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第 七 讲

第 七 讲. 1 、熟练正弦交流电路中的功率计算； 2 、掌握三相电源的概念。. 本次课教学要求. 重点 1 、 功率因素的提高 ； 2 、 三相电源的联接 。. 难点. 问题回顾： 一、阻抗电路中的功率. 瞬时功率：电路元件在任一时刻吸收或发出的 功率。. 关于交流电路功率的概念. 平均功率： 瞬时功率在一个周期内的平均值。. 设：. +. +. R. _. +. L. _. +. C. _. _. 一、阻抗电路中的功率. 1 、瞬时功率. 耗能元件上的瞬时功率. 储能元件上的瞬时功率.

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第 七 讲

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  1. 第 七 讲

  2. 1、熟练正弦交流电路中的功率计算； 2、掌握三相电源的概念。 本次课教学要求 重点 1、功率因素的提高； 2、三相电源的联接。 难点

  3. 问题回顾： 一、阻抗电路中的功率 瞬时功率：电路元件在任一时刻吸收或发出的 功率。 关于交流电路功率的概念 平均功率：瞬时功率在一个周期内的平均值。

  4. 设： + + R _ + L _ + C _ _ 一、阻抗电路中的功率 1、瞬时功率 耗能元件上的瞬时功率 储能元件上的瞬时功率 在每一瞬间,电源提供的功率一部分被耗能元件消耗掉,一部分与储能元件进行能量交换。

  5. cos称为功率因数，用来衡量对电源的利用程度。cos称为功率因数，用来衡量对电源的利用程度。 电阻消耗的电能 一、阻抗电路中的功率（续） 单位: W 2、平均功率 总电压 总电流 u 与 i的夹角 根据电压三角形可得：

  6. 电感和电容与电源之间的能量互换 一、阻抗电路中的功率（续） 根据电压三角形可得： 单位：var 3、无功功率 总电压 总电流 u 与 i的夹角

  7. P、Q、S都不是正弦量，不能用相量表示。 一、阻抗电路中的功率（续） 电路中总电压与总电流有效值的乘积。 单位：V·A 注： SN＝UN IN 称为发电机、变压器 等供电设备的容量，可用来衡量发电机、变压器可能提供的最大有功功率。 4、视在功率

  8. S Q P R 阻抗三角形、电压三角形、功率三角形 将电压三角形的有效值同除I得到阻抗三角形 将电压三角形的有效值同乘I得到功率三角形

  9. 二、一般正弦交流电路的解题步骤 在正弦交流电路中，若正弦量用相量表示，电路参数用复数阻抗表示，则直流电路中介绍的基本定律、公式、分析方法都能用。具体步骤如下： 1、据原电路图画出相量模型图（电路结构不变） 2、根据相量模型列出相量方程式或画相量图 3、用复数符号法或相量图求解 4、将结果变换成要求的形式

  10. i R u L I COS  其中消耗的有功功率为：  希望将 COS  提高 P = PR = UICOS  当U、P一定时，  2.7 功率因数的提高 问题的提出：日常生活中很多负载为感性的， 其等效电路及相量关系如下图。

  11. 功率因数 和电路参数的关系 i 负 载 u 由负载性质决定。与电路的参数 和频率有关，与电路的电压、电流无关。 说明： R Z

  12. 例 供电局一般要求用户的， 否则受处罚。 40W白炽灯 发电与供电 设备的容量 要求较大 40W日光灯

  13. 常用电路的功率因数 纯电阻电路 纯电感电路或 纯电容电路 R-L-C串联电路 电动机 空载 满载 日光灯 （R-L-C串联电路）

  14. i R u L C 提高功率因数的原则： 必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压U和负载的有功功率P不变。 提高功率因数的措施: 并电容

  15. i R iC u L iRL C 并联电容值的计算 设原电路的功率因数为 cos L，要求补偿到 cos 须并联多大电容？（设 U、P、 为已知）

  16. 由相量图可知： 代入上式 分析依据：补偿前后 P、U 不变。

  17. i R C u L P=40W，U=220V，f=50Hz，cosL=0.5， cos=1 并联电容C=4.5F 并联电容前I=0.36A 并联电容后I=0.18A

  18. 功率因素补偿问题（一） 问题与讨论 呈电感性 呈电阻性 呈电容性。 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:

  19. 一般情况下很难做到完全补偿 （即： ） 功率因数补偿成感性好，还是容性好？   感性（ 较小） 容性（ 较大） 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。 C较大  欠补偿 过补偿

  20. 让线圈以 的速度顺时 N 针旋转。  e S A X 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。 §2.8 三相交流电源 一、 三相电动势的产生 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，其方向由AX。

  21. 单相发电机原理示意图

  22. 铁心（作为导磁路经） 匝数相同 三相绕组 发电机结构 空间排列互差120 定子 A 定子 • S 转子 Y Z 转子 • • + - N B C X 2.8 三相电源 三相发电机的组成 : 直流励磁的电磁铁

  23. A B C (首端) + + + 定子 A – – – eB eA eC • (尾端) X Y Z S Y Z 转子 • • + - _ N + B C e e _ X + • A X 2.8 三相电源 一、三相电动势的产生及描述 1、工作原理 动磁生电，感生电流的磁场力图维持原磁场分布状态。 三相绕组示意图 图a 三相交流发电机示意图 图b 定子绕组及其电动势

  24. 三相发电机的定子绕组和转子

  25. 三相发电机原理

  26. （2）相量表达式 2、三相电动势的描述（1）瞬时表示式

  27. （4）波形图 . EC e eA eB eC 120° . EA 120° 120° 240° 360° 120° 0  2 . EB （3）相量图

  28. 正（顺）相序和负（逆）相序 e e eA eA eC eB eB eC 120° 120° 240° 240° 360° 360° 0 0   2 2 3、相序 三相交流电到达正最大值的顺序称为相序。 负相序：A-C-B 正相序：A-B-C

  29. 1、连接方式 A X N Z Y B C 二、 三相电源的星形连接

  30. A （火线） X （中线） Z N Y （火线） B C （火线） A B C 火线（相线、端线）: 三相四线 制供电 中线（零线）：N

  31. A N B C 120 120 120 2. 三相电源星形接法的两组电压 相电压：火线对零线间的电压。 UP代表电源相电压的有效值 三个相电压是对称的

  32. A N B C 注意规定的 正方向 线电压：火线间的电压。

  33. 30 线电压和相电压的关系：

  34. 三个线电压也是对称的：大小相等，为相电压的 倍，相位领先对应的相电压30°，互成120°相位差。 同理：

  35. ---为电源的相电压 ---为电源的线电压 在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为 线电压与相电压的通用关系表达式：

  36. 三、三相电源的三角形连接 A A Z • X B C B • • Y C 特点：线电压=相电压

  37. • + - E + E - E 短路 + – • • - + E A 问题讨论 Z • 三个电源串接 能否造成短路？ 直流电源行吗？ 直流电源串接不行， 三相交流电源可以， 为什么？ X B C • • Y

  38. A Z • X B C • • Y Em 三相交流电源中三个 电源可以串接的原因 在于： 三个电源的电压任何瞬间相加均为零。

  39. 课外作业 P62. 2-13，2-14 END

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