第23讲 RLC交流电路的分析(功率因数的提高)

一、提高功率因数的意义二、提高功率因数的方法功率因数的提高交流电的传输与转换升压变压器输电线降压变压器电灯电动机电炉...用户发电机电源第七节、功率因数的提高知识点回顾有功功率、无功功率、视在功率能量能量能量能量能量能量能量视在功率S=UI一部分转化为其他能量有功功率PcosUIP无功功率QsinUIQ功率因数的提高一、功率因数的概念功率因数——电路中有功功率与视在功率的比值。SP视在功率有功功率cos纯阻元件：1cos感性、容性负载：1coscosUIUI功率因数的提高二、提高功率因数的意义（一）使电源设备得到充分利用视在功率转换成有功功率的程度例：已知某发电机的视在功率为1000KVA。（1）若1cos（2）若7.0cos能发出()KW的有功功率只能发出()KW的有功功率1000700所以提高可使发电设备的容量得以充分利用cos功率因数的提高若用户则电源可发出的有功功率为：1cos若用户：则电源可发出的有功功率为：0.6cos800kvarsinNNIUQ600kWcosNNIUP1000kWcosNNIUPAkV1000NNNIUS例：视在功率无需提供无功功率则需提供无功功率功率因数的提高（二）降低线路损耗和线路压降U一定IcosUIP)U/(PIcos线路损耗r电源负载线路损耗r(费电)设输电线和发电机绕组的电阻为:r要求:(Ｐ、Ｕ定值)时cosIUPcosUPIrIP2提高电网的功率因数可减小线路和发电机绕组的损耗,对国民经济的发展有重要意义。cos(导线截面积)IS功率因数的提高日常生活中多为感性负载，如电动机、日光灯，其等效电路及相量关系如图。功率因数的提高三、提高功率因数的方法（一）功率因数cos低的原因IURULU相量图+U-RLXI+RU-+-LU感性等效电路A0.182A22040UPIcosIUP40W220V白炽灯1cos例:A0.364A0.522040cosUPI40W220V日光灯0.5cos供电局一般要求用户的否则受处罚。0.85cos功率因数的提高IURULU相量图+U-RLXI+RU-+-LU感性等效电路A0.182A22040UPI40W220V白炽灯1cos常用电路的功率因数纯电阻电路0)(R-L-C串联电路)9090(纯电感电路或纯电容电路)90(电动机空载电动机满载日光灯（R-L串联电路）1cos0.3~0.2cos0cos0co1s0.9~0.7cos0.6~0.5cos功率因数的提高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。在感性负载两端并电容（二）提高功率因数的原则CIC+U-RLI1I功率因数的提高（三）提高功率因数的措施并电容加什么元件?感性负载CIC+U-RLI1I功率因数的提高并电容并电容后：能量的互换主要发生在电感和电容之间，减轻了电源的负担。并电容前：能量的互换主要发生在电感和电源之间。并电容的实质是什么?cosIcos功率因数的提高并联电容C后：(2)原感性支路的工作状态不变(1)电路的总电流，电路总功率因数Icos电路总视在功率S1cos不变感性支路的功率因数不变感性支路的电流I1(3)电路总的有功功率不变因为电路中电阻没有变，C不消耗功率,所以消耗的功率也不变。并联电容C后,L所需无功功率由C提供,能量互换在L与C之间发生,发电机容量充分利用结论1IIU21CI由相量图可得211sinsinIIICCUωIC11sinI2sinI即:211sinsinIICUω1——并C前2——并C后功率因数的提高(三)并联电容值的计算CIC+U-RLI1ICI211sincossincosUPUPCωU1IIU21CI11sinI)tan(tan12UωPC功率因数的提高2sinICI0.5cos1【例3-6-1】已知某电源UN=220V,ƒ=50Hz，SN=20kVA。试求：（1）该电源的额定电流；（2）该电源若供给、40W的日光灯，最多可点多少盏？此时线路的电流是多少？（3）若将电路的功率因数提高到，此时线路的电流是多少？需并联多大电容？9.0cos2功率因数的提高解：(1)电源的额定电流为：1cosNSPnA19A22010203NNNUSI功率因数的提高(2)设日光灯为n盏，即盏250405.01020cos31PSnN此时线路的电流为额定电流，即A191I（3）如将提高到0.9后，线路中的电流为：cos50.5AA0.92201001cos32UPINII所以,该电源还有能力再带负载。功率因数的提高所需的电容器的电容量为：μF208F0.483-1.7312025021001tantan223212fUPC•今有一个40W的日光灯，使用时灯管与镇流器(可近似把镇流器看作纯电感)串联在电压为220V，频率为50Hz的电源上。已知灯管工作时属于纯电阻负载，灯管两端的电压等于110V，试求镇流器上的感抗和电感。这时电路的功率因数等于多少？若将功率因数提高到0.8，问应并联多大的电容？【能力训练1】•【能力训练2】P95:3-17•【能力训练2】P95:3-17