高一高教社电工技术应用课件-项目6电路功率因数提高的验证

《电工技术应用》 项目6：电路功率因数提高的验证 功率因数是供用电的一项重要指标，它直接反映了交流电路中负载消耗电能的情况。功率因数过低，不仅使线路上电压降增加，电能过多的浪费在线路上；还使负载的端电压减小，影响负载的正常工作。因此，提高电路功率因数，降损节电、保证用电系统的安全可靠具有极其重要的意义。本项目以电路功率因数提高的验证为目标，重点介绍纯电阻、纯电感、纯电容电路，RLC串联电路，交流电路的功率和功率因数的提高。 1.1项目描述 6.1项目描述 1.2知识准备 6.2.1纯电阻电路 任务导引 6.2 知识准备 日常生活和工作中接触到的白炽灯、电炉、电烙铁等都属于电阻性负载，只由电阻性负载和交流电源组成的电路就称为纯电阻电路。那么，在纯电阻电路中，电阻两端电压与电流的大小存在什么样的关系？相位关系又是怎样的呢？ 1.2知识准备 6.2.1纯电阻电路 6.2 知识准备 一、电压与电流间数量关系 做中学、做中教 将低频信号发生器、电压表、电流表、电阻器，按图6-1所示连接好电路，电阻R1=1KΩ，低频信号发生器选择正弦波，改变低频信号发生器的输出电压和频率，将电流表和电压表的读数填入表6-1中，并分析输出电压与电流之间的比值。 1.2知识准备 6.2.1纯电阻电路 6.2 知识准备 一、电压与电流间数量关系 从表6-1的数据中可以看出，电压有效值与电流有效值之间成正比，且与电源频率变化无关，比值等于电阻的阻值。表明电压有效值与电流有效值服从欧姆定律 将上式两边同时乘以 ，其电压、电流最大值也同样服从欧姆定律 1.2知识准备 6.2.1纯电阻电路 6.2 知识准备 二、电压与电流间相位关系 做中学、做中教 按图6-2所示连接电路，匀速摇动手摇发电机，仔细观察电流表和电压表的指针变化规律。 通过匀速摇动手摇发电机我们会发现，电流表和电压表的指针同时到达左边最大值，同时归零，又同时到达右边最大值，同时归零，即电流表与电压表同步摆动。 1.2知识准备 6.2.1纯电阻电路 6.2 知识准备 二、电压与电流间相位关系 纯电阻电路中，电流与电压相位相同，相位差为零 注意：在交流电路中，上式是纯电阻电路所特有的公式，只有在纯电阻电路中，任一时刻的电压、电流瞬时值服从欧姆定律。 1.2知识准备 6.2.1纯电阻电路 6.2 知识准备 三、电压与电流间波形图和相量图 电路仿真和演示实验结果均表明，在纯电阻电路中电流、电压的瞬时值、最大值、有效值之间均服从欧姆定律，且同相。我们可以用图6-3所示波形图和矢量图来形象地表述这种关系。 1.2知识准备 6.2.1纯电阻电路 6.2 知识准备 三、电压与电流间波形图和相量图 【例6－1】 已知某白炽灯工作时的电阻为484Ω，其两端所加电压 ，求通过白炽灯的电流大小，并写出电流瞬时值的表达式。 1.2知识准备 6.2.2纯电感电路 任务导引 6.2 知识准备 一个忽略了电阻和分布电容的空心线圈，与交流电源连接组成的电路叫做纯电感电路。日常生活中接触到的变压器线圈、收音机天线线圈等，都可认为是电感性负载。那么，在纯电感电路中，电感两端电压与电流的大小存在什么样的关系？相位关系又是怎样的呢？ 1.2知识准备 6.2.2纯电感电路 6.2 知识准备 一、电压与电流间数量关系 做中学、做中教 将低频信号发生器、电压表、电流表、电感器，按图6-4所示连接好电路，低频信号发生器选择正弦波，改变低频信号发生器的输出电压和频率，将电流表和电压表的读数填入表6-2中，并分析输出电压与电流之间的比值。 1.2知识准备 6.2.2纯电感电路 6.2 知识准备 一、电压与电流间数量关系 在电压幅度相同，频率不同的交流信号作用下，电流大小与频率成反比，即信号频率越高，电感阻碍作用越强，电流越小；在电压幅度和频率相同的交流信号作用下，电感量不同，电流大小与电感量成反比，即电感量越大，电感阻碍作用越强，电流越小。理论和实验证明，电感线圈感抗的大小与电源频率成正比，与线圈的电感成正比。感抗的公式为 f表示电压频率，单位是赫[兹]，符号为Hz；L表示线圈的电感，单位是亨[利]，符号为H；XL表示线圈的感抗，单位是欧[姆]，符号为Ω。 1.2知识准备 6.2.2纯电感电路 6.2 知识准备 一、电压与电流间数量关系 线圈的感抗XL和电阻R的作用相似，但是它与电阻R对电流的阻碍作用有本质区别。 感抗在直流电路中值为零，对电流没有阻碍作用；只有在电流频率大于零，即为交流电时，感抗才对电流有阻碍作用，且频率越高，阻碍作用越大。这也反映了电感元件“通直流，阻交流；通低频，阻高频”的特性。 1.2知识准备 6.2.2纯电感电路 6.2 知识准备 二、电压与电流间相位关系 做中学、做中