上海交通大学：《电气工程基础》精品课程教学资源（课件讲稿）第二章 基本概念

第二章基本概念

第二章基本概念 本章论述组成电力系统的各种能量形式以及电机中机 电能量转换的概念，讨论了直流传输与交流传输的基 本概念，阐述了交流电路中有功功率、无功功率、视 在功率及复数功率的概念。讨论了单相系统的缺陷与 三相系统的优点以及在对称三相系统中的单相分析法

 本章论述组成电力系统的各种能量形式以及电机中机 电能量转换的概念，讨论了直流传输与交流传输的基 本概念，阐述了交流电路中有功功率、无功功率、视 在功率及复数功率的概念。讨论了单相系统的缺陷与 三相系统的优点以及在对称三相系统中的单相分析法

第一节电力与电能系统 动能(Kineticenergy）We=号Mo 位能(otentialy）me=Td6 电力系统中 的能量形式 磁场能(Magnetic field energy) 电场能(Electric field energy) 耗散能(Dissipative energy)W,=∫R[i)jdh 旋转电机中 同步机 的能量转换 异步机

电力系统中 的能量形式 动能（Kinetic energy） 1 2 2 W KE  M 位能（Potential energy） r W T d PE       磁场能（Magnetic field energy） 1 2 2 mf W i  L 电场能（Electric field energy） 1 2 2 W Cu ef  耗散能（Dissipative energy）   2 0 W R i t dt d        旋转电机中 的能量转换 同步机 异步机

第二节直流传输 电路中的电流 i= R 线路始端电压 R+r u=u2 +ir u2 R 负载所消耗的功率 p2=21 输电线始端功率 D =ui=uzi+i"r 输电系统的效率 7、 ui+ir山2+ir4

负载所消耗的功率 2 u i R  线路始端电压 电路中的电流 输电线始端功率 输电系统的效率 1 2 2 R r u u ir u R      2 2 p u i  2 p u i u i i r 1 1 2    2 2 2 2 2 2 1 u i u u u i i r u ir u      

第三节交流传输 1,单相系统 2. 交流传输与功率方向 3对称三相系统 4.△联结的三相负载 5.、 单相分析法

1. 单相系统 2. 交流传输与功率方向 3. 对称三相系统 4. Δ 联结的三相负载 5. 单相分析法

单相系统 传输功率以两倍 电流电压具有正弦形式 u=u sin ot 角频率围绕平均功 i=i sin(ot-) 率UI cos中 波动 由电源输入该一端口网络的瞬时功率 p=UI cos-Ⅱcos(2ot-) =UI cos(1-cos2@t)-UI sinosin 2@t 定义有功 P=UI cosφ 和无功 Q≡II sin >p=P(1-cos2@t)-Qsin2@t 视在功率 S=UI=+=(UIcos)+(UIsin) 复功率 S=ji=U∠(0.-4)=1∠p=S(cos+jsin)=P+j0

电流电压具有正弦形式 由电源输入该一端口网络的瞬时功率   p cos cos(2 ) cos 1 cos 2 sin sin 2 UI UI t UI t UI t              传输功率 以两倍 角频率围绕平均功 率 波动 cos sin P UI Q UI     定义有功 和无功 视在功率 复功率 sin sin( ) m m u u t i i t       UI cos p P t Q t    1 cos 2 sin 2        2 2 2 2 S UI P Q UI UI      cos sin     (cos sin ) u i S U I UI UI S j P jQ                   

注意： 1.有功功率P规定为的平均值，其物理意义是被传送的有用功率，它的大小与 功率因数相关。 2.无功功率O定义为的顶值，在线路上往返传送，平均值为零，所以是“无 用”功率。但它为建立电场和磁场所必需。 3.P和Q均可用物理量瓦(W)表示，但着重于Q代表“无效”功率，用无效伏 安来度量，因而单位用乏(Voltamperes reactive,var),千乏、兆乏表示。 4. 负荷以滞后功率因数运行时所吸收的无功功率为正，以超前功率因数运行时 所吸收的无功功率为负：发电机以滞后功率因数运行时所发出的无功功率为 正，以超前功率因数运行时所发出的无功功率为负

注意： 1. 有功功率P规定为p的平均值，其物理意义是被传送的有用功率，它的大小与 功率因数 相关。 2. 无功功率Q定义为 的顶值， 在线路上往返传送，平均值为零，所以是“无 用”功率。但它为建立电场和磁场所必需。 3. P和Q均可用物理量瓦（W）表示，但着重于Q代表“无效”功率，用无效伏 安来度量，因而单位用乏（Voltamperes reactive ,var）,千乏、兆乏表示。 4. 负荷以滞后功率因数运行时所吸收的无功功率为正，以超前功率因数运行时 所吸收的无功功率为负；发电机以滞后功率因数运行时所发出的无功功率为 正，以超前功率因数运行时所发出的无功功率为负

二、交流传输与功率方向 P =UIcos8=U2I=P 在无有功损耗的情况下，送受两端功率相等 sin UU2si8

 在无有功损耗的情况下，送受两端功率相等 1 1 2 2 P U I U I P    cos 1 2 1 1 sin sin L L U U U IX P X     

二、交流传输与功率方向 功率方向 P和Q的方向 方法是去求解EI先定义一个方向（电流方向），再 看P、Q的正负符号

 功率方向 P和Q的方向  方法是去求解 先定义一个方向（电流方向），再 看P、Q的正负符号 * E I  

例题 两电压源代表1#及2#同步机经过阻抗Z相联。已知 E1=220∠0 E2=220∠30y以及Z=0+5Q 试决定两机何者为发电机及何者为电动机？它们分别产 生或消耗多少有功功率和无功功率？联系阻抗吸收多少 有功功率和无功功率？

两电压源代表1#及2#同步机经过阻抗Z相联。已知 以及 试决定两机何者为发电机及何者为电动机？它们分别产 生或消耗多少有功功率和无功功率？联系阻抗吸收多少 有功功率和无功功率？ E1 220 0    E V 2 220 30    Z j    0 5