正弦交流電路的功率

發(fā)布時間:2024-03-04
在正弦交流電路中,由于電阻、電感、電容的存在,使得功率的計算比直流電路復雜得多,既有能量的消耗,又有能量的往返交換。
一、瞬時功率:如圖9-4-1(以感性電路為例)。
二、平均功率(有功功率)和功率因數(shù):根據(jù)數(shù)學中平均值的定義,
三、無功功率和無功因數(shù):
根據(jù)瞬時功率的表達式:
四、視在功率:
視在功率定義為s=ui。計量單位為伏-安、千伏-安(va、kva)。一般用來表示發(fā)電設備的容量。在數(shù)值上等于最大的有功功率。
五、s、p、q之間的關系:
【實例9-7】三表法測未知參數(shù)的電路如圖例9-7。
六、復數(shù)功率:
為了計算方便引入復數(shù)功率,定義為:
實部為有功功率,虛部為無功功率,模為視在功率。復數(shù)功率還可以表示為:
對任意復雜的正弦交流電路,總有功功率等于各部分有功功率的和;總無功功率等于各部分無功功率的代數(shù)和;但一般情況下,總視在功率不等于各部分視在功率的和。
七、功率因數(shù)的提高:
1、功率因數(shù)低的原因:感性負載的存在。目前工廠企業(yè)中廣泛使用的異步電動機均為感性負載,且功率因數(shù)較低,一般在0.7-0.9。
2、功率因數(shù)低的后果:發(fā)電設備的容量不能充分利用;線路的電流大,造成線路壓降、功率損失增大。
3、方法:在負載兩端并聯(lián)靜電電容或過激同步補償電動機。
電路及相量圖如圖9-4-2。
4、說明:負載并聯(lián)電容后沒有改變負載的工作狀態(tài);提高功率因數(shù)指的是系統(tǒng)的功率因數(shù),而不是負載功率因數(shù);串聯(lián)電容不可以作為提高功率因數(shù)的方法;不必將功率因數(shù)提高到1。
【實例9-8】圖示例9-8電路中,三組負載并聯(lián)接在有效值220v的正弦交流電源上,已知負載a消耗功率10kw,功率因數(shù)cosφa=0.6(感性), 負載b消耗功率8kw,功率因數(shù)cosφb=0.8(感性),如果整個電路的功率因數(shù)為cosφ=0.9(感性)。
求:r之值;可以使用并聯(lián)電阻的辦法提高功率因數(shù)嗎?
【解】本題可以借助于相量圖進行計算。
可見,電阻很小,通過電流很大,消耗較多的功率,因此不能作為提高功率因數(shù)的方法。
八、由給定交流電源向負載傳輸最大功率的條件:
本類問題可以歸結(jié)為圖9-4-3電路。圖中:zin=rin+jxin為電源內(nèi)阻抗,zl=rl+jxl為負載阻抗。負載吸收的功率p=i^2*rl即:
【實例9-9】如圖例9-9(a),為使負載獲得最大有功功率,求zl之值。
【解】根據(jù)最大功率傳輸?shù)臈l件,當負載阻抗等于電壓源內(nèi)阻抗的共軛復數(shù)時,可以獲得最大功率。將圖(a)中獨立電源移去,再將負載斷路,加電壓源us,如圖(b)。
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