电气工程基础--第2章

三、对称三相系统
2004/5
线电压
1 2 3 4 5 6 7 8 研制意义 标准概述 应用现状
U ab U a U b U Ue = 3U 30
0
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二、交流传输与功率方向
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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
*
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
EI
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*
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二、交流传输与功率方向
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
由上述计算可知：1＃机消耗有功功率4.84KW，供出无功功率 1.298Kvar；2＃机供出有功功率4.84KW，供出无功功率1.296Kvar， 1＃故机为一电动机，2＃机为一发电机，2＃机产生的有功功率全部 输送至1＃机。联系阻抗Z消耗无功功率2.594Kvar，为两机供给无功 功率的总和。
*
E1 E 2 220 j 0 (190.5 j110) I Z j5

22 j5.9 22.78195o A
E1 I 220(22 j5.9) 103 4.84 j1.298 KVA E 2 I (190.5 j110)(22 j5.9) 103 4.84 j1.296 KVA I 2 X 22.782 5 2.594 K var
电气工程基础教案
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
第二章 基本概念
上海交通大学电气工程系 2004，06
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第二章 基本概念
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
磁场能储藏于具有磁场存在的空间内。在电力系统中，发 电机的定子及转子绕组、变压器绕组、输电线回路及感应 电动机定子及转子绕组都存在磁场，因而都储藏磁场能 当存在两个线圈时
W
mf
是功率因数
当电压领先于电流时， 规定为正
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一、单相系统
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功率
p ui umim sin t sin( t )
1 2 3 4 5 6 7 8 研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
1 umim cos cos(2 t ) 2 UI cos UI cos(2 t )
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二、交流传输与功率方向
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1 1 2 在无有功损耗的情况下，送受两端功率相等 研制意义
标准概述 应用现状 研制内容 研制方案
P U I cos U I P2
关于SISCO 主要困难 主要结论
U1U 2 Q U1 sin IX L P sin 1 XL
1．动能（Kinetic energy）
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
Ω 机械角速度 J 转子的转动惯量（kg.m2）
1 E J 2 2
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2．位能（Potential energy）
U和I分别为电压和电流有效值:
1 U um 2
1 I im 2
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一、单相系统
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
定义
p UI cos UI cos 2 t cos sin 2 t sin UI cos 1 cos 2 t UI sin sin 2 t
p
p

p
Q
P UI cos
Q UI sin
p P 1 cos 2 t Q sin 2 t
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一、单相系统
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
二、交流传输与功率方向
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[例 2-4]
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
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二、交流传输与功率方向
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解：

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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论

2
二、旋转电机中的能量转换
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
电功率 ƒ 机械率（损耗）
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第二节 直流传输
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为使具有电阻的输电系统输送功率 P1，必须使始端和末端间具有电 压差 ，且 1 2， 1 标准概述 1 1 则功率反向流动
对于P和Q ，其意义阐述如下： 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PQ的顶值， PQ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。
cos
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一、单相系统
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。
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第一节 电力与电能系统
o
u0
o
0 0 0
u120
uc 2U sin( t 120 )
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u240
三、对称三相系统
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相电压、线电压及相电流矢量图
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
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5．耗散能（Dissipative energy）
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
Wd R i t dt 0
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1 2 Li 2
1 2 1 2 Wmf L1i1 L2i2 Mi1i2 2 2
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[例2-1]施加交流电压 至一具有电感L的线圈，求储 u max sin t 藏的磁场能与相应的功率。 线圈中的电流落后于电压，并等于 2004/5 解：
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三、对称三相系统
2004/5
单相传输系统具有功率的脉动特性。 发电机端电压（相对于中性点o）可表示为：
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
ua 2U sin t ub 2U sin( t 120 )
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
T原动机的转矩
T恒定
WPE T d
r

WPE T ( r )
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3．磁场能（Magnetic field energy）
2 2 UI cos UI sin P Q 2 2
S UI
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一、单相系统
2004/5
一端口网络用等值阻抗Z代表 ，则有 其中
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
发电厂将自然界的可用的“生”能转换为电能，并输送和分配这种电形式 的能量至各类用户，然后转换为各种有用的能量形式。 在电力系统中存在电能的附加形式，即电场能、磁场能及耗散能。发电机 组中的原动机属动力系统的范畴，它们服从刚体围绕定轴旋转的规律，因 而存在着机械能，即转子动能与位能。
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上式表明功率变化速率是电压变化速率的两倍及平均功率为零。
umax u sin( t 90o ) max cos t L L 2 1 umax 2 Wmf L cos t 2 2 L i p dWmf dt
2 1 umax sin 2 t 2 L
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一、电力系统中的能量形式 二、旋转电机中的能量转换
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
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一、电力系统中的能量形式
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
一、单相系统 二、交流传输与功率方向 三、对称三相系统 四、Δ 联结的三相负载 五、单相分析法
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一、单相系统
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无源线性一端口网络
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
u um sin t i im sin( t )
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U Ue
同样

ju
U
i

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研制意义 复功率 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
I Ie


ji

u
I

S U I UI u i UI S (cos j sin ) P jQ
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4．电场能（Electric field energy）
2004/5
储藏于电场中，例如电容器的极板间、传输线间以及传输线对地之 间。
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
1 2 Wef Cu 2
研制意义 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
u -u u u p ui r r
u1 u2
u u1 u2
u2 u1
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第三节
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交流传输
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论
1 Y Z

U Z I 及I YU
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S P jQ U I ZI Y U
2 *
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二、交流传输与功率方向
2004/5
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研制意义 标准概述 应用现状 研制内容 研制方案 关于SISCO 主要困难 主要结论