电工基础5～6～7学时课件.ppt

1、一、电流与电压的关系一、电流与电压的关系第五节 纯电感正弦交流电路三、电路的功率三、电路的功率二、感抗二、感抗第五节 纯电感正弦交流电路 交流电路中，如果只用电感线圈作负载，而且线圈的电交流电路中，如果只用电感线圈作负载，而且线圈的电阻和分布电容可忽略不计，这种电路就叫做纯电感电路。阻和分布电容可忽略不计，这种电路就叫做纯电感电路。tiLeLtiLeuLL图图5-19a一、电流与电压的关系tIisinm)2sin(LmLtUu设通过线圈的电流为设通过线圈的电流为 因为因为tiLuL 把一个周期电流的变化分成把一个周期电流的变化分成四个阶段来分析，得到结论：在四个阶段来分析，得到结论：在纯电感电

2、路中，电感两端的电压纯电感电路中，电感两端的电压超前电流超前电流90。一、电流与电压的关系电流与电压的最大值之间的关系电流与电压的最大值之间的关系为：为：mLmLIU电流与电压的有效值之间的关系电流与电压的有效值之间的关系为：为：LUILIULL 或LLL XUIXL则：令 即在纯电感正弦交流电路中，电流与电压的最大值及即在纯电感正弦交流电路中，电流与电压的最大值及有效值之间也符合欧姆定律。有效值之间也符合欧姆定律。二、感抗 根据根据 可看出可看出 具有阻碍电流通过电感线的性质，具有阻碍电流通过电感线的性质，所以所以 称为电感元件的电抗，简称感抗。称为电感元件的电抗，简称感抗。LLXUI LX

3、LXfLLX2L 感抗只等于电感元件上电压与电流的最大值或有效值感抗只等于电感元件上电压与电流的最大值或有效值之比，不等于它们的瞬时值之比。之比，不等于它们的瞬时值之比。电感线圈具有电感线圈具有“通直隔交通直隔交”的性质。的性质。iuX LmLmLLLX IUIUX三、电路的功率tIUtItUiup2sinsin)2sin(LmLmL1.瞬时功率瞬时功率2.有功功率有功功率电感线圈不消耗能量，所以电感线圈不消耗能量，所以P=0。三、电路的功率L2LL2LLXUXIIUQ 无功功率反映的是储能元件与外界交换能量的规模。无功功率反映的是储能元件与外界交换能量的规模。“无功无功”的含义是的含义是“交

4、换交换”而不是消耗，是相对而不是消耗，是相对“有有功功”。而言的，绝不能理解为。而言的，绝不能理解为“无用无用”。3.无功功率无功功率LQ 它是瞬时功率的最大值，用它是瞬时功率的最大值，用 表表示，单位为示，单位为var和和kvar。L2LL2LLXUXIIUQ三、电路的功率解：解：)903010sin(246ootimA)6010sin(246ot mA4105203LXUI336L10510510LX举例举例V)3010sin(2206otu一个一个5mH的线圈，接的线圈，接在在的电源上，试写出电流的瞬时值表达式，画出电流与电的电源上，试写出电流的瞬时值表达式，画出电流与电压的相量图，求电

5、路的无功功率。压的相量图，求电路的无功功率。var08.01052032L2LXUQL第六节 纯电容正弦交流电路一、电流与电压的关系一、电流与电压的关系三、电路的功率三、电路的功率二、容抗二、容抗第六节 纯电容正弦交流电路 交流电路中，如果只用电容器作负载，而且电容器的绝交流电路中，如果只用电容器作负载，而且电容器的绝缘电阻很大，介质损耗和分布电感可忽略不计，这种电路就缘电阻很大，介质损耗和分布电感可忽略不计，这种电路就叫做纯电容电路，如图所示。叫做纯电容电路，如图所示。tuCtQiC一、电流与电压的关系)2sin(mtIitUusinCmC 设电容器两端的电压为设电容器两端的电压为tuCiC

6、因为因为 把一个周期电压的把一个周期电压的变化分成四个阶段来分变化分成四个阶段来分析，得到结论：在纯电析，得到结论：在纯电容电路中，电流超前电容电路中，电流超前电压压90。一、电流与电压的关系 电流与电压的最大值之间的关系为电流与电压的最大值之间的关系为CUCUI1CmCmm 电流与电压的有效值之间的关系为电流与电压的有效值之间的关系为ICUCUCUI11CCC或二、容抗fCCX211C 令令 可看出可看出 具有阻碍电流通过具有阻碍电流通过电容器的性质，所以电容器的性质，所以 称为电容器的电抗，简称容抗。称为电容器的电抗，简称容抗。CXCXCCC1XUICX得到电容元件具有电容元件具有“隔直通

7、交隔直通交”作用。作用。iuX CmCmCCCX IUIUX 其计算公式为其计算公式为tIUttIUiup2sin)2sin(sinCmmC三、电路的功率1.瞬时功率瞬时功率2.有功功率有功功率 电容器不消耗能量，所电容器不消耗能量，所以以P=0。C2CC2CCXUXIIUQ三、电路的功率3.无功功率无功功率CQ它是瞬时功率的最大值，用它是瞬时功率的最大值，用 表示，单位为表示，单位为var和和kvarC2CC2CCXUXIIUQ三、电路的功率解：解：3181010314116CCXA692.0318220CCXUI)A120314sin(20.692)9030314sin(2ooottIiv

8、ar152692.0220UIQC举例举例V)30314sin(2220otu 一个一个10uF的电容器，接在的电容器，接在的电源上，试写出电流的瞬时值表达式，画出电流与电压的电源上，试写出电流的瞬时值表达式，画出电流与电压的相量图，求电路的无功功率。的相量图，求电路的无功功率。相量图如下相量图如下三、电路的功率第七节 RL串联正弦交流电路一、电流与电压的关系一、电流与电压的关系二、阻抗二、阻抗三、电路的功率和功率因素三、电路的功率和功率因素 如图所示如图所示,就是一个简单的只含电阻和电感两个元件的就是一个简单的只含电阻和电感两个元件的串联电路。串联电路。设电路中的电流为设电路中的电流为tIi

9、sin2第七节 RL串联正弦交流电路一、电流与电压的关系电阻两端的电压为电阻两端的电压为tUusin2RR)2sin(2LLtUu电感线圈两端的电压为电感线圈两端的电压为总电压为总电压为LRuuu)2sin(2sin2LRtUtU一、电流与电压的关系总电压的解析式为总电压的解析式为)arctansin(2)sin(2L2L2RXtXRItUu总电压的有效值为总电压的有效值为2L22L22L2R)()(XRIIXIRUUU 总电压在相位上比电流超前，比电感电压滞后。总电压在相位上比电流超前，比电感电压滞后。总电压比电流超前的相位角总电压比电流超前的相位角 为为RXIRIXUULLRLarctan

10、arctanarctan二、阻抗 称为电路的阻抗，单称为电路的阻抗，单位是位是。ZIZUXRZ，得到令2L2它表示电阻和电感串联电路对交流电的总阻碍作用。它表示电阻和电感串联电路对交流电的总阻碍作用。Z ZR RX XL LU UU UL LU UR R三、电路的功率和功率因数UIIURIpcosR2UIIUXIQsinLL2L1.有功功率有功功率 整个电路消耗的有功功率等于电阻消耗的有功功率。整个电路消耗的有功功率等于电阻消耗的有功功率。2.无功功率无功功率LQ 整个电路的无功功率也就是电感上的无功功率用整个电路的无功功率也就是电感上的无功功率用 表示，单位为表示，单位为var和和kvar。

11、UIIUXIQsinLL2L有功功率与视在功率之比为功率因数，即有功功率与视在功率之比为功率因数，即ZRSPcos3.视在功率视在功率 电源输出的总电流与总电压有效值的乘积叫做电路电源输出的总电流与总电压有效值的乘积叫做电路的视在功率，用的视在功率，用S表示，单位为表示，单位为VA和和kVA。4.功率因数功率因数S SP PQ QL L2L2QPUIS三、电路的功率和功率因数U UU UL LU UR R三、电路的功率和功率因数在下图所示的电路中，已知在下图所示的电路中，已知 试求电路的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。试求电路的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数。，H65.1300

12、V314sin2220LRtu举例举例600)(22LRZoRX6030065.1314arctan arctanL解：解：三、电路的功率和功率因素W4060cos365.0220cosoUIPAV803650220.UIS0.560coscosovar7060sin3650220sino.UIQA365.0600220ZUI三、电路的功率和功率因素 如图所示的实验电路是用来测量线圈参数如图所示的实验电路是用来测量线圈参数R、L的。的。由实验测得数据如下，试计算线圈的参数由实验测得数据如下，试计算线圈的参数R和和L。Hz5010V1W400A5fUPI，又已知，举例举例RL三、电路的功率和功率

13、因素 功率表所示的功率就是线圈电阻所消耗的功率，即功率表所示的功率就是线圈电阻所消耗的功率，即解：解：16540022IPR线路阻抗线路阻抗2251102L2IUXRZ感感 抗抗1516222222LRZX电电 感感H048.0314152LfXLHz5010V1W400A5:fUPI，已知小结小结 1纯电感正弦交流电路纯电感正弦交流电路纯电感正弦凉电路中，电压在相位上比电流超前，电压与电流有效值的关系为 其中 称为感抗。有功功率为零。无功功率 单位为var。2纯电容正弦电流电路纯电容正弦电流电路纯电容正弦凉电路中，电压在相位上比电流滞后，电压与电流有效值的关系为：其中 称为容抗。有功功率为零。无功功率 单位为var。LXUI fLXL2LLLLLXUXIIUQ22CXUI fCXC21CCCCCXUXIIUQ22 1.为什么电感中电流与电压不同相、而是滞后？2.感抗的物理意义是什么？频率越高，感抗越大，为什么？3.为什么电容元件中电流与电压不同相，而是超前？4.容抗的物理意义是什么？频率越高，容抗越小，为什么？