第30练 功率因数的提高(一) 内蒙古自治区（对口招生）《电工电子技术与技能》（高教版·第三版） 一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了内蒙古自治区（对口招生）《电工电子技术与技能》（高教版·第三版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是内蒙古自治区（对口招生）《电工电子技术与技能》（高教版·第三版）一课一练的第30练，内容涵盖理解功率因数的含义和提高方法，了解并联电容器补偿的原理和计算。 内蒙古自治区（对口招生）一课一练 《电工电子技术与技能》（高教版·第三版） 功率因数的提高(一) 第4单元 单相正弦交流电路 第2节 交流电路分析 第30练 一、单项选择题 1. 交流电路中，功率因数表示的是（ ） A. 有功功率与视在功率的比值 B. 无功功率与有功功率的比值 C. 视在功率与有功功率的比值 D. 电源电压与负载电流的比值 2. 在感性负载线路中接入补偿元件，其主要作用是（ ） A. 提供容性无功电流 B. 增大负载机械转矩 C. 改变电源额定频率 D. 降低负载额定电压 3. 感性负载并接合适的电容器后，电路状态变化正确的是（ ） A. 总电流与电压相位差增大 B. 总电流与电压相位差减小 C. 负载电压与频率同时降低 D. 负载电阻与电抗同时增大 4. 某车间投入补偿装置后，功率因数表指示由滞后变为超前，较可能的原因是（ ） A. 负载电阻明显增大 B. 电源频率明显降低 C. 补偿容量选择偏大 D. 线路导线截面偏小 二、填空题 5. 感性负载进行功率因数补偿时，最常用的方法是在负载两端______电容器。 6. 在有功功率和电源电压基本不变的情况下，功率因数提高后，电源侧电流会______，线路有功损耗会______。 7. 电容器补偿容量应随负荷变化合理投切，若投入容量过大，电路可能由滞后状态变为______状态，这种现象称为______。 8. 某感性负载有功功率为10 kW，功率因数由0.5提高到0.8，已知tanφ1=1.73、tanφ2=0.75，则所需电容器补偿容量Qc=______kvar。 三、判断题 9. 相同有功功率条件下，功率因数越低，线路中电流通常越大。（ ） 10. 并联电容器补偿时，电容器应与感性负载串联后接入电路。（ ） 11. 电容器支路电流超前电压，可抵消感性负载的一部分滞后无功电流。（ ） 12. 补偿后若功率因数表显示超前，应继续投入更多电容器以提高补偿效果。（ ） 四、简答题 13. 简述提高交流电路功率因数的主要意义。 五、计算题 14. 已知某单相感性负载接在220 V交流电源上，有功功率为2.2 kW，原功率因数为0.5，经补偿后功率因数提高到0.8。求：（1）补偿前电源电流；（2）补偿后电源电流。 15. 维修实训台上一组带电感镇流器的照明负载由220 V、50 Hz交流电源供电，测得输入有功功率为3 kW，电源电流为20 A。现采用并联电容器补偿，使功率因数提高到0.9，π取3.14。求：（1）补偿前的功率因数；（2）所需并联电容器的无功补偿容量；（3）所需电容值，结果取整数微法。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了内蒙古自治区（对口招生）《电工电子技术与技能》（高教版·第三版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是内蒙古自治区（对口招生）《电工电子技术与技能》（高教版·第三版）一课一练的第30练，内容涵盖理解功率因数的含义和提高方法，了解并联电容器补偿的原理和计算。 内蒙古自治区（对口招生）一课一练 《电工电子技术与技能》（高教版·第三版） 功率因数的提高(一) 第4单元 单相正弦交流电路 第2节 交流电路分析 第30练 一、单项选择题 1. 交流电路中，功率因数表示的是（ ） A. 有功功率与视在功率的比值 B. 无功功率与有功功率的比值 C. 视在功率与有功功率的比值 D. 电源电压与负载电流的比值 【答案】A 【解析】功率因数反映交流电路中电能被有效利用的程度，其数值为有功功率与视在功率之比。比值越接近1，说明电源容量利用越充分。 2. 在感性负载线路中接入补偿元件，其主要作用是（ ） A. 提供容性无功电流 B. 增大负载机械转矩 C. 改变电源额定频率 D. 降低负载额定电压 【答案】A 【解析】感性负载需要从电源吸收无功功率，补偿元件可就地提供部分容性无功电流。这样可减少电源和线路输送的无功电流，从而改善功率因数。 3. 感性负载并接合适的电容器后，电路状态变化正确的是（ ） A. 总电流与电压相位差增大 B. 总电流与电压相位差减小 C. 负载电压与频率同时降低 D. 负载电阻与电抗同时增大 【答案】B 【解析】感性负载电流滞后电压，电容器支路电流超前电压。两者部分抵消后，电源侧总电流与电压的相位差减小，功率因数得到提高。 4. 某车间投入补偿装置后，功率因数表指示由滞后变为超前，较可能的原因是（ ） A. 负载电阻明显增大 B. 电源频率明显降低 C. 补偿容量选择偏大 D. 线路导线截面偏小 【答案】C 【解析】感性负载补偿过多时，电容器提供的容性无功超过负载需要，电源侧可能呈容性状态。功率因数表由滞后变为超前，通常说明投入的补偿容量偏大。 二、填空题 5. 感性负载进行功率因数补偿时，最常用的方法是在负载两端______电容器。 【答案】并联 【解析】因为感性负载需要吸收滞后无功电流，而并联电容器能够在负载附近提供超前的容性无功电流，所以常采用并联方式进行补偿。 6. 在有功功率和电源电压基本不变的情况下，功率因数提高后，电源侧电流会______，线路有功损耗会______。 【答案】减小；降低 【解析】因为单相电路有P=UIcosφ，当P和U不变时，cosφ增大所需电流I就减小；线路损耗与电流平方成正比，所以电流减小会使线路有功损耗降低。 7. 电容器补偿容量应随负荷变化合理投切，若投入容量过大，电路可能由滞后状态变为______状态，这种现象称为______。 【答案】超前；过补偿 【解析】因为电容器提供的是容性无功，投入容量超过感性负载所需无功时，电源侧总无功会呈容性，所以功率因数可能显示超前，这就是过补偿。 8. 某感性负载有功功率为10 kW，功率因数由0.5提高到0.8，已知tanφ1=1.73、tanφ2=0.75，则所需电容器补偿容量Qc=______kvar。 【答案】9.8 【解析】因为提高功率因数所需补偿容量可按Qc=P(tanφ1－tanφ2)计算，所以Qc=10×(1.73－0.75)=9.8 kvar，表示电容器需要补偿的无功功率为9.8 kvar。 三、判断题 9. 相同有功功率条件下，功率因数越低，线路中电流通常越大。（ ） 【答案】√ 【解析】在电压一定时，有功功率由电压、电流和功率因数共同决定。功率因数降低而有功功率不变时，电流需要增大，因此线路负担加重。 10. 并联电容器补偿时，电容器应与感性负载串联后接入电路。（ ） 【答案】× 【解析】并联电容器补偿是将电容器与感性负载并联接入，使其提供容性无功电流。若改为串联接入，会改变负载工作电压和电路特性，不是常用补偿方式。 11. 电容器支路电流超前电压，可抵消感性负载的一部分滞后无功电流。（ ） 【答案】√ 【解析】感性负载电流滞后电压，电容器电流超前电压。两者在电源侧合成后可减小总电流的滞后程度，从而提高功率因数。 12. 补偿后若功率因数表显示超前，应继续投入更多电容器以提高补偿效果。（ ） 【答案】× 【解析】功率因数表显示超前时，说明电路可能已经出现过补偿。此时继续投入电容器会使容性无功增大，应减少投入容量或调整分组投切。 四、简答题 13. 简述提高交流电路功率因数的主要意义。 【答案】（1）可以减小电源侧和线路中的电流，降低导线及设备的发热。 （2）可以减少线路有功损耗，提高输配电系统的运行经济性。 （3）可以提高变压器、发电机和线路的容量利用率，使供电设备承担更多有效负载。 【解析】本题应围绕“电流减小、损耗降低、设备容量利用提高”三个方面作答。功率因数提高并不是让负载自动多做功，而是减少无功功率在电源与负载之间往返交换造成的影响。 五、计算题 14. 已知某单相感性负载接在220 V交流电源上，有功功率为2.2 kW，原功率因数为0.5，经补偿后功率因数提高到0.8。求：（1）补偿前电源电流；（2）补偿后电源电流。 【答案】（1）20 A （2）12.5 A 【解析】（1）根据单相交流电路有功功率公式P=UIcosφ，可得补偿前电流I1=P/(Ucosφ1)。代入数据得I1=2200/(220×0.5)=20 A，因此补偿前电源电流为20 A。 （2）补偿后电流I2=P/(Ucosφ2)。代入数据得I2=2200/(220×0.8)=12.5 A，因此补偿后电源电流为12.5 A。 15. 维修实训台上一组带电感镇流器的照明负载由220 V、50 Hz交流电源供电，测得输入有功功率为3 kW，电源电流为20 A。现采用并联电容器补偿，使功率因数提高到0.9，π取3.14。求：（1）补偿前的功率因数；（2）所需并联电容器的无功补偿容量；（3）所需电容值，结果取整数微法。 【答案】（1）0.68 （2）约1.77 kvar （3）116 μF 【解析】（1）补偿前视在功率为 S1=UI=220×20=4400text{ VA}=4.4text{ kVA}。 补偿前功率因数为 cosvarphi1=P/S1=3/4.4≈0.68。 （2）补偿前无功功率为 Q1=sqrt{S12-P2}=sqrt{4.42-32}≈3.22text{ kvar}。 补偿后功率因数为0.9，则 tanvarphi2=sqrt{1-0.92}/0.9≈0.484，补偿后负载所需无功功率为 Q2=Ptanvarphi2=3×0.484≈1.45text{ kvar}。 因此电容器应补偿的无功容量为 Qc=Q1-Q2≈3.22-1.45=1.77text{ kvar}。 （3）电容器无功功率满足 Qc=2π fCU2。将 Qc=1.77text{ kvar}=1770text{ var} 代入，得 C=Qc/(2π fU2)=1770/(2×3.14×50×2202)≈0.000116text{ F}， 换算为 116 μtext{F}。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $