第2章 基本概念

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1、Chapter2基本概念2013‐9‐241本章内容2.1电力系统中的能量形式2.2直流传输2.3交流传输2.4本章小结22.1电力系统中的能量形式动能位能电力系统中的磁场能能量电场能耗散能3(1)动能（kineticenergy）定义：物体因运动而产生的能量计算公式其中：J为发电机组转子的转动惯量，kg▪m2为发电机组转子的机械角速度，rad/s存在于：发电机组转子4(2)位能（potentialenergy）定义：原动机对机组转子施加转矩形成的转子位能计算公式其中：T为原动机的转矩，N▪mδ为发电机组转子的角度，radδr为发电机转子在参考点的角

2、度，rad存在于：发电机组转子5(3)磁场能（magneticfieldenergy）定义：磁场中蕴含的能量计算公式其中：L为电路的电感，Hi为回路中的电流，A存在于：发电机组的定子、转子绕组，变压器绕组，输电线路，感应电动机的定子和转子绕组6(4)电场能（electricfieldenergy）定义：电场中蕴含的能量计算公式其中：C为电路的电容，Fu为导体间的电位差，V存在于：输电线之间，输电线与地之间，电容器的极板间7(5)耗散能（dissipativeenergy）定义：电流流经电阻介质时散逸的热能计算公式其中：R为电路的电阻，i为回路

3、电流，A存在于：发电机定子、转子绕组输电线变压器一次、二次绕组阻性用电负荷（电炉、电热器等）8各种能量形式小结电力系统用旋转电机及电阻、电感、电容来表示，其总能量守恒但能量形式发生变化，而这些变化引起电力系统运行状态（如电流、电压、功率等参数）发生变化。这就是我们要掌握的规律。磁场磁场耗散耗散电力系统G~M动能动能、位能位能耗散、电场磁场、耗散92.2直流传输uiu21r串联回路的端口电压=串接的各元件电压降之代数和；仅当线路两端存在电压差，才会产生功率流；功率从高电压端流向低电压端。102.3交流传输交流传输中的参量定义（基于单相系统介绍）交流传

4、输的功率方向对称三相系统单相分析法112.3.1交流传输中的参量定义电压、电流的瞬时值i(t)+u(t)−–u、i为电压、电流幅值；mm–ω=2πf为角频率；–φ为功率因数角。ui12电压、电流的有效值（均方根值）瞬时功率有效值13有功功率、无功功率14有功功率P规定为瞬时功率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。（W、kW、MW）无功功率Q定义为p的幅值，p在线路上往返传送，平均值为零，所QQ以是“无用”功率，但它对于建立电场和磁场是必需的。（乏，var）p(t)p(t)=P(1-cos2ωt)PP=UIcosφ0

5、Q=UIsinφp(t)=Qsin2ωtQP*(1-cos2ωt)P=UIcosφQ=UIsinφQ*sin2ωtp15视在功率–S与P、Q的关系16复功率࣐ൌ࣐࢛െ࣐࢏17S、U、I、Z之间的关系（单相）复数值之间的+关系−幅值之间的关系18举例1：交流电流过纯电感L产生的功耗+−交流电流过纯电感时消耗的有功功率为零，消耗的无功功率为正。19举例2：交流电流过纯电容C产生的功耗+−交流电流过纯电容时消耗的有功功率为零，消耗的无功功率为负（即电容供出无功功率）。20关于无功功率的说明单位可以是W，但为着重体现Q为“无效”功率，故单位用“乏”（volt

6、-amperesreactive,var）；习惯上规定无功负荷：吸收（消耗）感性无功，或发出（产生）容性无功；无功电源：发出（产生）感性无功，或吸收（消耗）容性无功；电力系统中绝大部分负荷均是感性负荷。21举例3：交流电流过RL电路的情况在RL电路上发生的功耗ܷሶ+jܫሶL–方法一ܫܴሶ−22在RL电路上发生的功耗–方法二+−23U、U、U之间的关系RL交流系统中，串联电路端口电压=串接元件压降的矢量和。（具体计算过程和计算结果，请参见教材p35[例2-3]）242.3.2交流传输的功率方向功角2526线路传输有功功率–条件：对线路施加电压，

7、且两端存在电压相角差；–方向：从电压相角超前端流向电压相角滞后端。线路传输无功功率–条件：对线路施加电压，且两端存在电压幅值差；–方向：从电压幅值高端流向电压幅值低端。272.3.3对称三相系统三相交流系统的接线方式相电压、线电压、相电流、线电流的定义三相对称交流系统的特点Y形与∆形接线之间的互换交流为什么要采用三相制中性点接地方式28(1)三相交流系统的接线方式三相共用回线中性点Y形接线29对实际的三相设备采用Y形还是∆形接线，取决于设备每相额定电压与电源电压的匹配情况。∆形接线30(2)相电压、线电压、相电流、线电流的定义Y形接线情况–相电

8、流=线电流（瞬时值；矢量