电感电压相量

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贵州电力职业技术学院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

  • 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

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相量分析步骤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

  • 确定一个参考相量

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

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仿真电路参数计算 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

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电路图

相量图

测量表计只能测出有效值

相量运算

I=0.168(A)

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总电流实际接线测试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

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实测结果总结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

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运用相量分析方法,解释实测结果

实测中的发现

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2 2 rc
项目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2、2:RC串联电路电压测量

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  • 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

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指针式测量仪表的基本使用方法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

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  • 刻度盘的刻度是均匀分布

  • 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

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测试电路 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

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1200Ω电阻两只15W白炽灯并联

4.7uF电容用电容箱结合

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虚拟仿真测试结果 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

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EWB


实际接线测试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

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测试结果交流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

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与项目一进行对比找出其中的共同之处

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电容元件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

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  • 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

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

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电容元件的储能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

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  • 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

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对比电容与电感的特性,概栝两个元件的特性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

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10Ω将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算电阻为电流测试取样电阻

电容电压相位滞后电流相位

正弦交流电中的电容元件

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电压与电流是同频正弦量

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EWB


相量欧姆定律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

称为容抗

有效值欧姆定律

电容元件的电压电流关系

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以电压的为参考正弦量

相量形式

电容电流

相量形式

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电容的无功功率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Q

电容元件的功率

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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

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


交流电路中电容特性 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

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  • 电容元件电压滞后电流

  • 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

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分析计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RC电路

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实际接线测试电流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

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电阻的复阻抗和复导纳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

电容的复阻抗和复导纳

电感的复阻抗和复导纳

复阻抗与复导纳

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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

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串联电路的阻抗三角形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

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贵州电力职业技术学院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

相量分析方法总结交流

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项目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2、3:线圈参数的测量

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  • 能够正确进行线圈参数测量

  • 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

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线圈的等效电路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

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等效电感

等效电阻

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提示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

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

◇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

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根据测量数据计算线圈参数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

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测试方法一 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

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EWB


直流测试计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

交流测试计算

虚拟测试计算过程

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测试方法二 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

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串联一个阻值已知的电阻 ,进行测量

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EWB


联立两式可求解 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

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虚拟测试计算过程

利用(电压)阻抗三角形进行算

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将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算讨论】

贵州电力职业技术学院

  • 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?

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项目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2、4:电容参数的测量

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  • 能够正确进行电容参数测量

  • 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

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电容的等效电路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

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漏电电阻

等效电容

实测电路

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提示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

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

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◇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

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根据测量数据计算电容参数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

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虚拟测试方法一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

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其中 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

角称为导纳角

虚拟测试计算过程

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并联电路分析

直流计算

并联电路以电压作为参考相量

交流计算

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根据 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

阻抗并联电路参数的计算

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实际参数

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将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算讨论】

贵州电力职业技术学院

  • 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

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项目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2、5:正弦交流电路功率的测量

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  • 测量单相正弦交流电路的功率

  • 功率表的运用

  • 强电操作安全习惯的养成

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线圈接线的两种类型 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

功率表的使用

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功率表符号

功率表接线端子

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大电流量程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

小电流量程

量程选择

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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

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功率表的读数 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

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电压量程

电流量程

满刻度格数

实测刻度格数

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正弦交流电路功率的测量 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

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测量一:三盏白炽灯并联电路的功率

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正弦交流电路功率的测量 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

测量电路

实际接线测量

测量二:振流器和三盏白炽灯并联后的串联电路功率

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将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算讨论】

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  • 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

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有功功率、无功功率和视在功率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

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设电压超前电流φ角

电路吸收的功率

含有LC的电路

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有功功率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

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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

无源电路的阻抗角,取决于电源频率和电路参数

功率因素角

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无功功率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

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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

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电阻元件 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

电感元件

电容元件

视在功率

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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

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有功分量与无功分量 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

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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

电压的无功分量

电流的无功分量

电压的有功分量

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功率因素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

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

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

在不增加发电设备的前提下,多输出有功功率300KW

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。

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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

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项目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2、6:功率因素的提高

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  • 掌握日光灯照明线路接线

  • 掌握功率表接线

  • 强电操作安全习惯的养成

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日光灯电路 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

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测试电路

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实际接线测试电流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

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提高功率因素,可有效降低端口电流

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相量分析 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

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电压作为参考相量

感性电路电流滞后电压φ角

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

电阻(灯管)电压与电流同相

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

电感(振流器)电压超前电流 而且

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贵州电力职业技术学院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

  • 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

测试电路

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实际测试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

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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

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将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算讨论】

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  • 电容容量的大小与功率因素之间的关系

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补偿后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

功率因素得到了有效的提高

功率因素提高的相量分析

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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

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并联电容的容值 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

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电力工程中,补偿设备以容量为其主要数据

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欠补偿是将功率因素提高但仍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

过补偿是将功率因素提高但仍

电路仍呈感性

电路呈容性

无功补偿的类型

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  • 欠补偿

利用电容器提高感性电路的功能称为无功补偿

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

  • 全补偿

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

全补偿是将功率因素提高到1

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

  • 过补偿

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复功率 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

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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

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2 7 rlc
项目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2、7:RLC串联电路的研究

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  • RLC串联电路元件电压测量

  • RLC串联电路谐振电路研究

  • 强电操作安全习惯的养成

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测试电路 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

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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

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将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算讨论】

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用已学习过的知识分析测试结果

为什么有些元件电压可能接近或大于电源电压

为什么串联元件电压和不等于总电压

电容电压与电感电压之差等于多少

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虚拟测试 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

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相量分析 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

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感抗电压大于容抗电压

容抗电压大于感抗电压

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

XC>XL,X<0,UL<UC,阻抗角φ<0,电流超前电压,电路呈容性

XL>XC,X>0,UL>UC,阻抗角φ>0,电压超前电流,电路呈感性

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电路的谐振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

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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

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贵州电力职业技术学院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

当发生谐振

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


串联谐振特点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

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  • 电阻电压等于电源电压

  • 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

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贵州电力职业技术学院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

串联谐振时

各元件电压

其中

特征阻抗

品质因素

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

电力输电线路等效电路

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项目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2、8:变压器同名端的判断

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  • 单相变压器同名端判断

  • 磁路基本知识

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变压器的基本结构 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

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变压器的原付边电压关系

其中n称为变压器的变比

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磁路的相关知识 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

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铁磁材料是指由铁、钴、镍及其氧化物等组成的导磁的材料

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磁力线 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

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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

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铁磁物质的磁化过程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

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磁饱和

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磁路的欧姆定理 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

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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

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交流线圈 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

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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,由于磁饱和的问题,铁芯线圈流过的电流是尖顶波

铁芯线圈的电压(电流)发生畸变,对电力系统的设备造成一定的影响

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铁芯线圈的测试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

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分别测试线圈中有无铁芯时的电流值

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将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算讨论】

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进一步分析线圈有无铁芯其电感量的变化情况

运用磁路欧姆定律分析测试结果

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铝芯线圈的测试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

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分别测试线圈中有无铝芯时的电流值

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铁芯线圈的损耗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

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  • 磁滞损耗

由于导磁材料的磁滞特性而产生,当工作频率越高,其损耗就越大

  • 涡流损耗

交变的磁通穿过金属材料时在金属上产生感应电压,并形成环状电流

产生电能损耗

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将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算讨论】

贵州电力职业技术学院

运用所学知识分析为什么铝芯、铁芯会发热?

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互感系数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

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互感现象与自感现象类似,不同之处仅在于产生感生电压的线圈不同。互感电压在另外的线圈上产生。因此互感系数与自感系数有相同的量纲

互感系数与线圈的匝数数,几何尺寸、周围媒质的性质及两线圈的位置有关,当媒质为铁磁物质时,M为非线性参数 。可以证明:M=M12=M21


耦合系数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

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线圈的相对位置不同,耦合的程度也不一样,为反映两线圈磁耦合的紧密程度

弱耦合

强耦合

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互感电压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

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互感电压与磁链的变化率成正比,其比例系数为M

当外加正弦交流电时


互感线圈的同名端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

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区分绕向不同的线圈所产生的感应电压方向

当两个线圈流入电流所产生的磁通方向相同时,两个线圈流入电流的端子就是同名端。用“*”或“+”表示

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同名端的判断方法 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

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直流判别法

交流判别法

当开关合上瞬间,若电压表指针正偏,说明流进电流的1端和接电压表正极的3端是同名端

将两个互感线圈各一端相连,测量另外两未连接端的端电压,左图中电压表电压高于电源电压,表明两连接端为非同名端,右图中电压表电压低于电源电压,表明两连接端为同名端

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实际接线测试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

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测试变压器的同名端

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将复数化成直角坐标形式,按实部和虚部分别相加(减)进行运算讨论】

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对比两种测试方法,说明它们在实际中的应用范围

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具有互感的线圈串联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

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顺向串联

成向量形式

等效电感

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贵州电力职业技术学院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

逆向串联

向量形式

等效电感

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谢谢!


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