電路分析與應用 教學PPT課件

電路分析與應用 教學PPT課件,電路分析與應用,教學PPT課件,電路,分析,應用,教學,PPT,課件 江西應用技術職業(yè)學院電路分析與應用電路分析與應用精精品品教教材材學習情境五學習情境五 生產車間供電線路安裝與調試生產車間供電線路安裝與調試項目項目1 1 正弦交流穩(wěn)態(tài)電路的分析與應用正弦交流穩(wěn)態(tài)電路的分析與應用 江西應用技術職業(yè)學院機電系實例引入：車間動力電氣平面布線圖電氣平面布線圖：電氣平面布線圖：在建筑平面圖上、按國家標準、按電氣在建筑平面圖上、按國家標準、按電氣設備的安裝位置、敷設方式、路徑繪制的電氣布置圖。設備的安裝位置、敷設方式、路徑繪制的電氣布置圖。江西應用技術職業(yè)學院機電系實例引入：教學樓照明系統(tǒng)電路 圖圖5.2.1 5.2.1 三相交流電路示意圖三相交流電路示意圖上一頁下一頁返 回江西應用技術職業(yè)學院機電系 R、L、C元件的電壓與電流相量關系元件的電壓與電流相量關系31 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析4功率因數的提高功率因數的提高5相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律正弦交流電的三要素和有效值正弦交流電的三要素和有效值 2目目 錄錄 江西應用技術職業(yè)學院機電系 1.1.正弦電壓與電流的數學模型正弦電壓與電流的數學模型 正弦交流電流及電壓的數學表達式為三角函數式 圖1-1所示為 的波形圖。圖圖1-1 正弦電流波形圖正弦電流波形圖任務一任務一 正弦交流電的三要素和有效值正弦交流電的三要素和有效值 一、正弦交流電的三要素一、正弦交流電的三要素江西應用技術職業(yè)學院機電系 表達一個正弦須具備三個要素，即振幅值、角頻率和初相角。如正弦電壓 式中 分別為振幅值、角頻率和初相角。圖1-2 振幅值不同的正弦量（1）振幅值(最大值)如圖1-2所示。（2）頻率、角頻率和周期任務一任務一 正弦交流電的三要素和有效值正弦交流電的三要素和有效值 江西應用技術職業(yè)學院機電系 （3）相位與初相 中，稱為相位角，簡稱相位。是正弦量在 時的稱初相位，簡稱初相。正弦量的相位和初相與計時起點的選擇有關(計時起點的選擇是任意的)，計時起點不同，相位和初相不同。圖1-3的該正弦量的一般解析式為：改變參考方向的結果是將正弦量的初相加上(或減去)，而不影響振幅值與角頻率。振幅值、角頻率、初相是完整表達一個正弦量的三要素。圖圖1-3 初相不為零的正弦量初相不為零的正弦量任務一任務一 正弦交流電的三要素和有效值正弦交流電的三要素和有效值 江西應用技術職業(yè)學院機電系 例5-1 已知選定參考方向下正弦量的波形如圖1-4所示，試寫出正弦量的解析式。圖圖1-4 例例5-1的電路圖的電路圖任務一任務一 正弦交流電的三要素和有效值正弦交流電的三要素和有效值 解：江西應用技術職業(yè)學院機電系 2、同頻率正弦量的相位差 相位差是兩個同頻率正弦量的相位之差，例如：相位差為：相位隨時間變化，而同頻率正弦量的相位差等于其初相之差，無論怎樣改變計時起點，相位差始終不變。當 時，-同相。當 時，-反相。當 時，-正交。圖圖1-5 兩個初相不同的正弦量兩個初相不同的正弦量任務一任務一 正弦交流電的三要素和有效值正弦交流電的三要素和有效值 江西應用技術職業(yè)學院機電系 二、正弦量的有效值和平均值二、正弦量的有效值和平均值 1 1正弦量的有效值正弦量的有效值 用 表示電流、電壓、電動勢的有效值。若交流電流通過電阻在一個周期內所產生的熱量和直流電流通過同一電阻在相同時間內所產生的熱量相等，則這個直流的數值叫做交流的有效值。任務一任務一 正弦交流電的三要素和有效值正弦交流電的三要素和有效值 江西應用技術職業(yè)學院機電系 2.2.正弦量的平均值正弦量的平均值 周期性交流量的波形曲線在半個周期內與橫軸所圍面積的平均值定義為交流量的平均值。任務一任務一 正弦交流電的三要素和有效值正弦交流電的三要素和有效值 江西應用技術職業(yè)學院機電系任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律 假設假設 i(t)=ImSin(t+)根據歐拉公式根據歐拉公式 ej=Cos+jSin 則復指數函數則復指數函數 Imej(t+)=ImCos(t+)+jImSin(t+)上式的虛部正好等于正弦電流上式的虛部正好等于正弦電流i(t)，這樣我們就把正弦交流，這樣我們就把正弦交流電和復指數函數聯(lián)系起來。電和復指數函數聯(lián)系起來。一個正弦波是由振幅、頻率、初相位所決定的，由于電一個正弦波是由振幅、頻率、初相位所決定的，由于電路中響應和激勵是同一頻率的正弦量。這樣，正弦穩(wěn)態(tài)響應路中響應和激勵是同一頻率的正弦量。這樣，正弦穩(wěn)態(tài)響應中只需要確定它們的振幅和初相位就可以了。中只需要確定它們的振幅和初相位就可以了。一、正弦信號的相量表示一、正弦信號的相量表示江西應用技術職業(yè)學院機電系由于由于 i(t)=Im Imej(t+)=Im（Im ej ejt)=Im（?m ejt)式中式中 ?m=Im ej =Im復數復數 ?m 的模等于正弦量的振幅，幅角等于正弦量的初相位。的模等于正弦量的振幅，幅角等于正弦量的初相位。為了和一般的復數區(qū)分開來，稱它為為了和一般的復數區(qū)分開來，稱它為相量相量，在它上面加一點，在它上面加一點表示。表示。?m 稱為電流相量。稱為電流相量。正弦量是代數量，并非矢量或復數量。所以，正弦量是代數量，并非矢量或復數量。所以，相量不相量不等于正弦量等于正弦量，它們之間不能劃等號，只有相互對應的關系。，它們之間不能劃等號，只有相互對應的關系。振振幅幅求虛部求虛部任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系符號說明符號說明瞬時值瞬時值-小寫小寫u、i有效值有效值-大寫大寫U、I復數、相量復數、相量-大寫大寫 +“.”最大值最大值-大寫大寫+下標下標任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系正誤判斷正誤判斷？瞬時值瞬時值復數復數瞬時值瞬時值復數復數？任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律 二、正弦量相量的四種表示形式二、正弦量相量的四種表示形式 (1)代數形式代數形式 (2)三角形式三角形式 (3)指數形式指數形式 (4)極坐標形式極坐標形式四種表示形式之間的關系如圖所示。四種表示形式之間的關系如圖所示。江西應用技術職業(yè)學院機電系 三、相量的簡單運算三、相量的簡單運算 1.1.相量的乘除法相量的乘除法 2相量的加減法相量的加減法 3相量加減法的相量圖相量加減法的相量圖任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系 例2-1 試寫出下列各正弦交流量的相量 (1)i i1 1 =7.07=7.07SinSin(t+60)At+60)A (2)i i2 2=1.4141.414SinSin(t+45)At+45)A 解：(1)?1m1m=7.07=7.07 60 60A A 或或 ?1 1=5=5 60 60 A A (2)先將i i2 2寫為 i i2 2=1.414=1.414SinSin(t+45t+45180)A180)A =1.414 =1.414SinSin(t t135)A135)A 故故 ?2m2m=1.414 =1.414 135 135 A A 或或 ?2 2=1=1 135 135 A A 畫出畫出?1 1、?2 2的相量圖如圖所示：的相量圖如圖所示：?1?260135 0+1j任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系 例例 已知正弦電壓u1(t)=141sin(t+/3)V，u2(t)=70.5 sin(t-/6)V，寫出u1和u2的相量，并畫出相量圖。解解 相量圖如圖所示。任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系 四、相量形式的基爾霍夫定律四、相量形式的基爾霍夫定律 1 1基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律KCLKCL 在交流電路中，流過電路中某個節(jié)點在交流電路中，流過電路中某個節(jié)點(或封閉面或封閉面)的各電的各電流瞬時值的代數和等于零。即：流瞬時值的代數和等于零。即：正弦交流電路中的各電流都是與電源同頻率的正弦量，正弦交流電路中的各電流都是與電源同頻率的正弦量，將同頻率的正弦量用相量表示，得基爾霍夫電流定律的相量將同頻率的正弦量用相量表示，得基爾霍夫電流定律的相量形式：形式：任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系 2.2.基爾霍夫電壓定律基爾霍夫電壓定律KVLKVL 基爾霍夫電壓定律指出：交流電路中，任何一個閉合回基爾霍夫電壓定律指出：交流電路中，任何一個閉合回路中各段電壓瞬時值的代數和等于零。即：路中各段電壓瞬時值的代數和等于零。即：在正弦交流電路中，任一回路的各支路電壓都是與電源在正弦交流電路中，任一回路的各支路電壓都是與電源同頻率的正弦量，將這些同頻率的正弦量用相量表示，即得同頻率的正弦量，將這些同頻率的正弦量用相量表示，即得基爾霍夫電壓定律的相量形式：基爾霍夫電壓定律的相量形式：任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系 例例2-2 2-2 在如圖所示電路中，在如圖所示電路中，電壓表電壓表V V1 1、V V2 2的讀數都是的讀數都是50V50V，試求電路中電壓表試求電路中電壓表V V的讀數。的讀數。解：根據解：根據KVLKVL，電壓表電壓表V的讀數是的讀數是70.7 V。任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系 例2-3 如圖：已知如圖：已知i i1 1、i i2 2分別為分別為 i i1 1 =5=5SinSin(t+36.9)At+36.9)A i i2 2=10=10SinSin(t t53.1)A 53.1)A 試求電流試求電流i i，并作相量圖。并作相量圖。解根據根據KCLKCL，有，有i i=i i1 1+i i2 2 ，?m m=?1m1m+?2m2m 將將i i1 1、i i2 2用相量表示用相量表示:?1m1m=5=5e ej j36.9 36.9 A=5A=5 36.9A36.9A ?2m 2m=10=10e e j j53.1 53.1 A=10A=10 53.1 A53.1 A 則則 ?m m=?1m1m+?2m2m=5=5 36.9A+1036.9A+1053.1 A53.1 A =(4+j3)A+(6 =(4+j3)A+(6j8)A=(10j8)A=(10j5)Aj5)A =11.8 =11.826.6A26.6A 所以電流所以電流 i=11.8=11.8SinSin(t t 26.6)A26.6)A相量圖相量圖 i1 i i2 u?1m?2m?m0任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系注意注意計算相量的相位角時，要注意所在象限。如：計算相量的相位角時，要注意所在象限。如：j j+1+1+3+3-3-3+4+4-4-4任務二任務二 相量形式的基爾霍夫定律相量形式的基爾霍夫定律江西應用技術職業(yè)學院機電系一、一、電阻元件電阻元件1.瞬時值形式：瞬時值形式：相應的相量形式相應的相量形式相量模型相量模型若：若：有：有：有效值關系有效值關系相位關系相位關系任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系(uR,iR同相同相)u i=或：或：任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系2.相量關系：相量關系：江西應用技術職業(yè)學院機電系3.3.電阻電路中的功率電阻電路中的功率 uiR（1）瞬時功率瞬時功率 p：瞬時電壓與瞬時電流的乘積瞬時電壓與瞬時電流的乘積任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系結論：結論：tuipt1.（耗能元件）（耗能元件）2.隨時間變化隨時間變化3.與與 成比例成比例且頻率加倍。且頻率加倍。任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系（2）平均功率（有功功率）平均功率（有功功率）P P：一個周期內的平均值一個周期內的平均值 uiR任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系1 1瞬時值關系瞬時值關系(1)大小關系大小關系 其中，其中，感抗感抗二、二、電感元件電感元件任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系則則設設江西應用技術職業(yè)學院機電系任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系(2)相位關系相位關系:iu 的關系曲線的關系曲線江西應用技術職業(yè)學院機電系 2 2相量關系相量關系 設電流為設電流為:則：則：相量：相量：電感上電感上 相量關系相量關系任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系 3 3電感元件的功率電感元件的功率 (1)(1)瞬時功率：瞬時功率：iuL江西應用技術職業(yè)學院機電系儲存儲存能量能量P 0P 0uiiuL任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系（2 2）平均功率平均功率 P P （有功功率）（有功功率）結論：結論：純電感不消耗能量純電感不消耗能量，只和電源進行能量交換。，只和電源進行能量交換。任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系 (3)無功功率無功功率 電感元件瞬時功率的最大值定義為電感電路的無功功率，電感元件瞬時功率的最大值定義為電感電路的無功功率，它表示電源與電感元件間能量交換的最大速率。它表示電源與電感元件間能量交換的最大速率。4電感元件中儲存的磁場能量電感元件中儲存的磁場能量江西應用技術職業(yè)學院機電系 例例5-45-4如圖所示電路中，已知如圖所示電路中，已知 ，理想，理想感性線圈感性線圈L=1H，試求：，試求：(1)線圈的感抗線圈的感抗XL；(2)端電壓端電壓UL；(3)(3)相量相量 ，并畫出相量圖；，并畫出相量圖；(4)(4)線圈的無功功率；線圈的無功功率；(5)(5)線圈儲存的最大磁能線圈儲存的最大磁能WLm。任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系 三、電容元件上電壓與電流的關系三、電容元件上電壓與電流的關系 1瞬時值關系瞬時值關系圖圖 純電容電路純電容電路 Xc稱為容抗，單位為歐稱為容抗，單位為歐姆。容抗是表示電容器在充姆。容抗是表示電容器在充放電過程中對電流的一種阻放電過程中對電流的一種阻礙作用。礙作用。任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系 (1)(1)有效值關系有效值關系 (2)(2)相位關系相位關系 電容元件中電流與電壓的波形圖電容元件中電流與電壓的波形圖 的關系曲線的關系曲線任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系iu頻率和容抗成反比頻率和容抗成反比,w w 0，|XC|直流開路直流開路(隔直隔直)w w ，|XC|0 0 高頻短路高頻短路(旁路作用旁路作用)江西應用技術職業(yè)學院機電系 當：當：則電流為：則電流為：它們對應的相量分別為：它們對應的相量分別為：電容上電壓電流的相量關系電容上電壓電流的相量關系任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系 2相量關系相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系3.電容電路中的功率電容電路中的功率ui(1)瞬時功率瞬時功率 p任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系充電充電p放電放電放電放電P 0uiuiuiuitiu任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系（2）平均功率平均功率 P任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系 電容元件瞬時功率的最大值定義為無功功率，它表示電源電容元件瞬時功率的最大值定義為無功功率，它表示電源與電容間能量交換的最大速率。與電容間能量交換的最大速率。（3）無功功率無功功率 Q（電容性無功取負值）（電容性無功取負值）任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系4電容元件中儲存的電場能量電容元件中儲存的電場能量江西應用技術職業(yè)學院機電系已知：已知：C 1F求：求：I 、i例例uiC解：解：電流有效值電流有效值求電容電路中的電流求電容電路中的電流瞬時值瞬時值任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系江西應用技術職業(yè)學院機電系任務三任務三 R R、L L、C C的電壓與電流相量關系的電壓與電流相量關系小小 結結江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析一、一、RLC串聯(lián)交流電路串聯(lián)交流電路1電壓與電流的關系電壓與電流的關系設電流為設電流為:其相量為：其相量為：則：則：又由又由有：有：Z稱為復阻抗稱為復阻抗江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析（1）當）當 ,表示表示 u 領先領先 i 電路呈感性電路呈感性江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析(2)當當表示表示 u 落后落后 i 電路呈容性電路呈容性 表示表示 u、i同相同相 電路呈電阻性電路呈電阻性,特殊情況，稱為特殊情況，稱為串聯(lián)諧振。串聯(lián)諧振。(3)當當容性容性阻性阻性江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析2各電壓有效值的關系各電壓有效值的關系江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析l注意注意:一般一般|Z|Z1|+|Z2|+|Z3|+|Z|Z1|+|Z2|+|Z3|+|Zn+|Zn江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析 3.RLC串聯(lián)電路的功率串聯(lián)電路的功率 (1)有功功率有功功率 RLC串聯(lián)電路中的有功功率就是電阻上消耗的功率。串聯(lián)電路中的有功功率就是電阻上消耗的功率。其中，其中，稱為稱為功率因數功率因數 (2)無功功率無功功率 RLC串聯(lián)電路中的無功功率，就是電抗串聯(lián)電路中的無功功率，就是電抗X上的無功功率。上的無功功率。江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析 (3)視在功率視在功率 電路端電壓的有效值與電流有效值的乘積稱為電路的視電路端電壓的有效值與電流有效值的乘積稱為電路的視在功率，用符號在功率，用符號S表示，單位為伏安表示，單位為伏安(VA)或千伏安或千伏安(kVA)。江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析 二、并聯(lián)電路的分析計算二、并聯(lián)電路的分析計算1阻抗法阻抗法因為：因為：根據根據江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析并聯(lián)電路的相量圖并聯(lián)電路的相量圖江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析 2.2.導納法導納法（1）導納的定義）導納的定義電阻、電感和電容的導納分別為電阻、電感和電容的導納分別為 單口的單口的Y與網絡結與網絡結構、元件參數和電源頻構、元件參數和電源頻率有關，與電流電壓的率有關，與電流電壓的量值和初相無關。量值和初相無關。江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析(2)(2)用導納法分析并聯(lián)電路用導納法分析并聯(lián)電路 結論：結論：n n個導納并聯(lián)的等個導納并聯(lián)的等效導納等于各個導納之和。效導納等于各個導納之和。即：即：江西應用技術職業(yè)學院機電系任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析(3)(3)并聯(lián)電路的三種狀態(tài)并聯(lián)電路的三種狀態(tài) ，總電流超前于端電壓，總電流超前于端電壓,電路呈容電路呈容性性;，總電流滯后于端電壓，電路呈感，總電流滯后于端電壓，電路呈感性性;，總電流與端電壓同相，稱為并，總電流與端電壓同相，稱為并聯(lián)諧振。聯(lián)諧振。江西應用技術職業(yè)學院機電系 3.3.并聯(lián)電路的功率并聯(lián)電路的功率 (1)(1)電路的有功功率電路的有功功率 (2)(2)電路的無功功率電路的無功功率 其中其中 是電路的等效阻抗角是電路的等效阻抗角(等效導納角的負數等效導納角的負數)。任務四任務四 簡單正弦交流電路的分析簡單正弦交流電路的分析(3)電路的視在功率電路的視在功率江西應用技術職業(yè)學院機電系任務五任務五 功率因數的提高功率因數的提高一、有功功率一、有功功率P與功率因數與功率因數 瞬時功率在一個周期內的平均值叫做瞬時功率在一個周期內的平均值叫做平均功率，平均功率，它反映了它反映了交流電路中實際消耗的功率，所以又叫做交流電路中實際消耗的功率，所以又叫做有功功率，有功功率，用用P表示，表示，單位是瓦特單位是瓦特(W)。P=UI cos =UI 其中其中 =cos 叫做正弦交流電路的叫做正弦交流電路的功率因數。功率因數。特點：特點：沒有量綱的純數，它由網絡結構、元件參數和沒有量綱的純數，它由網絡結構、元件參數和電源頻率決定。電源頻率決定。江西應用技術職業(yè)學院機電系功率因數功率因數 和電路參數的關系和電路參數的關系負負載載iu說明：說明：由負載性質決定。與電路的參數由負載性質決定。與電路的參數和頻率有關，與電路的電壓、電流無關。和頻率有關，與電路的電壓、電流無關。RZ任務五任務五 功率因數的提高功率因數的提高江西應用技術職業(yè)學院機電系任務五任務五 功率因數的提高功率因數的提高二、功率因數二、功率因數 的提高的提高1提高功率因數的意義提高功率因數的意義 （1）負載的功率因數低，使電源設備的容量不能充分利用。）負載的功率因數低，使電源設備的容量不能充分利用。例如：一臺容量為例如：一臺容量為S=100 kVA的變壓器，若負載的功率因的變壓器，若負載的功率因數數 =時，則此變壓器就能輸出時，則此變壓器就能輸出100 kW的有功功率；若的有功功率；若 =0.6時，則此變壓器只能輸出時，則此變壓器只能輸出60 kW了，也就是說變壓器的容量了，也就是說變壓器的容量未能充分利用。未能充分利用。為什么要提高功率因數為什么要提高功率因數？江西應用技術職業(yè)學院機電系任務五任務五 功率因數的提高功率因數的提高 （2）在一定的電壓）在一定的電壓U下，向負載輸送一定的有功功率下，向負載輸送一定的有功功率P時，時，負載的功率因數越低，輸電線路的電壓降和功率損失越大。負載的功率因數越低，輸電線路的電壓降和功率損失越大。這是因為輸電線路電流這是因為輸電線路電流I=P/(Ucos)，當，當 =cos 較小較小時，時，I必然較大，輸電線路中的功率損耗也要增加。因此，必然較大，輸電線路中的功率損耗也要增加。因此，提高負載的功率因數對合理科學地使用電能以及國民經濟提高負載的功率因數對合理科學地使用電能以及國民經濟都有著重要的意義。都有著重要的意義。江西應用技術職業(yè)學院機電系任務五任務五 功率因數的提高功率因數的提高三、提高功率因數的方法三、提高功率因數的方法 在交流電力系統(tǒng)中，負載多為感性負載。提高感性負載在交流電力系統(tǒng)中，負載多為感性負載。提高感性負載功率因數的最簡便的方法，是功率因數的最簡便的方法，是用適當容量的電容器與感性負用適當容量的電容器與感性負載并聯(lián)。載并聯(lián)。這樣就可以使電感中的磁場能量與電容器的電場能這樣就可以使電感中的磁場能量與電容器的電場能量進行交換，從而減少電源與負載間能量的互換。量進行交換，從而減少電源與負載間能量的互換。原則：原則：負載上的電壓負載上的電壓U和負載的有功功率和負載的有功功率P不變。不變。江西應用技術職業(yè)學院機電系任務五任務五 功率因數的提高功率因數的提高 對于額定電壓為對于額定電壓為U、額定功率為、額定功率為P、工作頻率為、工作頻率為f的感性負載的感性負載R-L來說，將功率因數從來說，將功率因數從 1=cos 1提高到提高到 2=cos 2，所需所需并聯(lián)的電容為并聯(lián)的電容為其中其中 1=arccos 1，2=arccos 2，且，且 1 2，1 2。江西應用技術職業(yè)學院機電系呈電容性。呈電容性。呈電感性呈電感性 功率因數補償到什么程度？理論上可以補償成以下三種功率因數補償到什么程度？理論上可以補償成以下三種情況情況:呈電阻性呈電阻性任務五任務五 功率因數的提高功率因數的提高江西應用技術職業(yè)學院機電系結論結論：在在 角相同的情況下，補償成容性要求使用的電容角相同的情況下，補償成容性要求使用的電容容量更大，經濟上不合算，所以一般補償成感性。容量更大，經濟上不合算，所以一般補償成感性。感性（感性（較小）較?。┤菪裕ㄈ菪裕ㄝ^大）較大）C 較大較大功率因數補償成感性好，還是容性好？功率因數補償成感性好，還是容性好？一般情況下很難做到完全補償一般情況下很難做到完全補償（即：（即：）任務五任務五 功率因數的提高功率因數的提高江西應用技術職業(yè)學院機電系任務五任務五 功率因數的提高功率因數的提高【例例】已已知知某某單單相相電電動動機機(感感性性負負載載)的的額額定定參參數數是是功功率率P=120 W，工工頻頻電電壓壓U=220 V，電電流流I=0.91 A。試試求求：把把電電路路功功率率因因數數 提提高高到到0.9 時時，應應使使用用一一只只多多大大的的電電容容C與這臺電動機并聯(lián)？與這臺電動機并聯(lián)？解：解：(1)首先求未并聯(lián)電容時負載的功率因數首先求未并聯(lián)電容時負載的功率因數 1=cos 1 因因 P=UIcos 1，則則 1=cos 1=P/(UI)=0.5994，1=arccos 1=53.2(2)把電路功率因數提高到把電路功率因數提高到 2=cos 2=0.9 時時，2=arccos 2=25.8，則則江西應用技術職業(yè)學院機電系