电气工程概论.ppt

2.3.2阻抗三角形–+–+–+–+–jXCRjXL电路的阻抗(?)欧姆定律的相量形式其中：模：阻抗角：?阻抗三角形?：电压与电流之间的相位差角，由电路参数R、L、C确定。第31页，共72页，星期日，2025年，2月5日电流与电压同相，电路呈阻性。电压超前电流，电路呈电感性；电流超前电压，电路呈电容性；?阻抗三角形阻抗角：I?U?UR??UL?Uc?相量图?大于零时的相量图–+–+–+–+–jXCRjXL第32页，共72页，星期日，2025年，2月5日例:R、L、C串联交流电路如图所示。已知R=30?、L=254mH、C=80?F，。求：电流及各元件上的电压瞬时值表达式。解:–+L–+uCRiuLuCuR–+–+第33页，共72页，星期日，2025年，2月5日注意：各元件上的电压为瞬时值表达式为–+L–+uCRiuLuCuR–+–+第34页，共72页，星期日，2025年，2月5日有功，无功，视在功率的关系：有功功率:P=UIcosj单位：W无功功率:P=UIsinj单位：var视在功率:S=UI单位：VAjSPQjZRXjUURUXRX+_+_oo+_功率三角形阻抗三角形电压三角形3.视在功率(表观功率)反映电气设备的容量。2.无功功率Q表示交换功率的最大值var(乏)1.有功功率PP=UIcosj(W)表示电路真正消耗的功率2.3.3功率三角形第35页，共72页，星期日，2025年，2月5日如果把电压三角形各条边同乘以电流相量，可得到一个功率三角形如图示：SQ=QL－QCP功率三角形和阻抗三角形一样，都不是相量图，但它们给出了各功率、各阻抗之间的数量关系。在R、L、C串联电路中，只有耗能元件R上产生有功功率P；储能元件L、C不消耗能量，但存在能量吞吐，吞吐的规模用无功功率Q来表征；电路提供的总功率常称作视在功率S，三者之间的数量关系遵循功率三角形中所示。第36页，共72页，星期日，2025年，2月5日负载消耗多少有功功率由负载的阻抗角决定。P=Scosjcosj=1,P=Scosj=0.7,P=0.7S一般用户为感性负载异步电动机、日光灯(1)电源的利用率降低。电流到了额定值，但功率容量还有(2)线路压降损耗和能量损耗增大。I=P/(Ucosj)负载电源客观事实功率因数低带来的问题j12.3.4功率因数的提高第37页，共72页，星期日，2025年，2月5日在负载两端并联电容，提高功率因数分析:j1j2并联电容后,原感性负载取用的电流不变,吸收的有功无功都不变，即负载工作状态没有发生任何变化。由于并联电容的电流领先总电流，从相量图上看,UI的夹角减小了,从而提高了电源端的功率因数cosφ解决办法LRC+_原负载新负载并联电容后，原负载的任何参数都没有改变！第38页，共72页，星期日，2025年，2月5日补偿容量的确定j1j2代入补偿容量不同全——不要求(电容设备投资增加,经济效果不明显)欠过——使功率因数又由高变低(性质不同)综合考虑，提高到适当值为宜(0.9左右)。LRC+_补偿后电流？补偿后功率因数？第39页，共72页，星期日，2025年，2月5日补偿容量也可以用功率三角形确定：j1j2PQCQLQ思考：能否用串联电容提高cosj?单纯从提高cosj看是可以，但是负载上电压改变了。在电网与电网连接上有用这种方法的，一般用户采用并联电容。第40页，共72页，星期日，2025年，2月5日功率因数提高后，线路上电流减少，就可以带更多的负载，充分利用设备的能力。再从功率这个角度来看:并联C后，电源向负载输送的有功UILcosj1=UIcosj2不变，但是电源向负载输送的无功UIsinj2UILsinj1减少了，减少的这部分无功就由电容“产生”来补偿，使感性负载吸收的无功不变，而功率因数得到改善。第41