3.6 正弦交流电路功率因数的提高（课件）-《电工电子技术与技能》同步教学（铁道版）

3.6 正弦交流电路功率因数的提高 3.6.1 正弦交流电路的功率因数 该值的大小与负载性质有关，随负载性质的不同，cosф的值不同，cosф在0～1范围内变化。例如，广泛应用的三相异步电动机，在额定负载运行时，功率因数一般在0.7～0. 85，但在空载运行时（好比马拉空车），功率因数一般为0.2～0.3，轻载时（大马拉小车）功率因数也不高。 常用电路的功率因数 纯电阻电路 R-L-C串联电路 纯电感电路或 纯电容电路 电动机 空载 电动机 满载 日光灯 （R-L串联电路） 3.6.2 提高功率因数的意义 提高功率因数的意义主要表现在以下两个方面：  提高供电设备的利用率。  降低了供电设备和输电线路的功率损耗。 一般情况下，负载的功率因数都不高，这样会对供电电网产生一些不利影响。其一，增加输电线路上的电能损耗，负载的有功功率为P=UI cosф，在P、U一定的情况下，cosф越低，供电线路的电流I越大，则线路损耗的有功功率就随I增加而增大；其二，功率因数越低，在相同的有功功率情况下，需占用电网的容量也就越大。这种情况对节约用电及发挥电源的利用率是极为不利的。 分析: j1 j2 L R C + _ 原负载 新负载 并联电容后，原负载的任何参数都没有改变！ 3.6.3 提高功率因数的方法 在电力系统中，在感性负载的两端并联电容元件来提高功率因数，这是常用的人工补偿方法。 j1 j2 代入 补偿容 量不同 全——不要求(电容设备投资增加,经济效果不明显) 欠 过——使功率因数又由高变低(性质不同) 综合考虑，提高到适当值为宜( 0.9 左右)。 L R C + _ 补偿后电流？补偿后功率因数？ 3.6.4 补偿电容量的计算 例1: 解： (1) （2）如将 从0.95提高到1，试问还需并多 大的电容C。 （1）如将功率因数提高到 ,需要 并多大的电容C,求并C前后的线路的电流。 一感性负载,其功率P=10kW, 接在电压U=220V , ƒ=50Hz的电源上。 即 即 求并C前后的线路电流 并C前: 可见 : cos 1时再继续提高，则所需电容值很大（不经济），所以一般不必提高到1。 并C后: (2) 从0.95提高到1时所需增加的电容值 3.7 电 路 谐 振 3.7.1 串联谐振 如图3-31所示，R、L、C串联电路中，若时电路中电感元件的感抗与电容元件的容抗相互抵消，电路呈纯电阻特性，即电压与电流同相，电路产生了串联谐振，此时的频率称为谐振频率f0。 在含有电感元件和电容元件的交流电路中，若电路的电压和电流的相位差φ=0，即电压与电流同相，则电路呈纯阻性，电路的这种状态称为谐振现象。 电路的谐振根据电路结构分为串联谐振和并联谐振两种类型。 图3-31 1. 串联谐振的产生条件 由此得出谐振条件为 ： 由此可知，调整电路参数L、C或f中任意一个，都能使电路产生谐振。 电压与电流同相，电路呈电阻性，电路发生了串联谐振。 2.电路串联谐振的主要特征： (1)阻抗Z=R，最小。当外加电压U一定时，电流具有最大值Io =U/R，Io称为串联谐振电流。 (2)电压与电流同相，电路呈现纯电阻性质。 (3)因为XL=XC， 又因为XL=XC>>R，故UL=UC>>UR=U，即电感和电容上的电压远远高于电路的端电压。 。 3.7.2 并联谐振 1. 谐振条件 + - 实际中线圈的电阻很小，所以在谐振时有 2. 谐振频率 或 可得出： 则： ②由于电源电压与电路中电流同相(φ=0)，因此，电路对电源呈现电阻性。 ③ 当R<<ω0L时，两并联支路的电流近似相等，且比总电流大许多倍。 3. 并联谐振的特征 ①阻抗最大，呈电阻性。 (当满足  0L  R时) 因此在电源电压U一定的情况下，电路的电流将在谐振时达到最小值。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 谐振频率： 品质因数： 特性阻抗： $$