瞬时功率为负值.PPT

项目三、交流电路 任务二：单一参数的交流电路 一、纯电阻电路 交流电路中如果只考虑电阻的作用，这种电路称为纯电阻电路。 白炽灯、卤钨灯、电暖器、工业电阻炉等都可近似地看成是纯电阻电路。 在这些电路中，当外电压一定时，影响电流大小的主要因素是电阻R。 1、电流与电压的相位关系 设加在电阻两端的电压为 实验证明，在任一瞬间通过电阻的电流i仍可用欧姆定律计算，即 上式表明，在正弦电压的作用下，电阻中通过的电流也是一个同频率的正弦交流电流，且与加在电阻两端的电压同相位。 2、电流与电压的数量关系 由上式可知，通过电阻的最大电流 把上式两边同除以 ，则得 这说明，在纯电阻电路中，电流与电压的瞬时值、最大值、有效值都符合欧姆定律。 3、功 率 在任一瞬间，电阻中电流瞬时值与同一瞬间的电阻两端电压的瞬时值的乘积，称为电阻获取的瞬时功率，用PR表示，即 由于电流和电压同相，所以P在任一瞬间的数值都大于或等于零，这说明电阻是一种耗能元件。 通常用电阻在交流电一个周期内消耗的功率的平均值来表示功率的大小，称为平均功率，又称有功功率，用P表示，单位仍是W。 电压、电流用有效值表示时，平均功率P的计算与直流电路相同，即 例题 已知某白炽灯的额定参数为220V/100W，其两端所加电压为 试求： 1、交流电的频率； 2、白炽灯的工作电阻； 3、白炽灯的有功功率。 二、纯电感电路 1、电感对交流电的阻碍作用 先接通6V直流电源，可以看到HL1和HL2亮度相同。 再改接6V交流电源，发现灯泡HL2明显变暗， 这表明电感线圈对直流电和交流电的阻碍作用是不同的。 对于直流电，起阻碍作用的只是线圈的电阻；对于交流电，除了线圈的电阻外电感也起阻碍作用。电感对交流电的阻碍作用称为感抗，用XL表示。感抗的单位也是Ω。 感抗的大小与哪些因素有关呢？ （1）线圈的自感系数越大，感抗就越大。 （2）交流电的频率越高，线圈的感抗也越大。 感抗的计算式为 电感对交流电的阻碍作用，可以简单概括为： 通直流，阻交流，通低频，阻高频。 因此电感也被称为低通元件。 2、电流与电压的关系 由电阻很小的电感线圈组成的交流电路，可以近似地看作是纯电感电路。 纯电感电路欧姆定律的表达式： 感抗只是电压与电流最大值或有效值的比值，而不是电压与电流瞬时值的比值，即 ，这是因为u和i的相位不同。 设电流i为参考正弦量，电压u的瞬时值表达式为 电压比电流超前90o，即电流比电压滞后90o。 3、功 率 瞬时功率在一个周期内，有时为正值，有时为负值。 瞬时功率为正值，说明电感从电源吸收能量转换为磁场能储存起来。 瞬时功率为负值，说明电感又将磁场能转换为电能返还给电源。 瞬时功率在一个周期内吸收的能量与释放的能量相等。也就是说纯电感电路不消耗能量，它是一种储能元件。 通常用瞬时功率的最大值来反映电感与电源之间转换能量的规模，称为无功功率，用QL表示，单位名称是乏，符号为Var，其计算式为 无功功率并不是“无用功率”，“无功”两字的实质是指元件间发生了能量的互逆转换，而原件本身没有消耗电能。 实际上许多具有电感性质的电动机、变压器等设备都是根据电磁转换原理利用“无功功率”而工作的。 例题 一个0.7 H的电感线圈，电阻可以忽略不计。 （1）先将它接在220 V、50 Hz的交流电源上，试求流过线圈的电流和电路的无功功率。 （2）若电源频率为500 Hz，其它条件不变，流过线圈的电流将如何变化？ 解： （1）线圈的感抗 流过线圈的电流 电路的无功功率 （2）当f =500 Hz时 可见，频率增高，感抗增大，电流减小。 三、纯电容电路 1、电容对交流电的阻碍作用 交流电能“通过”电容器，同时电容器对交流电有阻碍作用。电容对交流电的阻碍作用称为容抗，用XC表示，容抗的单位也是Ω。 容抗的大小与哪些因素有关呢？ （1）电容器的电容量越大，容抗越小。 （2）交流电的频率越高，电容器的容抗越小。 容抗的计算式为 电容的容抗与频率的关系可以简单概括为： 隔直流，通交流，阻低频，通高频。 因此电容也被称为高通元件。 2、电流与电压的关系 把电容器接到交流电源上，如果电容器的电阻和分布电感可以忽略不计，可以把这种电路近似地看成是纯电容电路。 纯电容电路欧姆定律的表达式为： 设电压uc为参考正弦