正弦交流电路-正弦交流电路的功率(电工基础课件)

日光灯电路原理和电路模型各种常见的日光灯管Ｈ型排管圆型蝶型应用广泛的日光灯日光灯的结构灯管启辉器镇流器电路组成：各器件的作用1.日光灯灯管氩气、低压水银蒸汽玻璃管内壁涂有荧光粉，灯丝通有电流时，发射大量电子，激发荧光粉发出白光。各器件的作用灯管的发光原理荧光粉发出可见光受到紫外线照射时在高压下导电发出紫外线两端灯丝给气体加热,并给气体加上高电压各器件的作用2.启辉器氖气起到一个自动开关的作用由氖泡和纸介电容组成，氖泡内有静触片和动触片（双金属片），动触片可以动作，与静触片接触或断开。各器件的作用动作过程演示如下：各器件的作用3.镇流器启动时提供瞬时高压正常工作时降压限流带有铁芯的电感线圈，具有自感作用，与启辉器配合，产生脉冲高压。日光灯照明电路的工作原理1.日光灯照明电路原理图：启辉器日光灯照明电路的工作原理工作原理启辉阶段：接通电源启辉器辉光放电电路接通灯丝预热辉光放电停止后双金属片冷却收缩与静触片断开镇流器产生较高的脉冲电压灯管内水银蒸气弧光放电辐射出紫外线发出白光日光灯照明电路的工作原理2.工作阶段灯管启辉后，镇流器由于其高电抗，两端电压增大；启辉器两端电压大为减少，氖气不再辉光放电，电流由灯管内气体导电形成回路，灯管进入工作状态。日光灯电路模型灯管电阻镇流器电感+电阻日光灯RL串联电路日光灯等效电路模型练一练例：把日光灯的镇流器接在100V、50HZ的正弦交流电源中，实测得电流I＝2A，有功功率P＝120W，求：镇流器的电阻R和电感量L各为多少？解：日光灯镇流器的电路模型为RL+-

L=127mH本节课程小结日光灯的结构1日光灯的工作原理2日光灯的电路模型3日光灯电路功率因数的提高回顾通过上次课的学习我们知道，日光灯电路可以等效成电阻和电感的串联，灯管等效成电阻，镇流器等效成电感。RL+-

灯管镇流器问题的提出日常生活中绝大部分负载为感性其等效电路及相量关系如下图。P=PR=UIcos

电路消耗的有功功率为：为什么提高功率因数若cos

I当U、P

一定时1、线路损耗增加；2、终端负载工作电压降低，影响其正常工作；3、电源容量增加。后果所以希望提高cos

常见电路的功率因数纯电阻电路R-L-C串联电路纯电感电路或纯电容电路电动机

空载满载日光灯（R-L串联电路）提高功率因数的原则必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。uiRL并联电容C提高功率因数的措施:并联电容值的计算设原电路的功率因数为cos

L，要求补偿到cos

需并联多大电容？（设U、P、ω为已知）RLC+-+-+-

并联电容值的计算分析依据：补偿前后P、U不变。由相量图可知：

并联电容值的计算RLC+-+-+-

功率因数补偿问题呈电容性呈电感性功率因数补偿到什么程度？理论上可以补偿成以下三种情况:呈电阻性功率因数补偿问题一般情况下很难做到完全补偿（即：感性（较小）容性（较大）过补偿欠补偿结论：在角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容容量更大，经济上不合算，所以一般工作在欠补偿状态。练一练例：有一感性负载，其额定有功功率P=1100W、cos=0.5，接在U=220V、f=50HZ的正弦交流电源上。（1）试求负载的无功功率Q1；（2）在负载两端并联一个电容C，如图，试作相量图说明功率因数提高的情况；（3）欲使电路的功率因数由原来的cos=0.5提高到cos´=0.8

，试计算并联电容C。KRCL＋u－iRLici练一练（1）Q1＝1905.2var（2）并联电容前后电路的有功功率不变，但电路的无功电流分量减小了，即并联后使整个电路的功率因数提高了；而且总电流的有效值减小，可使输电线路的功率损耗减少。（3）练一练功率为40W，功率因数为0.5的日光灯（为感性负载）与功率为60W的白炽灯（纯阻性负载）各100只，并联接于220V、50Hz的正弦交流电源上。（a）求电路的功率因数；（b）如要把电路的功率因数提高到0.9，应并联多大的电容。本节课程小结为什么要提高功率因数？1提高功率因数的原则2怎样提高功率因数3并联电容的计算4正弦交流电路中的功率瞬时功率正弦稳态电路+_

功率随时间变化的瞬时值。单位：瓦（W）瞬时功率

t0i,u,p

不可逆部分可逆部分

平均功率正弦稳态电路+_

平均功率实际上是电阻消耗的功率，亦称为有功功率。单位：瓦（W）

平均功率不仅与电压电流有效值有关，而且与cos

有关，这是交流和直流的很大区别,主要由于电压、电流存在相位差。计算平均功率的两种方法

有功功率

各元件的有功功率为

无功功率正弦稳态电路+_

用瞬时功率的最大值来反映电源与电感电容元件间能量交换的规模，并把它叫做电路的无功功率，单位：var(乏)。无功功率各元件的无功功率为注意：电感Ｌ上的功率QL为感性无功功率，取正；电容Ｃ上的功率QC为容性无功功率，取负。

计算无功功率的两种方法

提示“无功”的含义是“交换”而不是“消耗”，它是相对“有功”而言的，绝不能理解为“无用”1实际中许多含有电感性质的负载，如电动机、变压器等，都是根据电磁转换原理利用无功功率来工作的。2视在（表观）功率正弦稳态电路+_

视在功率是电源提供给电路的总功率，反映了交流电源的容量大小，单位为伏安（ＶＡ）。

注：在工程上视在功率用来表示电源设备（变压器、发电机等）的容量，也可用来衡量发电机可能提供的最大平均功率（额定电压×额定电流）。三种功率的关系有功功率:P=UIcosj单位：W无功功率:Q=UIsinj单位：var视在