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1、正弦稳态功率和能量 复习主要概念 瞬时功率 平均功率 电容、电感平均贮能 视在功率 功率因数 无功功率 (2) (2) 提高功率因数的措施提高功率因数的措施: : 功率因数的功率因数的提高提高 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 I (1) (1) 提高功率因数的原则：提高功率因数的原则： + - (3)(3) 并联电容值的计算并联电容值的计算 相量图相量图: : 又由相量图可得：又由相量图可得： 即: + - 思考题: 1. 1.电感性负载采用串联电容的方法是否可提高功率电感性负载采用串联电容的方法是否可提高功率 因数因数, ,为
2、什么为什么? ? 2. 2.原负载所需的无功功率是否有变化原负载所需的无功功率是否有变化, ,为什么为什么? ? 3. 3.电源提供的无功功率是否有变化电源提供的无功功率是否有变化, ,为什么为什么? ? 例1: 解：(1) （2）如将 从0.95提高到1，试问还需并多 大的电容C。 （1）如将功率因数提高到 ,需要 并多大的电容C,求并C前后的线路的电流。 一感性负载,其功率P=10kW, ， 接在电压U=220V , =50Hz的电源上。 即 即 求并求并C C前后的线路电流前后的线路电流 并C前: 可见可见 : : coscos 1 1时再继续提高，则所需电容值很大时再继续提高，则所需电
3、容值很大 （不经济），所以一般不必提高到（不经济），所以一般不必提高到1 1。 并C后: (2) 从0.95提高到1时所需增加的电容值 96 复功率 复功率的实部P应为网络中各电 阻元件消耗功率的总和，虚部Q应为 网络中各动态元件无功功率的代数 和，且WL应为网络中所有电感贮能 平均值的总和，WC应为网络中所有 电容贮能平均值的总和。这一关系 称为复功率守恒。 97 正弦稳态最大功率 传递定理 一、负载的电阻及电抗均可独立 地变化 时 负载阻抗与电源内阻抗互为共轭复数 称负载阻抗与电源内阻抗为最大功率 匹配或共轭匹配。 二、负载阻抗角固定而模可改变 设负载阻抗为 二、负载阻抗角固定而模可改变
4、时 第二种情况下，负载获得最大功率的 条件是：负载阻抗的模应与电源内阻 抗的模相等。 9-8 三相电路 本节要求：本节要求： 1. 1. 搞清对称三相负载搞清对称三相负载Y Y和和联接时相电压、相电流，联接时相电压、相电流， 线电压、线电流关系。线电压、线电流关系。 2. 2. 掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正掌握三相四线制供电系统中单相及三相负载的正 确联接方法，理解中线的作用。确联接方法，理解中线的作用。 3. 3. 掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。掌握对称三相电路电压、电流及功率的计算。 9-8 三相电路 目前电能的生产、输送和分配几 乎全部采用“三相制”（three
5、phase system）。所谓三相制，就是由三个 频率和幅值相同但是相位不同的电压 源，即三相电源供电的系统。由这种 电源供电的电路称三相电路（three phase circuit）。象前面已讲过的仅有 一个正弦电压供电的电路，则称为单 相电路（single phase circuit）。 9 - 8 三相电路 三相电路的优点： 1. 在发电方面：在发电机体积相同的情况下，三相 发电机发出的功率比单相发电机发出的功率高 50% 。 2. 在输电方面：三相系统输电用三根（或四根线）, 而单相系统要六根，三相输电可节省有色金属 25% 。 3. 在配电方面：相同容量的三相变压器的体积比单 相变
6、压器的体积小得多。 4. 在用电方面：三相电动机比单相电动机运行平稳 。 一、三相电源的获得 由三相发电机获得 。 三相发电机的构成 ： 定子（电枢） 转子（磁铁） 定子上的三个绕组 ： ax、by、cz 转子按顺时针方向转动，相序为abc 转子按逆时针方向转动，相序为acb abcacb 相序：电压到达最大值的先后顺序 频率和幅值相同，但相位互差 的三个独立电压源 二、三相电源的特点 1Y形联接 三、三相电源的接法 相电压：每一个电源的电压称为相电压 线电压：两火线间的电压称为线电压 线电压和相电压之间的关系 设 ，则 ： 2形联接 这种接法 没有中点 线电压等于相电压 四、典型的三相电路
7、三相负载三相负载 不对称三相负载：不对称三相负载： 不满足不满足 Z Z A A = =Z Z B B = = Z ZC C 如由单相负载组成的三相负载如由单相负载组成的三相负载 对称三相负载：对称三相负载：Z Z A A= =Z ZB B= = Z ZC C 如 如三相电动机三相电动机 三相负载三相负载 分类分类 单相负载：单相负载：只需一相电源供电只需一相电源供电 照明负载、家用电器照明负载、家用电器 负载负载 三相负载：三相负载：需三相电源同时供电需三相电源同时供电 三相电动机等三相电动机等 三相负载的联接三相负载的联接 三相负载也有三相负载也有 Y Y和和 两种接法，至于采用哪种方两种
8、接法，至于采用哪种方 法法 ，要根据负载的额定电压和电源电压确定。，要根据负载的额定电压和电源电压确定。 负载星形联接的三相电路负载星形联接的三相电路 线电流：线电流：流过端线的电流流过端线的电流 相电流：相电流：流过每相负载的电流流过每相负载的电流 结论：结论： 负载负载 Y Y联联 接时，线电接时，线电 流等于相电流等于相电 流。流。 (1) (1) 联接形式联接形式 + ZB ZC ZA N N N N + + N 电源中性点N负载中性点 四、典型的三相电路 1对称YY形三相电路 中线无电流 中线 上电压和电流均为零（ 对称形YY电路），因而可取消中 线。带中线称为三相四线制，无中 线则
9、称为三相三线制。在分析这类 电路时，不论有无中线，也不论中 线阻抗为多少，均设想 间用一根 理想导线联接起来。 （条件：负载对称） 每相负载的功率 三相总功率 （1252 ） 例1218 对称三相三线制的电压为380V ，Y形对称负载每相阻抗 ，求电 流。 解 在三相电路问题中，如不加说 明，电压都是指线电压，且为有效 值，线电压为380V，则相电压应 为 。设a相电压初 相零，则 设想电源中点n与负载中点 用 理想导线相联接，则 其他两相电流为 例1221 一台电动机接在380 V的 线路上使用，若功率为10KW，功率 因数为0.8，求电流。 解 三个线电流的有效值都是19A，但 初相角各不
10、相同。 2不对称YY形三相电路 电源总是对称的，负载不对称 ，分两种情况：有中线和无中 线 每相分离进行计算。但不能由 一相推知其他两相。 有中线 例1219 电路如图1232所示， 但三相负载不对称 ， ， ，对称三相电 源相电压有效值为220V，中线阻抗 可忽略不计，试求 、 和 。 解 由于中线阻抗可忽略不计，即使 中线有电流， 仍为零。故仍可分离 一相进行计算。对第一相，可得 第二相负载也是 ，故可知 第三相负载为 ，分离该相算得 中线电流 从本例可知：在日常生活中 ，即使三相负载不对称，但由于 有中线，且中线阻抗甚小，各相 负载两端电压仍然对称并保持正 常的电压。 无中线，按复杂电路
11、处理 例1220 接续上例，如取消中 线，试求三相负载的电压 、 和 。 解 中线取消后，不能断定 是 否为零。只能按复杂电路处理，可 运用节点分析法。 由节点方程可得 以 、 、 代入后，得 可见，中点之间电压不为零。 故 负载对称接成三角形，如图1234 所示。三相电源只要知道线电压就 行，不必追究电源具体接法。 3（Y/）形三相电路 每相负载功率 三相总功率 （1255 ） 五、对称三相电路总的瞬时功率 每一相瞬时功率分别为 三相总的瞬时功率 P三相总平均功率 总瞬时功率恒定，对于电动机 来说转矩恒定，这是三相电的 一个优点。 六、应用举例 例1222 三相电路如图1236所示 。 已知
12、 ， ， 。 求：(1)线电流 、 、 ，三相功率 以及电流表A、电压表V的读数； (2)要求与(1)相同，但负载改为 形联接。 正误判断 对称负载对称负载 Y Y联接联接 + ZB ZC ZA N N N N + + 对称负载对称负载 Y Y联接联接 正误判断 例例6 6： 某大楼电灯发生故障，第二层楼和第三层楼所 有电灯都突然暗下来，而第一层楼电灯亮度不变，试 问这是什么原因？这楼的电灯是如何联接的？同时发 现，第三层楼的电灯比第二层楼的电灯还暗些，这又 是什么原因？ 解解: : ( (1) 1) 本系统供电线路图本系统供电线路图 P 三层 二层 A A B B C C N N + 一层 (2) 当P处断开时，二、三层楼的灯串联接380V 电压 ，所以亮度变暗，但一层楼的灯仍承受220V电压亮度 不变。 (3) 因为三楼灯多于二楼灯即 R R 3 3 R R2 2 , 所以三楼灯比 二楼灯暗。 解：解：(1)(1)本系统供电线路图本系统供电线路图 A A P B B C C N N 三层二层一层 +
