4.3交流电路的功率(课件）-《电工电子技术与技能》同步教学（华东师大版）

单相正弦交流电路 主题4 1. 直流电与正弦交流电的区别及正弦交流电的产生过程。 2. 熟悉频率、角频率、周期的概念及三者之间的关系。了解最大值、有效值的概念及二者之间的关系。 3. 了解初相位与相位差的区别，会比较同频率正弦量的相位。 4. 掌握电阻、电感元件、电容元件的电压与电流的关系。 5. 熟悉RLC串联正弦交流电路的阻抗及功率的概念。 6. 熟悉有功功率、无功功率和视在功率的概念。 7. 掌握功率三角形和电路的功率因数，说出功率因数的意义。 知识目标 1. 能够描述正弦交流电的产生过程，分析交流电波形图，能将正弦量解析式、波形图、相量图相互转换。 2. 能够正确绘制电阻、电感元件和电容元件中电压与电流的相量图。 3. 能够列举电压三角形、阻抗三角形的应用。 4. 能够说出提高功率因数的方法及提高电路功率因数在实际生产生活中的意义。 技能目标 认识正弦交流电 探寻1 RLC串联正弦交流电路 探寻2 交流电路的功率 探寻3 安装照明电路配电板 实训1 安装、调试与检修日光灯电路板 安装、调试与检修日光灯电路板 实训2 目录 交流电路的功率 探寻3 甲公司因功率因数偏低（0.46），被当地电力公司罚款；乙公司因功率因数超过0.9且达到0.95，受到当地电力公司的经济奖励。 实际生活中，电力管理部门收费有两个标准：以用电量收费（有功计费）和按功率因数奖罚（无功标准奖罚）。提高功率因数对公共电网具有积极作用，如减少线路损耗，提高电网输电效率，提高企业用电设备的利用率等。 本探寻主要学习功率因数的含义、提高电路功率因数的实际意义、有效提高功率因数的方法等。 学习引入 交流电路的功率 一 1. 纯电阻电路的功率 （1）瞬时功率 在交流电路中，电阻元件在某一瞬间的功率称为瞬时功率，用p表示，单位为瓦特（W）。瞬时功率是 电压瞬时值u与电流瞬时值i的乘积，即： 在纯电阻电路中，根据pR= uRi，可得： 综上所述，纯电阻电路消耗的功率为正。 知识链接 瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率，将其消耗的功率称有功功率，用字母P表示，单位为瓦特（W）。在实际应用中，常用平均功率表示电阻所消耗的功率。 （2）平均功率 纯电阻电路的平均功率为： 根据欧姆定律，平均功率还可以表示为： 知识链接 2. 纯电感电路的功率 纯电感电路中的瞬时功率为： （1）瞬时功率 将 和 代入式，变形可得： 由此可知，瞬时功率也是一条正弦曲线，频率为电源频率的2倍。 知识链接 由功率曲线图可知，在一个周期内纯电感电路的平均功率（即有功功率）为零，即在纯电感电路中，电感元件不消耗电源的任何能量，只与电源进行能量交换。因此，电感元件是储能元件。 （2）有功功率 为了反映电感元件与电源之间能量交换的规模，工程上用电感元件瞬时功率的最大值来衡量电感元件与外电路交换能量的最大速率。通常把瞬时功率的最大值称为电感元件的无功功率，用符号QL表示，单位为乏（var），其表达式为： （3）无功功率 知识链接 3. 纯电容电路的功率 纯电容电路中的瞬时功率为： （1）瞬时功率 将 和 代入式，变形可得： 由此可见，电容元件的瞬时功率与电感元件的瞬时功率一样，也是一条正弦曲线，其频率为电源频率的2倍。 知识链接 由于电容元件自身不消耗能量，所以纯电容电路的平均功率（即有功功率）为零，只在电容元件与电源之间进行能量的交换，它和电感元件相似，是储能元件。 （2）有功功率 与纯电感电路一样，瞬时功率的最大值被定义为电路的无功功率，用来表示电容元件与电源交换能量的规模。电容元件的无功功率用符号QC表示，单位为乏（var），其表达式为： （3）无功功率 知识链接 4. RLC串联电路的功率 在RLC串联电路中，存在电阻元件、电感元件和电容元件，电阻元件消耗功率，电感元件和电容元件与电源之间有能量交换，但是不消耗功率。所以，RLC串联电路中的有功功率就是电阻元件上消耗的功率，即： （1）有功功率 由电压三角形可知UR=Ucosφ，代入式，可以写成： 无功功率反应了电感元件与电源、电容元件与电源交换能量的情况。RLC 串联电路总的无功功率为： （2）无功功率 由于