任务十七：分析纯电容交流电路(课件）-《电工技术基础与技能》同步教学（电子工业版）

项目三：单相交流电路 学习 任务 认识正弦交流电 分析纯电阻交流电路 分析纯电容交流电路 分析纯电感交流电路 分析RL串联电路 提高交流电路的功率因数 一、分析电压与电流关系 任务十七：分析纯电容交流电路 纯电容元件组成的交流电路 对于实际的电容器，由于其介质不能完全绝缘，在电压的作用下，总有一定的漏电流，即它仍有一些电阻成分，会消耗一些功率，使电容器发热。由于介质漏电及其它原因产生的能量消耗称为电容器的损耗。一般电容器能量损耗很小，小到可以忽略不计时，电容器可以近似看作纯电容元件 频率关系 纯电容电路 电容元件上电压与电流是同频率的交流电 相位关系 电容元件中的电流超前电压90º或电压滞后电流90º， 数量关系 容抗 反映电容元件对交流电流的阻碍作用 单位是Ω（欧） 电容元件具有“通高频阻低频”的特性 电容元件具有“隔直通交”的特性 二、计算电路的功率 瞬时功率 瞬时功率等于电压瞬时值与电流瞬时值的乘积 有功功率 电容元件是储能元件，时而吸收能量时而释放能量，它本身不消耗能量。电容元件的有功功率为零 P=0 无功功率 衡量电容元件与外界交换能量的规模 电容元件无功功率值等于瞬时功率的最大值 例3.6 将电容为318μF的电容器接到220V的工频交流电源上，试计算电容的电流和无功功率。 电容的容抗 解： 电容电流为 电路的无功功率 一、分析电压与电流关系 任务十八：分析RL串联电路 由电阻R和电感L串联起来组成的电路 日光灯是最常见的RL串联电路 电流有效值I 总电压有效值U 电阻两端电压有效值为UR 电感两端电压有效值UL 电压三角形 电压u与电流i之间的相位差 二、认识电路的阻抗 电路阻抗 阻抗三角形 RL串联电路对交流电的阻碍作用的大小 单位为Ω 三、计算电路的功率 有功功率 RL串联电路中只有电阻消耗功率，该电路的有功功率等于电阻的有功功率 交流电路的有功功率为 无功功率 在RL串联电路中，电感不消耗能量，它与外界进行能量交换，该电路的无功功率等于电感元件的无功功率 交流电路的无功功率为 视在功率 视在功率反应交流电气设备能提供或取用功率的能力 交流电压有效值和电流有效值的乘积 S=IU 交流电气设备的能力称为额定容量，简称容量，是按照预先设计的额定电压UN和额定电流IN来确定的，用额定视在功率SN表示 SN=INUN 功率三角形 例3.7 将电感为255mH、电阻为60Ω的线圈接到220V的工频交流电源上。试求：（1）线圈的阻抗；（2）电流有效值；（3）电路的有功功率和无功功率；（4）电源提供的视在功率。 （1）线圈感抗为 解： 线圈的阻抗 （2）电流的有效值 （3）电路的有功功率 （4）电源提供的视在功率 S=IU=2.2×220 V·A=484 V·A 一、认识电路的功率因素 任务十九： 提高交流电路的功率因素 把有功功率与视在功率的比值称为功率因素，用λ表示，即 :电路中电压与电流之间的相位差，有时又称功率因素角 二、提高功率因素的意义 1. 提高电源设备容量的利用率 2. 减少输电线路的损耗 例3.8 已知一台发电机的额定电压220V，视在功率为4400kV·A。（1）用该发电机向额定电压为220V，有功功率为4.4kW，功率因素为0.5的用电器供电，能使多少个这样的用电器正常工作？（2）若把功率因素提高到0.8，又能使多少个这样的用电器正常工作？ （1）发电机的额定电流 解： 每个用电器的电流为 供电的用电器个数为 （2）每个用电器的电流为 供电的用电器个数为 例3.9 一座发电站以220kV的高压输送给负载4.4×105kW的电力，如果输电线路的总电阻为10Ω，试计算功率因素由0.5提高0.8时，输电线上一天可少损失多少度电？ 当功率因素λ1=0.5时，线路中的电流为 解： 当功率因素λ2=0.8时，线路中的电流为 一天少损失的电能为 三、提高功率因素的方法 既能提高线路功率因素，又要保证电感性负载正常工作，常用的方法是在电感性负载两端并联电容器，称为并联补偿法， 例3.10 有一电感性负载，功率为10kW，功率因素为0.6，接在电压为220V、50Hz的交流电源上。试求：（1）若将功率因素提高到0.95，需并联多大的电容？（2）计算并联电容前、后的线路电流。 解： 并联电容前的线路电流即负载电流为 并联电容后的线路电流为 电感性负载两端并联电容后，减小了输电线路电流，从而提高输电网的功率因素。 ＋ C － u i R L u i ＋ － ＋ ＋ － － U R Q S P ＋ － u L R C i $$