交流電路-功率詳解課件

交流電路功率1單一參數(shù)電路的功率2R-L-C正弦交流電路中的功率3提高功率因數(shù)交流電路功率1單一參數(shù)電路的功率單一參數(shù)電路的功率-電阻電阻元件p總是大于等于零，純消耗元件。單一參數(shù)電路的功率-電阻電阻元件p總是大于等于零，純消耗元件單一參數(shù)電路的功率-電阻1）瞬時(shí)功率電阻中某一時(shí)刻消耗的電功率叫做瞬時(shí)功率，它等于電壓u與電流i瞬時(shí)值的乘積，并用小寫(xiě)字母p表示。單一參數(shù)電路的功率-電阻1）瞬時(shí)功率電阻中某一時(shí)刻消單一參數(shù)電路的功率-電阻2）有功功率（平均功率)圖4.17電阻元件瞬時(shí)功率的波形圖工程中常用瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值表示功率，稱(chēng)為平均功率,也叫有功功率，用大寫(xiě)字母P表示。由圖所見(jiàn)：表達(dá)方式與直流電路中電阻功率的形式相同，但式中的U、I不是直流電壓、電流，而是正弦交流電的有效值。

單一參數(shù)電路的功率-電阻2）有功功率（平均功率)圖4.17單一參數(shù)電路的功率-電感1）瞬時(shí)功率電感上的電壓與電流相位差90度，相乘后，一部分時(shí)間吸收功率，一部分時(shí)間放出功率，平均功率為零。單一參數(shù)電路的功率-電感1）瞬時(shí)功率電感上的電壓與單一參數(shù)電路的功率-電感1）瞬時(shí)功率電感上的電壓與電流相位差90度，相乘后，一部分時(shí)間吸收功率，一部分時(shí)間放出功率，平均功率為零。單一參數(shù)電路的功率-電感1）瞬時(shí)功率電感上的電壓與單一參數(shù)電路的功率-電感2）有功功率（平均功率）純電感條件下電路中僅有能量的交換而沒(méi)有能量的損耗。為了表示能量交換的規(guī)模大小，將電感瞬時(shí)功率的最大值定義為電感的無(wú)功功率，用QL表示。QL的基本單位是乏（var）。

3）無(wú)功功率單一參數(shù)電路的功率-電感2）有功功率（平均功率）純單一參數(shù)電路的功率-電容1）瞬時(shí)功率電容上的電壓與電流相位差90度，相乘后，一部分時(shí)間吸收功率，一部分時(shí)間放出功率，平均功率為零。單一參數(shù)電路的功率-電容1）瞬時(shí)功率電容上的電壓與單一參數(shù)電路的功率-電容2）平均功率純電容條件下電路中僅有能量的交換而沒(méi)有能量的損耗。為了表示能量交換的規(guī)模大小，將電容瞬時(shí)功率的最大值定義為電感的無(wú)功功率，用QC表示。3）無(wú)功功率單一參數(shù)電路的功率-電容2）平均功率純電容條件下電R-L-C正弦電路中的功率：電類(lèi)設(shè)備總是要提供或吸收功率的。如一盞白熾燈的功率為60W，某臺(tái)變壓器提供的容量為250kVA，某臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率為2.5kW，等等。電力系統(tǒng)中的負(fù)載大多是呈感性的。這類(lèi)負(fù)載不單只消耗電網(wǎng)能量，還要占用電網(wǎng)能量，這是我們所不希望的。日光燈負(fù)載內(nèi)帶有電容器就是為了減小感性負(fù)載占用電網(wǎng)的能量。這種利用電容來(lái)達(dá)到減小占用電網(wǎng)能量的方法稱(chēng)為無(wú)功補(bǔ)償，也就是后面我們提到的提高功率因數(shù)。R-L-C正弦電路中的功率：電類(lèi)設(shè)備總是要提供R-L-C正弦交流電路中的功率對(duì)一般的正弦電路，電流、電壓不會(huì)相位差90度，或同相（0度），設(shè)電流電壓關(guān)系如下：對(duì)電容性電路來(lái)說(shuō)（如電阻電容串聯(lián)），電流超前電壓，-90O<φ<0O；對(duì)電感性電路來(lái)說(shuō)，90O>φ>0O。R-L-C正弦交流電路中的功率對(duì)一般的正弦電路，R-L-C正弦交流電路中的功率1）瞬時(shí)功率2）有功功率（平均功率）即電阻上消耗的功率功率因數(shù)，取決于電路阻抗角。，為純電容或純電感；，為純電阻。

R-L-C正弦交流電路中的功率1）瞬時(shí)功率2）有功功率（平均3）無(wú)功功率（即電容或電感與電源之間交換的功率）4）視在功率用額定電壓與額定電流的乘積來(lái)表示視在功率，即

S=UI

視在功率常用來(lái)表示電器設(shè)備的容量，其單位為伏安。R-L-C正弦交流電路中的功率3）無(wú)功功率（即電容或電感與電源之間交換的功率）4）視在功率將交流電路表示電壓間關(guān)系的電壓三角形的各邊乘以電流I即成為功率三角形，如圖所示。P、Q、S三者之間的關(guān)系：R-L-C正弦交流電路中的功率5）功率三角形將交流電路表示電壓間關(guān)系的電壓三角形的各邊乘以電流

已知電阻R=30Ω，電感L=328mH，電容C=40μF，串聯(lián)后接到電壓的電源上。求電路的P、Q和S。R-L-C正弦交流電路中的功率已知電阻R=30Ω，電感L=328mH，電容C電路的阻抗解：電壓相量因此電流相量為電路的平均功率電路的無(wú)功功率電路的視在功率由上可見(jiàn)，>0，電壓超前電流，因此電路為感性。

電路的阻抗解：電壓相量因此電流相量為電路的平均功率電路的無(wú)功提高功率因數(shù)

有功功率：實(shí)際用去的功率單位：（W）無(wú)功功率：沒(méi)有實(shí)際消耗，與電源交換的功率單位：（Var）視在功率：電源提供的功率單位：(VA)功率因數(shù)：有功功率/視在功率提高功率因數(shù)有功功率：實(shí)際用去的功率單位：（W）

在生產(chǎn)和生活中使用的電氣設(shè)備大多屬于感性負(fù)載，它們的功率因數(shù)都較低。變壓器容量1000kVA，cos=1時(shí)能提供1000kW的有功功率，而在cos=0.7時(shí)則只能提供700kW的有功功率。提高功率因數(shù)的意義：

1)使發(fā)電設(shè)備容量得到充分利用。

2)減小輸電線路上的損耗。

提高功率因數(shù)

在生產(chǎn)和生活中使用的電氣設(shè)備大多屬于感性負(fù)載，提高功率因數(shù)

水電財(cái)字第215號(hào)文件1983年12月2日功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：0.90，適用于160千伏安以上的高壓供電用戶(hù)功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：0.85，適用于100千伏安以上的其他工業(yè)用戶(hù)……

電容與電感吸收和放出功率的時(shí)間恰好相反，所以，對(duì)常見(jiàn)感性電路(包括變壓器、電動(dòng)機(jī)、鎮(zhèn)流器)，用電容去提高功率因數(shù)。提高功率因數(shù)水電財(cái)字第215號(hào)文件1983年12月2日提高功率因數(shù)問(wèn)：串聯(lián)電容還是并聯(lián)電容好？電容電感提高功率因數(shù)問(wèn)：串聯(lián)電容還是并聯(lián)電容好？電容電感常用的方法是在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)電容器。（不改變?cè)?fù)載電路）提高功率因數(shù)的方法常用的方法是在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)電容器。（不改變?cè)诟行载?fù)載RL支路上并聯(lián)電容器C后，流過(guò)負(fù)載支路的電流、負(fù)載本身的功率因數(shù)及電路中消耗的有功功率也不變。即保持不變但總電壓u與總電流i的相位差減小了，總功率因數(shù)cos增大了。其次，由相量圖可見(jiàn)，并聯(lián)電容器以后線路電流也減小了，因而減小了輸電線上的功率損耗。提高功率因數(shù)在感性負(fù)載RL支路上并聯(lián)電容器C后，流過(guò)負(fù)載支路的電流有一電感性負(fù)載，其功率P＝10kW，功率因數(shù)，接在電壓U＝220V的電源上，電源頻率f＝50Hz。

(1)如要將功率因數(shù)提高到，試求與負(fù)載并聯(lián)的電容器的電容值和電容器并聯(lián)前后的線路電流。(2)如要將功率因數(shù)從0.95再提高到1，試問(wèn)并聯(lián)電容器的電容值還需增加多少?提高功率因數(shù)有一電感性負(fù)載，其功率P＝10kW，功率因數(shù)解:計(jì)算并聯(lián)電容器的電容值，可從相量圖導(dǎo)出一個(gè)公式。

又因

所以

由此得

提高功率因數(shù)解:計(jì)算并聯(lián)電容器的電容值，可從相量圖導(dǎo)出一個(gè)公式。又因此所需電容值為電容并聯(lián)前的線路電流（負(fù)載電流）為

并聯(lián)電容后的線路電流為（2）如要將功率因數(shù)由0.95再提高到1，則需要增加的電容值為因此所需電容值為電容并聯(lián)前的線路電流（負(fù)載電流）為并聯(lián)電容實(shí)驗(yàn)電路：實(shí)驗(yàn)電路：實(shí)驗(yàn)電路：日光燈管：日光燈管內(nèi)壁涂有一層熒光粉薄膜，在日光燈管的兩端裝有鎢絲，日光燈管內(nèi)抽成真空后，充有一定量的惰性氣體和少量的水銀蒸汽。惰性氣體有利日光燈的啟動(dòng)，水銀蒸汽為主要的導(dǎo)電材料，在放電時(shí)產(chǎn)生紫外線激發(fā)日光燈管內(nèi)壁的熒光粉轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光。實(shí)驗(yàn)電路：日光燈管：日光燈管內(nèi)壁涂有一層熒光粉薄膜，在日光燈實(shí)驗(yàn)電路：?jiǎn)⑤x器：?jiǎn)⑤x器主要由輝光放電管和電容器組成。其中輝光放電管內(nèi)部的倒U形雙金屬片（動(dòng)觸片）是由兩種熱膨脹系數(shù)不同的金屬片組成；小容量的電容器，可以防止啟輝器動(dòng)、靜觸片斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的火花燒壞觸片。鎮(zhèn)流器：鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶有鐵心的電感線圈。它與啟輝器配合產(chǎn)生瞬間高電壓使日光燈管導(dǎo)通，激發(fā)熒光粉發(fā)光，還可以限制和穩(wěn)定電路的工作電流。實(shí)驗(yàn)電路：?jiǎn)⑤x器：?jiǎn)⑤x器主要由輝光放電管和電容器組成。其中輝實(shí)驗(yàn)電路：日光燈的工作原理通電后，電壓全部加在啟輝器兩端，使輝光放電管放電，放電的熱量使動(dòng)觸片受熱膨脹伸直，與靜觸片接通。于是，日光燈管兩端的燈絲、觸片、鎮(zhèn)流器構(gòu)成一個(gè)回路。觸片接通后，放電停止，觸片冷卻斷開(kāi)，導(dǎo)致鎮(zhèn)流器中的電流突然減小為零。此時(shí)，鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的很高的自感電壓，與電源電壓串聯(lián)疊加于燈管兩端，燈管內(nèi)水銀蒸汽游離，撞擊惰性氣體分子而放電，輻射出紫外線激發(fā)燈管熒光粉，發(fā)出近似熒光的可見(jiàn)光。燈管發(fā)光后，啟輝器不再起作用，電源、鎮(zhèn)流器與日光燈管串聯(lián)工作。實(shí)驗(yàn)電路：日光燈的工作原理交流電路功率1單一參數(shù)電路的功率2R-L-C正弦交流電路中的功率3提高功率因數(shù)交流電路功率1單一參數(shù)電路的功率單一參數(shù)電路的功率-電阻電阻元件p總是大于等于零，純消耗元件。單一參數(shù)電路的功率-電阻電阻元件p總是大于等于零，純消耗元件單一參數(shù)電路的功率-電阻1）瞬時(shí)功率電阻中某一時(shí)刻消耗的電功率叫做瞬時(shí)功率，它等于電壓u與電流i瞬時(shí)值的乘積，并用小寫(xiě)字母p表示。單一參數(shù)電路的功率-電阻1）瞬時(shí)功率電阻中某一時(shí)刻消單一參數(shù)電路的功率-電阻2）有功功率（平均功率)圖4.17電阻元件瞬時(shí)功率的波形圖工程中常用瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值表示功率，稱(chēng)為平均功率,也叫有功功率，用大寫(xiě)字母P表示。由圖所見(jiàn)：表達(dá)方式與直流電路中電阻功率的形式相同，但式中的U、I不是直流電壓、電流，而是正弦交流電的有效值。

單一參數(shù)電路的功率-電阻2）有功功率（平均功率)圖4.17單一參數(shù)電路的功率-電感1）瞬時(shí)功率電感上的電壓與電流相位差90度，相乘后，一部分時(shí)間吸收功率，一部分時(shí)間放出功率，平均功率為零。單一參數(shù)電路的功率-電感1）瞬時(shí)功率電感上的電壓與單一參數(shù)電路的功率-電感1）瞬時(shí)功率電感上的電壓與電流相位差90度，相乘后，一部分時(shí)間吸收功率，一部分時(shí)間放出功率，平均功率為零。單一參數(shù)電路的功率-電感1）瞬時(shí)功率電感上的電壓與單一參數(shù)電路的功率-電感2）有功功率（平均功率）純電感條件下電路中僅有能量的交換而沒(méi)有能量的損耗。為了表示能量交換的規(guī)模大小，將電感瞬時(shí)功率的最大值定義為電感的無(wú)功功率，用QL表示。QL的基本單位是乏（var）。

3）無(wú)功功率單一參數(shù)電路的功率-電感2）有功功率（平均功率）純單一參數(shù)電路的功率-電容1）瞬時(shí)功率電容上的電壓與電流相位差90度，相乘后，一部分時(shí)間吸收功率，一部分時(shí)間放出功率，平均功率為零。單一參數(shù)電路的功率-電容1）瞬時(shí)功率電容上的電壓與單一參數(shù)電路的功率-電容2）平均功率純電容條件下電路中僅有能量的交換而沒(méi)有能量的損耗。為了表示能量交換的規(guī)模大小，將電容瞬時(shí)功率的最大值定義為電感的無(wú)功功率，用QC表示。3）無(wú)功功率單一參數(shù)電路的功率-電容2）平均功率純電容條件下電R-L-C正弦電路中的功率：電類(lèi)設(shè)備總是要提供或吸收功率的。如一盞白熾燈的功率為60W，某臺(tái)變壓器提供的容量為250kVA，某臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定功率為2.5kW，等等。電力系統(tǒng)中的負(fù)載大多是呈感性的。這類(lèi)負(fù)載不單只消耗電網(wǎng)能量，還要占用電網(wǎng)能量，這是我們所不希望的。日光燈負(fù)載內(nèi)帶有電容器就是為了減小感性負(fù)載占用電網(wǎng)的能量。這種利用電容來(lái)達(dá)到減小占用電網(wǎng)能量的方法稱(chēng)為無(wú)功補(bǔ)償，也就是后面我們提到的提高功率因數(shù)。R-L-C正弦電路中的功率：電類(lèi)設(shè)備總是要提供R-L-C正弦交流電路中的功率對(duì)一般的正弦電路，電流、電壓不會(huì)相位差90度，或同相（0度），設(shè)電流電壓關(guān)系如下：對(duì)電容性電路來(lái)說(shuō)（如電阻電容串聯(lián)），電流超前電壓，-90O<φ<0O；對(duì)電感性電路來(lái)說(shuō)，90O>φ>0O。R-L-C正弦交流電路中的功率對(duì)一般的正弦電路，R-L-C正弦交流電路中的功率1）瞬時(shí)功率2）有功功率（平均功率）即電阻上消耗的功率功率因數(shù)，取決于電路阻抗角。，為純電容或純電感；，為純電阻。

R-L-C正弦交流電路中的功率1）瞬時(shí)功率2）有功功率（平均3）無(wú)功功率（即電容或電感與電源之間交換的功率）4）視在功率用額定電壓與額定電流的乘積來(lái)表示視在功率，即

S=UI

視在功率常用來(lái)表示電器設(shè)備的容量，其單位為伏安。R-L-C正弦交流電路中的功率3）無(wú)功功率（即電容或電感與電源之間交換的功率）4）視在功率將交流電路表示電壓間關(guān)系的電壓三角形的各邊乘以電流I即成為功率三角形，如圖所示。P、Q、S三者之間的關(guān)系：R-L-C正弦交流電路中的功率5）功率三角形將交流電路表示電壓間關(guān)系的電壓三角形的各邊乘以電流

已知電阻R=30Ω，電感L=328mH，電容C=40μF，串聯(lián)后接到電壓的電源上。求電路的P、Q和S。R-L-C正弦交流電路中的功率已知電阻R=30Ω，電感L=328mH，電容C電路的阻抗解：電壓相量因此電流相量為電路的平均功率電路的無(wú)功功率電路的視在功率由上可見(jiàn)，>0，電壓超前電流，因此電路為感性。

電路的阻抗解：電壓相量因此電流相量為電路的平均功率電路的無(wú)功提高功率因數(shù)

有功功率：實(shí)際用去的功率單位：（W）無(wú)功功率：沒(méi)有實(shí)際消耗，與電源交換的功率單位：（Var）視在功率：電源提供的功率單位：(VA)功率因數(shù)：有功功率/視在功率提高功率因數(shù)有功功率：實(shí)際用去的功率單位：（W）

在生產(chǎn)和生活中使用的電氣設(shè)備大多屬于感性負(fù)載，它們的功率因數(shù)都較低。變壓器容量1000kVA，cos=1時(shí)能提供1000kW的有功功率，而在cos=0.7時(shí)則只能提供700kW的有功功率。提高功率因數(shù)的意義：

1)使發(fā)電設(shè)備容量得到充分利用。

2)減小輸電線路上的損耗。

提高功率因數(shù)

在生產(chǎn)和生活中使用的電氣設(shè)備大多屬于感性負(fù)載，提高功率因數(shù)

水電財(cái)字第215號(hào)文件1983年12月2日功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：0.90，適用于160千伏安以上的高壓供電用戶(hù)功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：0.85，適用于100千伏安以上的其他工業(yè)用戶(hù)……

電容與電感吸收和放出功率的時(shí)間恰好相反，所以，對(duì)常見(jiàn)感性電路(包括變壓器、電動(dòng)機(jī)、鎮(zhèn)流器)，用電容去提高功率因數(shù)。提高功率因數(shù)水電財(cái)字第215號(hào)文件1983年12月2日提高功率因數(shù)問(wèn)：串聯(lián)電容還是并聯(lián)電容好？電容電感提高功率因數(shù)問(wèn)：串聯(lián)電容還是并聯(lián)電容好？電容電感常用的方法是在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)電容器。（不改變?cè)?fù)載電路）提高功率因數(shù)的方法常用的方法是在感性負(fù)載的兩端并聯(lián)電容器。（不改變?cè)诟行载?fù)載RL支路上并聯(lián)電容器C后，流過(guò)負(fù)載支路的電流、負(fù)載本身的功率因數(shù)及電路中消耗的有功功率也不變。即保持不變但總電壓u與總電流i的相位差減小了，總功率因數(shù)cos增大了。其次，由相量圖可見(jiàn)，并聯(lián)電容器以后線路電流也減小了，因而減小了輸電線上的功率損耗。提高功率因數(shù)在感性負(fù)載RL支路上并聯(lián)電容器C后，流過(guò)負(fù)載支路的電流有一電感性負(fù)載，其功率P＝10kW，功率因數(shù)，接在電壓U＝220V的電源上，電源頻率f＝50Hz。

(1)如要將功率因數(shù)提高到，試求與負(fù)載并聯(lián)的電容器的電容值和電容器并聯(lián)前后的線路電流。(2)如要將功率因數(shù)從0.95再提高到1，試問(wèn)并聯(lián)電容器的電容值還需增加多少?提高功率因數(shù)有一電