电工技术与技能训练课件：正弦交流电路分析.ppt

各电流瞬时值表达式为2.5阻抗的串联与并联综上所述，阻抗的串联、并联与电阻的串联和并联具有相似的形式，只是阻抗要进行复数计算。串联的分压公式和并联的分流公式也与电阻的形式相似，不再一一赘述。工农业生产和生活中，大量的用电设备是电感性负载，阻抗角较大，功率因数比较低。如三相异步电动机的功率因数一般为0.6~0.9，荧光灯的功率因数约为0.5左右。通常供电系统所带负载的功率因数＜1，只有阻性负载才有＝1。这就意味着整个供电电路存在着无功功率，负载与电源之间存在着能量交换。功率因数低对电路的影响主要表现在以下两方面。1）电源设备的容量不能得到充分利用。2.6功率因数的提高在额定状态，电源设备的额定容量SN＝UNIN，电源向负载输出的有功功率,功率因数取决于负载的参数。功率因数越低，电源输出的有功功率越小，造成电源的部分能量，以无功功率的形式在电源和负载之间进行转换。如果提高了整个电路的功率因数，电源就可向更多负载输出功率，充分利用电源设备的容量，其效果就好像扩建了电厂。2.6功率因数的提高2)在供电线路上的损耗增加。在电源的供电电压和输出功率一定的情况下，供电线路上的电流与用户所带负载的功率因数cosΦ成反比，即,功率因数cosΦ越低，线路损耗就越大，在线路上的电压降也越大。可见，提高用户负载的功率因数，不仅可以提高企业本身的经济效益，还可以节约电能，节省资源。提高负载功率因数的前提是不能影响负载原有的工作状态，而是减小无功功率。2.6功率因数的提高常用的方法是在电感性负载两端并联电容器，电路及相量图如图2-20所示。图2-20感性负载并联电容电路及相量图由相量图可以看出，在没有并联电容之前，电路的总电流，功率因数为，负载的有功功率并联电容之后，电路的总电流，且，总电流I减小了，在线路上的损耗就会下降；电压与电流的相位差角由φ1变为φ，且φ＜φ1，所以，说明电路的功率因数提高了。2.6功率因数的提高电容是储能元件，并联的电容对感性负载的无功功率进行补偿，能量互换主要在电容器与感性负载之间进行，感性负载与电源之间能量转换的规模减小，使电源的容量得到充分的利用，而且没有影响负载的有功功率，即（2-52）并联电容的参数C应适当选择，如果电容值过大，就会增大投资。如果以后再增大电容值，对线路电流的减小作用就不再明显。在功率因数补偿的过程中，感性负载的有功功率P、无功功率Q和功率因数仍保持不变，改变的是整个电路总的无功功率和总的功率因数。2.6功率因数的提高2.7谐振电路由电阻、电感、电容组成的正弦交流电路，电路的端电压与电流一般相位不同。如果改变电感、电容的参数或改变电源的频率，使电压与电流同相，工程应用中将电路的这种状态称为谐振。根据元件不同的联接形式，通常分为串联谐振与并联谐振。（2-53）图2-21串联谐振电路及相量图2.7谐振电路在图2-21a所示R、L、C串联电路中，当XL＝XC时，电路呈阻性，电压与电流同相，此时称电路处于串联谐振状态，相量图如图2-21b所示。电路谐振时的角频率称为谐振角频率，用ω0表示，相应的?0称为电路的谐振频率，故（2-53）式（2-53）表明，谐振频率?0与电阻R无关，由元件参数L、C决定，反映了串联谐振电路的固有特性，?0又称电路的固有频率。当电源频率?=?0时，电路产生谐振现象，此时电路的阻抗称为谐振阻抗，用Z0表示，电路电流称为谐振电流，用I0表示。串联谐振电路具有以下特点：1)电源电压与电流同相位，电路呈阻性。2)电抗X=XL-XC=0，谐振阻抗Z=R+j(XL-XC)=R，谐振阻抗值最小，谐振电流I0达到最大。3)XL=XC，UL=UC，并且UL、UC相位相反，因此电源电压等于电阻端电压，即U=UR。4)如果XL=XC?R，则UL=UC?U，因此串联谐振又称为电压谐振。2.7谐振电路UL或UC与电源电压U的比值，称为串联谐振电路的品质因数或谐振系数，用Q表示，即(2-54)2.7谐振电路Q值一般可达几十至几百，此时，，电感电压和电容电压不能忽视。在电力系统中，往往要避免谐振的发生。如果出现串联谐振现象，会使电感线圈和电容器的端电压过高、回路电流过大，导致元件过热、击穿绝缘等事故发生。在电子和无线电工程中，如果改变电源频率?