第31练 功率因数的提高(二) 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31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(二) 第四单元 单相正弦交流电路 第2节 交流电路分析 第31练 一、单项选择题 1. 在交流电路中，用来表示电源容量利用程度的系数是（ ） 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. 电路电压与电流有效值的比值 2. 在感性负载两端接入补偿元件后，该元件的主要作用是（ ） A. 提供感性无功电流 B. 提供容性无功电流 C. 吸收全部有功电能 D. 改变负载额定电压 3. 感性负载运行时投入适量电容器，电源侧电流的变化过程主要表现为（ ） A. 线路中有功电流明显增大 B. 线路中有功电流明显减小 C. 线路中滞后电流部分抵消 D. 线路中总电流一定反向 4. 某车间投入补偿柜后，总电流几乎不变，检查发现某一补偿支路没有电流，最可能的原因是（ ） A. 负载绕组匝间短路 B. 电源相序接线错误 C. 电压表量程选择偏小 D. 补偿支路熔断器断路 二、填空题 5. 提高感性负载功率因数时，常在负载两端并联______，利用其产生的容性无功来补偿负载所需的感性无功。 6. 在有功功率一定的情况下，功率因数提高后，电路的视在功率会______，线路电流通常也会随之______。 7. 电容补偿柜投入运行时，应根据负载变化进行______投切；检修电容器前，必须先切断电源并进行充分______。 8. 某单相感性负载有功功率为5 kW，功率因数由0.7提高到0.9。已知cosφ为0.7时tanφ约为1.02，cosφ为0.9时tanφ约为0.48，则所需电容补偿容量Qc=P(tanφ1－tanφ2)约为______ kvar。 三、判断题 9. 在输送同样有功功率时，功率因数越低，电源和线路承担的视在功率越大。（ ） 10. 提高感性负载功率因数时，电容器应串接在负载主回路中。（ ） 11. 电容器电流在相位上滞后电压，因此能补偿感性负载的滞后无功电流。（ ） 12. 补偿后若电源侧电流不降反升，可能是电容器投入过多造成过补偿。（ ） 四、简答题 13. 简述在确定无功补偿容量时，为什么不宜盲目追求功率因数过高或呈超前状态。 五、计算题 14. 某220 V、50 Hz单相用电支路测得有功功率为4 kW，无功功率为5 kvar（滞后）。若希望补偿后功率因数达到0.8（仍为滞后），已知功率因数为0.8时 tanvarphi=0.75，π 取3.14，求应并联电容器的电容量，结果保留一位小数，单位用 μ F。 15. 某三相异步电动机有功功率为15 kW，线电压为380 V，原功率因数为0.75，计划提高到0.90。已知cosφ为0.75时tanφ约为0.882，cosφ为0.90时tanφ约为0.484，√3取1.732。求：（1）所需电容补偿容量；（2）补偿前后的线电流；（3）若选用6 kvar电容器组，判断是否基本满足要求。 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31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(二) 第四单元 单相正弦交流电路 第2节 交流电路分析 第31练 一、单项选择题 1. 在交流电路中，用来表示电源容量利用程度的系数是（ ） 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. 电路电压与电流有效值的比值 【答案】A 【解析】功率因数反映有功功率在视在功率中所占的比例，数值越高，说明电源容量利用越充分。无功功率与有功功率的比值反映的是无功占用情况，不是功率因数。 2. 在感性负载两端接入补偿元件后，该元件的主要作用是（ ） A. 提供感性无功电流 B. 提供容性无功电流 C. 吸收全部有功电能 D. 改变负载额定电压 【答案】B 【解析】感性负载需要滞后的无功电流，并联电容器可提供超前的容性无功电流，从而减少电源侧供给的无功电流。它不能吸收全部有功电能，也不用于改变负载额定电压。 3. 感性负载运行时投入适量电容器，电源侧电流的变化过程主要表现为（ ） A. 线路中有功电流明显增大 B. 线路中有功电流明显减小 C. 线路中滞后电流部分抵消 D. 线路中总电流一定反向 【答案】C 【解析】电容器电流相位超前，可与感性负载的滞后无功电流部分抵消，使电源侧总电流减小。有功电流主要由负载实际消耗的有功功率决定，通常不会因补偿而明显改变。 4. 某车间投入补偿柜后，总电流几乎不变，检查发现某一补偿支路没有电流，最可能的原因是（ ） A. 负载绕组匝间短路 B. 电源相序接线错误 C. 电压表量程选择偏小 D. 补偿支路熔断器断路 【答案】D 【解析】某一补偿支路没有电流，说明该支路可能未接入电路，熔断器断路会使电容器不能投入运行。负载绕组短路或相序错误不能直接说明单个补偿支路无电流。 二、填空题 5. 提高感性负载功率因数时，常在负载两端并联______，利用其产生的容性无功来补偿负载所需的感性无功。 【答案】电容器 【解析】感性负载需要从电源吸收滞后的无功功率，而电容器能提供超前的容性无功功率，因此并联电容器可以减少电源侧承担的无功功率。 6. 在有功功率一定的情况下，功率因数提高后，电路的视在功率会______，线路电流通常也会随之______。 【答案】减小；减小 【解析】因为有功功率P与视在功率S的关系为P=Scosφ，所以在P一定时cosφ增大，S就会减小；电压一定时视在功率减小，线路电流也会相应减小。 7. 电容补偿柜投入运行时，应根据负载变化进行______投切；检修电容器前，必须先切断电源并进行充分______。 【答案】分组；放电 【解析】负载无功需求会随运行情况变化，分组投切可以使补偿容量更接近实际需要；电容器断电后仍可能储存电荷，所以检修前必须充分放电以保证人身安全。 8. 某单相感性负载有功功率为5 kW，功率因数由0.7提高到0.9。已知cosφ为0.7时tanφ约为1.02，cosφ为0.9时tanφ约为0.48，则所需电容补偿容量Qc=P(tanφ1－tanφ2)约为______ kvar。 【答案】2.7 【解析】因为电容器所需补偿的无功功率等于提高功率因数前后无功功率之差，所以Qc=5×(1.02－0.48)=2.7 kvar。 三、判断题 9. 在输送同样有功功率时，功率因数越低，电源和线路承担的视在功率越大。（ ） 【答案】√ 【解析】功率因数表示有功功率占视在功率的比例。在有功功率一定时，功率因数越低，需要的视在功率越大，线路电流也越大。 10. 提高感性负载功率因数时，电容器应串接在负载主回路中。（ ） 【答案】× 【解析】感性负载提高功率因数通常采用并联电容器补偿，使容性无功电流在负载附近提供。串接电容会改变主回路工作状态，不是常用的低压无功补偿接法。 11. 电容器电流在相位上滞后电压，因此能补偿感性负载的滞后无功电流。（ ） 【答案】× 【解析】电容器电流在相位上超前电压，而感性负载电流相位滞后电压。正因为二者无功电流方向相反，电容器才能起到补偿作用。 12. 补偿后若电源侧电流不降反升，可能是电容器投入过多造成过补偿。（ ） 【答案】√ 【解析】电容补偿应适量，投入过多会使电路呈容性，电源侧仍需承担无功电流。过补偿不仅不能继续减小线路电流，还可能使电流增大并影响设备运行。 四、简答题 13. 简述在确定无功补偿容量时，为什么不宜盲目追求功率因数过高或呈超前状态。 【答案】（1）补偿容量过大时，电路可能由感性变为容性，出现过补偿。 （2）过补偿会使电源侧出现超前无功功率，不利于电网稳定运行。 （3）补偿过多还可能引起电压升高、电容器负担加重等问题，因此应按实际负载和目标功率因数合理选择补偿容量。 【解析】提高功率因数的目的是减少电源和线路承担的不必要无功负担，但补偿并不是越多越好。电容器提供的是容性无功功率，若超过感性负载所需补偿量，就会使电路呈容性，产生超前无功。因此实际工程中通常按规定目标值进行补偿，避免过补偿。 五、计算题 14. 某220 V、50 Hz单相用电支路测得有功功率为4 kW，无功功率为5 kvar（滞后）。若希望补偿后功率因数达到0.8（仍为滞后），已知功率因数为0.8时 tanvarphi=0.75，π 取3.14，求应并联电容器的电容量，结果保留一位小数，单位用 μ F。 【答案】131.5 μ F 【解析】补偿后目标无功功率为 Q2=Ptanvarphi=4×0.75=3text{ kvar}。原无功功率为5 kvar，因此电容器应补偿的无功功率为 Qc=5-3=2text{ kvar}=2000text{ var}。单相并联电容器的无功功率关系为 Qc=2π fCU2，所以 C=Qc/(2π fU2)。代入数据得 C=2000/(2×3.14×50×2202)≈0.0001315text{ F}=131.5μ F。因此应并联的电容量约为131.5 μ F。 15. 某三相异步电动机有功功率为15 kW，线电压为380 V，原功率因数为0.75，计划提高到0.90。已知cosφ为0.75时tanφ约为0.882，cosφ为0.90时tanφ约为0.484，√3取1.732。求：（1）所需电容补偿容量；（2）补偿前后的线电流；（3）若选用6 kvar电容器组，判断是否基本满足要求。 【答案】（1）5.97 kvar （2）补偿前线电流约30.4 A，补偿后线电流约25.3 A。 （3）基本满足要求。 【解析】（1）根据补偿容量公式Qc=P(tanφ1－tanφ2)，代入数据得Qc=15×(0.882－0.484)=5.97 kvar，因此所需补偿容量约为5.97 kvar。 （2）三相电路有功功率公式为P=√3UIcosφ。补偿前线电流I1=P/(√3Ucosφ1)，代入数据得I1=15000/(1.732×380×0.75)=30.4 A；补偿后线电流I2=15000/(1.732×380×0.90)=25.3 A。 （3）计算所需补偿容量约为5.97 kvar，选用6 kvar电容器组与计算值接近，因此可判断基本满足补偿要求。 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 $