知識(shí)點(diǎn)14正弦交流電路的功率教學(xué)文稿

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式高等職業(yè)教育數(shù)字化學(xué)習(xí)中心電工電子技術(shù)主講：劉妍項(xiàng)目二：交流電路正弦交流電路的功率2知識(shí)點(diǎn)講授內(nèi)容0203050401目錄明確任務(wù)：電路網(wǎng)絡(luò)中的功率的測(cè)量和計(jì)算知識(shí)準(zhǔn)備：功率與功率三角形操作訓(xùn)練：日光燈電路的功率測(cè)量知識(shí)深化：日光燈電路參數(shù)測(cè)試歸納總結(jié)一、明確任務(wù)電路網(wǎng)絡(luò)的最終目的就是進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和輸送，而在當(dāng)前能源緊缺、節(jié)能減排的社會(huì)大形勢(shì)下，盡可能地降低用電器的能量消耗，提高能量利用率是必須要考慮的因素。學(xué)會(huì)對(duì)電路網(wǎng)絡(luò)中的功率的測(cè)量和計(jì)算，是本節(jié)要掌握的內(nèi)容。一、明確任務(wù)5二、知識(shí)準(zhǔn)備在電路網(wǎng)絡(luò)中，電路或元件的“耗能”與“儲(chǔ)能”是兩個(gè)不同的概念，“耗能”是指電路或元件實(shí)際消耗的電能，而“儲(chǔ)能”則是電路或元件暫時(shí)把電能通過(guò)磁場(chǎng)能或電場(chǎng)能的形式存儲(chǔ)起來(lái)，在一定條件下再釋放給電路。

相應(yīng)的，用于描述不同能量形式的功率也有“有功功率”和“無(wú)功功率”之分。6二、知識(shí)準(zhǔn)備

對(duì)于一個(gè)無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)，可以把它等效為一個(gè)電阻和一個(gè)電抗串聯(lián)的電路，如圖2-42所示；71.電壓三角形圖2－42無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)及等效電路二、知識(shí)準(zhǔn)備

根據(jù)KVL定律，各電壓相量存在以下關(guān)系：設(shè)電路中的電流相量為參考相量，即

，從電壓相量圖上可以看出，總電壓與電阻、電抗上電壓有效值之間存在以下數(shù)量關(guān)系，如圖2-43（b）所示。8圖2－43電壓三角形二、知識(shí)準(zhǔn)備2.有功功率、無(wú)功功率和視在功率

有功功率指的是電路網(wǎng)絡(luò)（或網(wǎng)絡(luò)中的所有元件）實(shí)際消耗的功率，指的是“耗能”。無(wú)功功率則是指電路網(wǎng)絡(luò)與電網(wǎng)能量交換的規(guī)模，指的是“儲(chǔ)能”。

電路的有功功率為

（2-1） 電路的無(wú)功功率則為 （2-2）

電路的視在功率為

（2-3）二、知識(shí)準(zhǔn)備

公式（2-1）和（2-2）中，I表示流入這個(gè)電路網(wǎng)絡(luò)的總電流有效值，U表示兩端網(wǎng)絡(luò)的總電壓有效值，而Ψz則表示總電壓與總電流之間的相位差，即等效阻抗的阻抗角,通常也把它稱(chēng)為功率因素角。式（2-3）中，S表示視在功率，它不是指電路消耗的功率（有功功率），通常反映的是各種供電設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器、電網(wǎng)等）的供電能力。視在功率的單位用千伏安（kVA）或伏安（VA）表示。二、知識(shí)準(zhǔn)備小知識(shí)：變壓器的額定容量是指視在功率，它等于變壓額定輸出電壓（UN）與額定輸出電流（IN）的乘積；實(shí)際上表明了這臺(tái)變壓器正常情況下的供電能力。

11二、知識(shí)準(zhǔn)備有功功率的計(jì)算：電路所消耗的功率就是電路中所有“耗能”元件所消耗的功率的總和；根據(jù)有功功率的意義可知，電路中所有耗能元件消耗的功率的總和就是電路的有功功率；因此（等均為各電阻上的功率）。

在生活中，通常我們?cè)谟?jì)算家庭電器總功率時(shí)把各種電器的功率相加，就是采用這種辦法來(lái)求取電路的有功功率。12二、知識(shí)準(zhǔn)備3.功率三角形由于，，，因而電路的有功功率、無(wú)功功率和視在功率三者之間同樣存在以下關(guān)系：13二、知識(shí)準(zhǔn)備圖2－44功率三角形上述關(guān)系可通過(guò)一個(gè)直角三角形的三條邊來(lái)表示它們之間的數(shù)量關(guān)系，這個(gè)三角形就稱(chēng)為功率三角形；如圖2-44所示。三、操作訓(xùn)練日光燈電路的功率測(cè)量15圖2-39交流電路的功率檢測(cè)在Multisim軟件中，按圖2-39連接電路，用功率表測(cè)量電路中的功率。再用電壓表和電流表來(lái)測(cè)量日光燈電路的電壓和電流，記錄數(shù)據(jù)。三、操作訓(xùn)練日光燈電路的功率測(cè)量在日光燈兩端加上電容，重新用功率表檢測(cè)交流電路的功率、電壓，記錄數(shù)據(jù)。思考：（1）當(dāng)并聯(lián)上電容后，交流電路的功率有何變化？為什么？（2）交流電路的功率跟哪些因素有關(guān)？16開(kāi)關(guān)電壓U（V）電流I(A)功率(W)功率因素λ斷開(kāi)K

閉合K

三、操作訓(xùn)練D34－W型攜帶式0.5級(jí)電動(dòng)系低功率因數(shù)瓦特表，如圖2-40（a）所示，主要用于直流電路中測(cè)量小功率或交流50赫茲電路中測(cè)量功率。該表準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)，額定功率因數(shù)＝0.2。電流量限低時(shí)電流量程換接片按圖2-40（b）中實(shí)線(xiàn)的接法，量限高時(shí)換接片按虛線(xiàn)連接。17小知識(shí)：功率表測(cè)量功率方法（功率表型號(hào)D34-W）日光燈電路的功率測(cè)量三、操作訓(xùn)練18（a）實(shí)物圖（b）面板示意圖圖2-40D34-W型低功率因數(shù)瓦特表日光燈電路的功率測(cè)量三、操作訓(xùn)練

測(cè)量功率時(shí)，根據(jù)測(cè)量范圍，按圖2-41將儀表接入線(xiàn)路內(nèi)，儀表的指示值可按下式計(jì)算：式中：P為功率單位瓦特C為儀表常數(shù)亦即刻度每格所代表的瓦特?cái)?shù)，如表4-7所示α為儀表偏轉(zhuǎn)后指示格數(shù)19日光燈電路的功率測(cè)量三、操作訓(xùn)練20圖2-41儀表接線(xiàn)示意圖日光燈電路的功率測(cè)量三、操作訓(xùn)練21使用注意事項(xiàng)a）使用時(shí)儀表應(yīng)放置水平，并盡可能遠(yuǎn)離強(qiáng)電流導(dǎo)線(xiàn)或強(qiáng)磁場(chǎng)地點(diǎn)，以免使儀表產(chǎn)生附加誤差。b）儀表指針如不在零位時(shí)，可利用表蓋上零位調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整。c）測(cè)量時(shí)如遇儀表指針?lè)捶较蚱D(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)改變換向開(kāi)關(guān)之極性，即可使指針順?lè)较蚱D(zhuǎn)。切忌互換電壓接線(xiàn)，以免使儀表產(chǎn)生誤差。日光燈電路的功率測(cè)量三、操作訓(xùn)練22日光燈電路的功率測(cè)量表2-7瓦特表每小格所代表的瓦特?cái)?shù)刻度每格所代表的瓦特（W）電壓（V）電流（A）255010050100200751503001503006000.250.010.020.040.0250.050.10.0250.050.10.050.10.20.50.020.040.080.050.10.20.050.10.20.10.20.40.50.0250.050.10.050.10.20.050.10.20.10.20.410.050.10.20.10.20.40.10.20.40.20.40.810.050.10.20.10.20.40.10.20.40.250.5120.10.20.40.20.40.80.20.40.80.5122.50.10.20.40.250.510.250.510.51250.20.40.80.5120.51212450.250.510.5120.512124100.512124124248四、知識(shí)深化例2.9日光燈電路參數(shù)測(cè)試如圖2－45所示；在日光燈電路中輸入頻率的信號(hào)，并由儀器儀表測(cè)得、、，試求線(xiàn)圈的電阻R和電感L等于多少？23圖2－45日光燈參數(shù)測(cè)試電路四、知識(shí)深化解：由于電路的有功功率為20W，電流有效值為0.8A，所以有24電阻上電壓有效值為根據(jù)電壓三