正弦交流電路-正弦交流電路的功率(電工基礎(chǔ)課件)

日光燈電路原理和電路模型各種常見的日光燈管Ｈ型排管圓型蝶型應(yīng)用廣泛的日光燈日光燈的結(jié)構(gòu)燈管啟輝器鎮(zhèn)流器電路組成：各器件的作用1.日光燈燈管氬氣、低壓水銀蒸汽玻璃管內(nèi)壁涂有熒光粉，燈絲通有電流時(shí)，發(fā)射大量電子，激發(fā)熒光粉發(fā)出白光。各器件的作用燈管的發(fā)光原理熒光粉發(fā)出可見光受到紫外線照射時(shí)在高壓下導(dǎo)電發(fā)出紫外線兩端燈絲給氣體加熱,并給氣體加上高電壓各器件的作用2.啟輝器氖氣起到一個(gè)自動(dòng)開關(guān)的作用由氖泡和紙介電容組成，氖泡內(nèi)有靜觸片和動(dòng)觸片（雙金屬片），動(dòng)觸片可以動(dòng)作，與靜觸片接觸或斷開。各器件的作用動(dòng)作過程演示如下：各器件的作用3.鎮(zhèn)流器啟動(dòng)時(shí)提供瞬時(shí)高壓正常工作時(shí)降壓限流帶有鐵芯的電感線圈，具有自感作用，與啟輝器配合，產(chǎn)生脈沖高壓。日光燈照明電路的工作原理1.日光燈照明電路原理圖：啟輝器日光燈照明電路的工作原理工作原理啟輝階段：接通電源啟輝器輝光放電電路接通燈絲預(yù)熱輝光放電停止后雙金屬片冷卻收縮與靜觸片斷開鎮(zhèn)流器產(chǎn)生較高的脈沖電壓燈管內(nèi)水銀蒸氣弧光放電輻射出紫外線發(fā)出白光日光燈照明電路的工作原理2.工作階段燈管啟輝后，鎮(zhèn)流器由于其高電抗，兩端電壓增大；啟輝器兩端電壓大為減少，氖氣不再輝光放電，電流由燈管內(nèi)氣體導(dǎo)電形成回路，燈管進(jìn)入工作狀態(tài)。日光燈電路模型燈管電阻鎮(zhèn)流器電感+電阻日光燈RL串聯(lián)電路日光燈等效電路模型練一練例：把日光燈的鎮(zhèn)流器接在100V、50HZ的正弦交流電源中，實(shí)測得電流I＝2A，有功功率P＝120W，求：鎮(zhèn)流器的電阻R和電感量L各為多少？解：日光燈鎮(zhèn)流器的電路模型為RL+-

L=127mH本節(jié)課程小結(jié)日光燈的結(jié)構(gòu)1日光燈的工作原理2日光燈的電路模型3日光燈電路功率因數(shù)的提高回顧通過上次課的學(xué)習(xí)我們知道，日光燈電路可以等效成電阻和電感的串聯(lián)，燈管等效成電阻，鎮(zhèn)流器等效成電感。RL+-

燈管鎮(zhèn)流器問題的提出日常生活中絕大部分負(fù)載為感性其等效電路及相量關(guān)系如下圖。P=PR=UIcos

電路消耗的有功功率為：為什么提高功率因數(shù)若cos

I當(dāng)U、P

一定時(shí)1、線路損耗增加；2、終端負(fù)載工作電壓降低，影響其正常工作；3、電源容量增加。后果所以希望提高cos

常見電路的功率因數(shù)純電阻電路R-L-C串聯(lián)電路純電感電路或純電容電路電動(dòng)機(jī)

空載滿載日光燈（R-L串聯(lián)電路）提高功率因數(shù)的原則必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。即：加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變。uiRL并聯(lián)電容C提高功率因數(shù)的措施:并聯(lián)電容值的計(jì)算設(shè)原電路的功率因數(shù)為cos

L，要求補(bǔ)償?shù)絚os

需并聯(lián)多大電容？（設(shè)U、P、ω為已知）RLC+-+-+-

并聯(lián)電容值的計(jì)算分析依據(jù)：補(bǔ)償前后P、U不變。由相量圖可知：

并聯(lián)電容值的計(jì)算RLC+-+-+-

功率因數(shù)補(bǔ)償問題呈電容性呈電感性功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)绞裁闯潭?？理論上可以補(bǔ)償成以下三種情況:呈電阻性功率因數(shù)補(bǔ)償問題一般情況下很難做到完全補(bǔ)償（即：感性（較?。┤菪裕ㄝ^大）過補(bǔ)償欠補(bǔ)償結(jié)論：在角相同的情況下，補(bǔ)償成容性要求使用的電容容量更大，經(jīng)濟(jì)上不合算，所以一般工作在欠補(bǔ)償狀態(tài)。練一練例：有一感性負(fù)載，其額定有功功率P=1100W、cos=0.5，接在U=220V、f=50HZ的正弦交流電源上。（1）試求負(fù)載的無功功率Q1；（2）在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)電容C，如圖，試作相量圖說明功率因數(shù)提高的情況；（3）欲使電路的功率因數(shù)由原來的cos=0.5提高到cos′=0.8

，試計(jì)算并聯(lián)電容C。KRCL＋u－iRLici練一練（1）Q1＝1905.2var（2）并聯(lián)電容前后電路的有功功率不變，但電路的無功電流分量減小了，即并聯(lián)后使整個(gè)電路的功率因數(shù)提高了；而且總電流的有效值減小，可使輸電線路的功率損耗減少。（3）練一練功率為40W，功率因數(shù)為0.5的日光燈（為感性負(fù)載）與功率為60W的白熾燈（純阻性負(fù)載）各100只，并聯(lián)接于220V、50Hz的正弦交流電源上。（a）求電路的功率因數(shù)；（b）如要把電路的功率因數(shù)提高到0.9，應(yīng)并聯(lián)多大的電容。本節(jié)課程小結(jié)為什么要提高功率因數(shù)？1提高功率因數(shù)的原則2怎樣提高功率因數(shù)3并聯(lián)電容的計(jì)算4正弦交流電路中的功率瞬時(shí)功率正弦穩(wěn)態(tài)電路+_

功率隨時(shí)間變化的瞬時(shí)值。單位：瓦（W）瞬時(shí)功率

t0i,u,p

不可逆部分可逆部分

平均功率正弦穩(wěn)態(tài)電路+_

平均功率實(shí)際上是電阻消耗的功率，亦稱為有功功率。單位：瓦（W）

平均功率不僅與電壓電流有效值有關(guān)，而且與cos

有關(guān)，這是交流和直流的很大區(qū)別,主要由于電壓、電流存在相位差。計(jì)算平均功率的兩種方法

有功功率

各元件的有功功率為

無功功率正弦穩(wěn)態(tài)電路+_

用瞬時(shí)功率的最大值來反映電源與電感電容元件間能量交換的規(guī)模，并把它叫做電路的無功功率，單位：var(乏)。無功功率各元件的無功功率為注意：電感Ｌ上的功率QL為感性無功功率，取正；電容Ｃ上的功率QC為容性無功功率，取負(fù)。

計(jì)算無功功率的兩種方法

提示“無功”的含義是“交換”而不是“消耗”，它是相對“有功”而言的，絕不能理解為“無用”1實(shí)際中許多含有電感性質(zhì)的負(fù)載，如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，都是根據(jù)電磁轉(zhuǎn)換原理利用無功功率來工作的。2視在（表觀）功率正弦穩(wěn)態(tài)電路+_

視在功率是電源提供給電路的總功率，反映了交流電源的容量大小，單位為伏安（ＶＡ）。

注：在工程上視在功率用來表示電源設(shè)備（變壓器、發(fā)電機(jī)等）的容量，也可用來衡量發(fā)電機(jī)可能提供的最大平均功率（額定電壓×額定電流）。三種功率的關(guān)系有功功率:P=UIcosj單位：W無功功率:Q=UIsinj單位：var視在