正弦稳态功率三相电路.ppt

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1、第第 二十二二十二 讲讲1第一章 电路分析的基础知识第九章第九章 正弦稳态功率正弦稳态功率 三相电路三相电路9-1 基本概念基本概念9-2 电阻的功率电阻的功率9-3 电感、电容的功率电感、电容的功率9-4 单口网络的功率单口网络的功率9-5 复功率复功率 复功率守恒复功率守恒9-6 正弦稳态最大功率传递定理正弦稳态最大功率传递定理9-7 三相电路三相电路2第一章 电路分析的基础知识本章教学要求本章教学要求1、进一步理解功率与能量的概念；、进一步理解功率与能量的概念；2、熟练掌握正弦稳态电路中电阻的功率；、熟练掌握正弦稳态电路中电阻的功率；3、理解正弦稳态电路中电容、电感的储能；、理解正弦稳态

2、电路中电容、电感的储能；4、掌握正弦稳态单口网络平均功率和无功功率的计算、掌握正弦稳态单口网络平均功率和无功功率的计算方法方法；5、掌握复功率的概念，理解复功率守恒；、掌握复功率的概念，理解复功率守恒；6、掌握正弦电路的最大功率传输条件、掌握正弦电路的最大功率传输条件共轭匹配；共轭匹配；7、掌握三相电路的概念和基本分析计算方法。、掌握三相电路的概念和基本分析计算方法。3第一章 电路分析的基础知识本次课教学要求本次课教学要求l1、进一步理解功率与能量的概念；、进一步理解功率与能量的概念；l2、熟练掌握正弦稳态电路中电阻的功率；、熟练掌握正弦稳态电路中电阻的功率；l3、理解正弦稳态电路中电容、电感

3、的储能；、理解正弦稳态电路中电容、电感的储能；l4、掌握正弦稳态单口网络平均功率和无功功率、掌握正弦稳态单口网络平均功率和无功功率的计算方法的计算方法；l5、掌握复功率的概念，理解复功率守恒。、掌握复功率的概念，理解复功率守恒。重点重点 正弦稳态电路中电阻的功率，电容、电感的储能；正弦稳态电路中电阻的功率，电容、电感的储能；单口网络平均功率和无功功率的分析计算单口网络平均功率和无功功率的分析计算。难点难点复功率复功率4第一章 电路分析的基础知识第九章第九章 正弦稳态功率正弦稳态功率 三相电路三相电路9.1 基本概念基本概念1、瞬时功率瞬时功率P0，电路消耗功率；，电路消耗功率；P0，电路发出功

4、率。，电路发出功率。2、R、L、C的功率及能量的一般关系的功率及能量的一般关系当当u、i为关联为关联参考方向时：参考方向时：电阻永远是耗能的；电容、电感是储能的能的，储能永远是正的，电阻永远是耗能的；电容、电感是储能的能的，储能永远是正的，但其大小是可增可减的，即其变化量可以是负的。但其大小是可增可减的，即其变化量可以是负的。5第一章 电路分析的基础知识9.2 电阻的功率电阻的功率1、电阻的瞬时功率、电阻的瞬时功率设电阻两端电压及电流为：设电阻两端电压及电流为：则瞬时功率为：则瞬时功率为：6第一章 电路分析的基础知识电阻瞬时功率时变曲线电阻瞬时功率时变曲线电阻瞬时功率永远为正。电阻瞬时功率永远

5、为正。7第一章 电路分析的基础知识2、电阻的平均功率电阻的平均功率瞬时功率在意周期内的平均值瞬时功率在意周期内的平均值平均功率又称为有功功率平均功率又称为有功功率8第一章 电路分析的基础知识9.3 电感、电容的功率电感、电容的功率1、电感、电感（1）电感的瞬时功率）电感的瞬时功率（2）电感平均功率）电感平均功率 电感瞬时功率为正弦函数，故电感瞬时功率为正弦函数，故9第一章 电路分析的基础知识（3）电感平均储能）电感平均储能瞬时能量：瞬时能量：电感储能平均值：电感储能平均值：（4）电感无功功率）电感无功功率单位：乏单位：乏（var）10第一章 电路分析的基础知识2、电容、电容（1）电容的瞬时功率

6、）电容的瞬时功率（2）电容平均功率）电容平均功率电容瞬时功率为正弦函数，故电容瞬时功率为正弦函数，故11第一章 电路分析的基础知识（3）电容平均储能）电容平均储能瞬时能量：瞬时能量：电容储能平均值：电容储能平均值：（4）电容无功功率）电容无功功率单位：乏单位：乏（var）12第一章 电路分析的基础知识9.4 单口网络的功率单口网络的功率1、单口网络、单口网络正弦稳态功率及意义正弦稳态功率及意义l l 瞬时功率：瞬时功率：瞬时功率：瞬时功率：设：设：设：设：恒定分量恒定分量恒定分量恒定分量UIUIcoscos 为为为为平均值平均值平均值平均值,称平均功率。称平均功率。称平均功率。称平均功率。吸收

7、功率吸收功率吸收功率吸收功率发出功率发出功率发出功率发出功率吸收功率吸收功率吸收功率吸收功率发出功率发出功率发出功率发出功率13第一章 电路分析的基础知识2、平均功率、平均功率(有功功率有功功率)l l 平均功率平均功率平均功率平均功率(有功功率有功功率有功功率有功功率)的定义：的定义：的定义：的定义：表示网络实际消耗的功率，单位：瓦（）表示网络实际消耗的功率，单位：瓦（）表示网络实际消耗的功率，单位：瓦（）表示网络实际消耗的功率，单位：瓦（）其中：其中：为阻抗角，即为阻抗角，即 与与 的相位差。的相位差。l l 计算方法：计算方法：计算方法：计算方法：用公式计算：用公式计算：用公式计算：用公

8、式计算：P P=UIUIcoscos 注意：注意：注意：注意：为为为为 与与与与 的相位差的相位差的相位差的相位差 用平均功率守恒计算：用平均功率守恒计算：用平均功率守恒计算：用平均功率守恒计算：即：即：即：即：P P 各个电阻消耗的功率之和各个电阻消耗的功率之和各个电阻消耗的功率之和各个电阻消耗的功率之和。因为，。因为，。因为，。因为，L L、C C中的电压与中的电压与中的电压与中的电压与电流的相位差均为电流的相位差均为电流的相位差均为电流的相位差均为9090 ，故，故，故，故 P PL L=P PC C=0=0。所以，。所以，。所以，。所以，电感元件和电容元件是不消耗功率的。电感元件和电容

9、元件是不消耗功率的。电感元件和电容元件是不消耗功率的。电感元件和电容元件是不消耗功率的。或或或或注意：注意：注意：注意：1 1为为为为 与与与与 的相位差的相位差的相位差的相位差14第一章 电路分析的基础知识 3、无功功率、无功功率l l 无功功率的定义：无功功率的定义：无功功率的定义：无功功率的定义：表示网络中贮藏的能量与外部能量交换的最表示网络中贮藏的能量与外部能量交换的最表示网络中贮藏的能量与外部能量交换的最表示网络中贮藏的能量与外部能量交换的最大速率。单位：乏大速率。单位：乏大速率。单位：乏大速率。单位：乏(Var)(Var)电感的平均贮能：电感的平均贮能：电感的平均贮能：电感的平均贮

10、能：电容的平均贮能：电容的平均贮能：电容的平均贮能：电容的平均贮能：内含贮能元件内含贮能元件内含贮能元件内含贮能元件贮藏能量贮藏能量贮藏能量贮藏能量WWL L+W+WC C外电源提供或外电源提供或外电源提供或外电源提供或接收网络的能量接收网络的能量接收网络的能量接收网络的能量贮能元件贮能时，贮能元件贮能时，贮能元件贮能时，贮能元件贮能时，外电源向网络输送能量外电源向网络输送能量外电源向网络输送能量外电源向网络输送能量贮能元件的贮能返贮能元件的贮能返贮能元件的贮能返贮能元件的贮能返回给外电源回给外电源回给外电源回给外电源 贮能元件本身不消耗功率，但贮能元件本身不消耗功率，但贮能元件本身不消耗功率

11、，但贮能元件本身不消耗功率，但它又不断的充放电与外电源交换它又不断的充放电与外电源交换它又不断的充放电与外电源交换它又不断的充放电与外电源交换能量，故称为无功功率。能量，故称为无功功率。能量，故称为无功功率。能量，故称为无功功率。无功功率就是用来测量这种无功功率就是用来测量这种无功功率就是用来测量这种无功功率就是用来测量这种能量交换的速率。能量交换的速率。能量交换的速率。能量交换的速率。15第一章 电路分析的基础知识3、无功功率（续）、无功功率（续）l l 单个元件的无功功率：单个元件的无功功率：单个元件的无功功率：单个元件的无功功率：l l 计算方法：计算方法：计算方法：计算方法：用公式计算

12、：用公式计算：用公式计算：用公式计算：Q Q=UIUIsinsin 用无功功率守恒计算：用无功功率守恒计算：用无功功率守恒计算：用无功功率守恒计算：或或或或对于纯电容：对于纯电容：对于纯电容：对于纯电容：发出无功功率；发出无功功率；发出无功功率；发出无功功率；对于纯电感：对于纯电感：对于纯电感：对于纯电感：吸收无功功率；吸收无功功率；吸收无功功率；吸收无功功率；对于电阻：对于电阻：对于电阻：对于电阻：无功功率为无功功率为无功功率为无功功率为0 0；故故，R不消耗无功功率不消耗无功功率Q；L和和C不消耗有功功率不消耗有功功率P。用贮能公式计算：用贮能公式计算：用贮能公式计算：用贮能公式计算：16

13、第一章 电路分析的基础知识 4、视在功率、视在功率 功率三角形功率三角形 功率因数功率因数l l 视在功率：视在功率：视在功率：视在功率：表示设备的容量。单位：伏安（表示设备的容量。单位：伏安（表示设备的容量。单位：伏安（表示设备的容量。单位：伏安（VAVA）有功功率有功功率有功功率有功功率P P、无功功率、无功功率、无功功率、无功功率QQ、视在功率视在功率视在功率视在功率S S的关系的关系的关系的关系l l 功率因数：功率因数：功率因数：功率因数：S SQQP P功率三角形功率三角形功率三角形功率三角形17第一章 电路分析的基础知识9.5 复功率复功率 复功率守恒复功率守恒1、复功率、复功率

14、对照复阻抗与电阻、电抗的关系，定义一个复功率，对照复阻抗与电阻、电抗的关系，定义一个复功率，与与P、Q具有类似的关系，即具有类似的关系，即于是，于是，设设，则，则的模即为视在功率的模即为视在功率S，幅角即电路的阻抗角。，幅角即电路的阻抗角。但是，但是，（见（见P86）实现上述关系的关键是电压和电流相量的幅角要相减，即电流实现上述关系的关键是电压和电流相量的幅角要相减，即电流相量的幅角反号，于是，引出了电流的共轭复相量相量的幅角反号，于是，引出了电流的共轭复相量 。18第一章 电路分析的基础知识复功率中有功功率、无功功率的关系复功率中有功功率、无功功率的关系复功率的实部复功率的实部P为网络中各电

15、阻元件消耗功率之为网络中各电阻元件消耗功率之和，和，Q为网络中各动态元件无功功率的代数和为网络中各动态元件无功功率的代数和。WL为电感储能平均值的总和，为电感储能平均值的总和，WC为网络中所有为网络中所有电容储能平均值总和。本教材称为复功率守恒。电容储能平均值总和。本教材称为复功率守恒。正弦稳态单口网络功率关系正弦稳态单口网络功率关系参见参见 P88表表9-219第一章 电路分析的基础知识2、复功率守恒定理、复功率守恒定理在正弦稳态下，任一电路的所有支路吸收的复功率在正弦稳态下，任一电路的所有支路吸收的复功率之和为零。即之和为零。即20第一章 电路分析的基础知识复功率守恒定理的描述复功率守恒定

16、理的描述2复复功功率率守守恒恒定定理理：对对于于正正弦弦稳稳态态的的电电路路，由由每每个个独独立立电电源源发发出出的的复复功功率率的的总总和和等等于于电电路路中其它电路元件所吸收复功率的总和：中其它电路元件所吸收复功率的总和：由此可以导出一个正弦稳态电路的有功功率由此可以导出一个正弦稳态电路的有功功率和无功功率也是守恒的结论。和无功功率也是守恒的结论。21第一章 电路分析的基础知识正弦稳态电路中，由每个独立电源发出的有正弦稳态电路中，由每个独立电源发出的有功功率的总和等于电路中其它元件所吸收的功功率的总和等于电路中其它元件所吸收的有功功率的总和；由每个独立电源发出的无有功功率的总和；由每个独立

17、电源发出的无功功率的总和等于电路中其它元件所吸收的功功率的总和等于电路中其它元件所吸收的无功功率的总和：无功功率的总和：由此可得网络吸收的有功功率等于该网络内由此可得网络吸收的有功功率等于该网络内每个电阻吸收的平均功率总和。每个电阻吸收的平均功率总和。22第一章 电路分析的基础知识一般情况下：一般情况下：+_+_+_23第一章 电路分析的基础知识举例举例已知电路如图，求各支路的复功率。已知电路如图，求各支路的复功率。+_100o A10 j25 5-j15 解一：解一：24第一章 电路分析的基础知识解二：解二：+_100o A10 j25 5-j15 两种解法，都验证了复功率的平衡关系，且计算

18、出的电流源两种解法，都验证了复功率的平衡关系，且计算出的电流源发出的总复功率也是一致的。发出的总复功率也是一致的。25第一章 电路分析的基础知识例例9-12已知电路如图，求已知电路如图，求两负载的复功率、两负载的复功率、总电流及总功率因总电流及总功率因数数。解：解：26第一章 电路分析的基础知识例例9-12（续）（续）27第一章 电路分析的基础知识例例9-12（续）（续）本例提供了通过求电路的复功率，求出电路其它本例提供了通过求电路的复功率，求出电路其它电量的方法。电量的方法。28第一章 电路分析的基础知识课外作业课外作业 PP.106-108 9-8，9-13,9-21END29第一章 电路分析的基础知识