電路-功率因數(shù)的提高課件

問題的提出：日常生活中很多負(fù)載為感性的，其等效電路及相量關(guān)系如下圖。uiRLCOSI當(dāng)U、P

一定時(shí)，希望將COS提高3.3.4功率因數(shù)的提高P=PR=UICOS其中消耗的有功功率為：125問題的提出：日常生活中很多負(fù)載為感性的，uiRLCOSI負(fù)載iu說明：

由負(fù)載性質(zhì)決定。與電路的參數(shù)和頻率有關(guān)，與電路的電壓、電流無關(guān)。功率因數(shù)和電路參數(shù)的關(guān)系RZ126負(fù)iu說明： 由負(fù)載性質(zhì)決定。與電路的參數(shù)功率因數(shù)例40W白熾燈40W日光燈發(fā)電與供電設(shè)備的容量要求功率因素較大

供電局一般要求用戶的

，否則受處罰。

127例40W白熾燈40W日光燈發(fā)電與供電設(shè)備供電局一般純電阻電路R-L-C串聯(lián)電路純電感電路或純電容電路電動(dòng)機(jī)空載滿載

日光燈

（R-L-C串聯(lián)電路）常用電路的功率因數(shù)128純電阻電路R-L-C串聯(lián)電路純電感電路或電動(dòng)機(jī)空載日提高功率因數(shù)的原則：

必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。即：加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變。提高功率因數(shù)的措施:uiRL并電容C129提高功率因數(shù)的原則：必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。并聯(lián)電容值的計(jì)算uiRLC

設(shè)原電路的功率因數(shù)為cosL，要求補(bǔ)償?shù)絚os須并聯(lián)多大電容？（設(shè)U、P

為已知）130并聯(lián)電容值的計(jì)算uiRLC設(shè)原電路的功率因數(shù)為c分析依據(jù)：補(bǔ)償前后P、U不變。由相量圖可知：131分析依據(jù)：補(bǔ)償前后P、U不變。由相量圖可知：131iuRLC132iuRLC132呈電容性。呈電感性問題與討論

功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)绞裁闯潭龋坷碚撋峡梢匝a(bǔ)償成以下三種情況:功率因素補(bǔ)償問題（一）呈電阻性133呈電容性。呈電感性問題與討論功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)绞裁闯潭冉Y(jié)論：在角相同的情況下，補(bǔ)償成容性要求使用的電容容量更大，經(jīng)濟(jì)上不合算，所以一般工作在欠補(bǔ)償狀態(tài)。感性（較?。┤菪裕ㄝ^大）功率因數(shù)補(bǔ)償成感性好，還是容性好？

一般情況下很難做到完全補(bǔ)償（即：）過補(bǔ)償欠補(bǔ)償C

較大134結(jié)論：在角相同的情況下，補(bǔ)償成容性要求使用的電功率因素補(bǔ)償問題（二）并聯(lián)電容補(bǔ)償后，總電路的有功功率是否改變？問題與討論R

定性說明：電路中電阻沒有變，流過電阻的電流未變，所以消耗的功率也不變。<<通過計(jì)算可知總功率不變。I、其中135功率因素補(bǔ)償問題（二）并聯(lián)電容補(bǔ)償后，總電路的有功功率是否改功率因數(shù)補(bǔ)償問題（三）提高功率因數(shù)除并電容外，用其他方法行不行？補(bǔ)償后RL串電容行否？補(bǔ)償前RLC問題與討論136功率因數(shù)補(bǔ)償問題（三）提高功率因數(shù)除并電容外，用其他方法行不

串聯(lián)電容，功率因數(shù)可以提高，甚至可以補(bǔ)償?shù)焦β室蛩貫?，但不可以這樣做！原因：在外加電壓不變的情況下，負(fù)載得不到所需的額定工作電壓及電流。同樣，電路中串、并電感或電阻也不能用于功率因數(shù)的提高。其請(qǐng)自行分析。RLC137串聯(lián)電容，功率因數(shù)可以提高，甚至可以補(bǔ)償?shù)焦β室蛩貫椤?.4正弦交流電路的頻率特性3.4.1諧振現(xiàn)象3.4.2網(wǎng)絡(luò)的頻率特性138§3.4正弦交流電路的頻率特性3.4.1諧振現(xiàn)象3.

含有電感和電容的電路，如果無功功率得到完全補(bǔ)償，使電路的功率因數(shù)等于1，即：u、i

同相，便稱此電路處于諧振狀態(tài)。諧振串聯(lián)諧振：L

與C

串聯(lián)時(shí)

u、i

同相并聯(lián)諧振：L

與C

并聯(lián)時(shí)

u、i

同相

諧振電路在無線電工程、電子測(cè)量技術(shù)等許多電路中應(yīng)用非常廣泛。諧振概念：3.4.1諧振現(xiàn)象139含有電感和電容的電路，如果無功功率得到完全補(bǔ)償，使電路一、串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振的條件RLC串聯(lián)諧振電路、同相若令：則：諧振串聯(lián)諧振的條件是：140一、串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振的條件RLC串聯(lián)諧振電路、同相若當(dāng)時(shí)，諧振時(shí)：、該系數(shù)設(shè)為Q則UC=UL=QU141當(dāng)諧振頻率：

142諧振頻率：142串聯(lián)諧振的特點(diǎn)U、I

同相當(dāng)時(shí)當(dāng)電源電壓一定時(shí)：UC、UL將大于電源電壓U,為Q倍U=QUL=QUC143串聯(lián)諧振的特點(diǎn)U、I同相當(dāng)時(shí)當(dāng)電源電壓一定時(shí)：UC品質(zhì)因數(shù)——

Q

值

定義：電路處于串聯(lián)諧振時(shí)，電感或電容上的電壓和總電壓之比。諧振時(shí):Q的物理意義為諧振時(shí)電路中儲(chǔ)能與耗能之比。注意區(qū)別于無功功率Q。144品質(zhì)因數(shù)——Q值定義：電路處于串聯(lián)諧振時(shí)，電感串聯(lián)諧振特性曲線I諧振電流諧振頻率下限截止頻率上限截止頻率通頻帶145串聯(lián)諧振特性曲線I諧振電流諧振頻率下限截止頻率通頻帶145關(guān)于諧振曲線的討論(a)不變，變化。(b)不變，

變化。分以下兩種情況：146關(guān)于諧振曲線的討論(a)不變，變化。(

諧振曲線討論（之一）結(jié)論：R的變化引起變化

R愈大愈小（選擇性差）

R愈小愈大（選擇性好）R小R大不變，變化。（1）不變

即LC不變R改變改變（2），U不變147諧振曲線討論（之一）結(jié)論：R的變化引起變化分析：（1）不變即U、R不變（2）改變結(jié)論：LC的變化引起變化

L變小或C變小變大

L變大或C變大變小

諧振曲線討論（之二）不變，

變化。148分析：（1）不變串聯(lián)諧振時(shí)的阻抗特性感性容性149串聯(lián)諧振時(shí)的阻抗特性感性容性149串聯(lián)諧振應(yīng)用舉例收音機(jī)接收電路接收天線與C

：組成諧振電路將選擇的信號(hào)送接收電路150串聯(lián)諧振應(yīng)用舉例收音機(jī)接收電路接收天線與C：組成諧振電路

組成諧振電路，選出所需的電臺(tái)。

為來自3個(gè)不同電臺(tái)（不同頻率）的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)；151組成諧振電路，選出已知：解：如果要收聽節(jié)目，C應(yīng)配多大？問題（一）：結(jié)論：當(dāng)C調(diào)到150pF時(shí)，可收聽到

的節(jié)目。152已知：解：如果要收聽節(jié)目，C應(yīng)配多大？問題

問題（二）：信號(hào)在電路中產(chǎn)生的電流有多大？在C

上產(chǎn)生的電壓是多少？已知：解答：所希望的信號(hào)被“放大”了64.5倍。153問題（二）：信號(hào)在電路中產(chǎn)生的電流有多已知：解答：所希望二、并聯(lián)諧振當(dāng)時(shí)領(lǐng)先于(容性)諧振當(dāng)時(shí)理想情況：純電感和純電容并聯(lián)。當(dāng)時(shí)落后于(感性)154二、并聯(lián)諧振當(dāng)時(shí)諧振當(dāng)或理想情況下并聯(lián)諧振條件155或理想情況下并聯(lián)諧振條件155非理想情況下的并聯(lián)諧振同相時(shí)則諧振156非理想情況下的并聯(lián)諧振同相時(shí)則諧振156虛部實(shí)部則、同相虛部=0。諧振條件：一、非理想情況下并聯(lián)諧振條件157虛部實(shí)部則、同相虛部=0。諧振條件由上式虛部并聯(lián)諧振頻率得：或當(dāng)時(shí)158由上式虛部并聯(lián)諧振頻率得：或當(dāng)并聯(lián)諧振的特點(diǎn)同相。、

電路的總阻抗最大。定性分析:Z理想情況下諧振時(shí)：159并聯(lián)諧振的特點(diǎn)同相。、電路的總阻抗最大。定性分析總阻抗：得：代入并聯(lián)諧振電路總阻抗的大小諧振時(shí)虛部為零,即:什么性質(zhì)?160總阻抗：得：代入并聯(lián)諧振電路總阻抗的大小諧振時(shí)虛部為零,即:并聯(lián)諧振電路總阻抗：當(dāng)時(shí)所以，純電感和純電容并聯(lián)諧振時(shí)，相當(dāng)于斷路。161并聯(lián)諧振當(dāng)時(shí)所以，純電感和純電容并聯(lián)諧振時(shí)，相當(dāng)于斷路。16外加電壓一定時(shí)，總電流最小。Z外加電流為恒定電流

時(shí)，輸出電壓最大。162外加電壓一定時(shí)，Z外加電流為恒定電流并聯(lián)支路中的電流可能比總電流大。支路電流可能大于總電流電流諧振163并聯(lián)支路中的電流可能比總電流大。支路電流可能電流諧振163則若品質(zhì)因素--Q:Q為支路電流和總電流之比。當(dāng)時(shí),164則若品質(zhì)因素--Q:Q為支路電流和總電流之比。當(dāng)并聯(lián)諧振特性曲線容性感性思考：時(shí)為什么是感性？165并聯(lián)諧振特性曲線容性感性思考：時(shí)1消除噪聲

三、諧振濾波器利用諧振進(jìn)行選頻、濾波。令濾波器工作在噪聲頻率下，即可消除噪聲。---信號(hào)源---噪聲源已知：C接收網(wǎng)絡(luò)諧振濾波器L166消除噪聲三、諧振濾波器利用諧振進(jìn)行選頻、濾波。令濾波器工作提取信號(hào)令濾波器工作在頻率下，信號(hào)即可順利地到達(dá)接收網(wǎng)絡(luò)。---信號(hào)源---噪聲源已知：接收網(wǎng)絡(luò)諧振濾波器LC167提取信號(hào)令濾波器工作在頻率下，---信號(hào)源--問題的提出：日常生活中很多負(fù)載為感性的，其等效電路及相量關(guān)系如下圖。uiRLCOSI當(dāng)U、P

一定時(shí)，希望將COS提高3.3.4功率因數(shù)的提高P=PR=UICOS其中消耗的有功功率為：168問題的提出：日常生活中很多負(fù)載為感性的，uiRLCOSI負(fù)載iu說明：

由負(fù)載性質(zhì)決定。與電路的參數(shù)和頻率有關(guān)，與電路的電壓、電流無關(guān)。功率因數(shù)和電路參數(shù)的關(guān)系RZ169負(fù)iu說明： 由負(fù)載性質(zhì)決定。與電路的參數(shù)功率因數(shù)例40W白熾燈40W日光燈發(fā)電與供電設(shè)備的容量要求功率因素較大

供電局一般要求用戶的

，否則受處罰。

170例40W白熾燈40W日光燈發(fā)電與供電設(shè)備供電局一般純電阻電路R-L-C串聯(lián)電路純電感電路或純電容電路電動(dòng)機(jī)空載滿載

日光燈

（R-L-C串聯(lián)電路）常用電路的功率因數(shù)171純電阻電路R-L-C串聯(lián)電路純電感電路或電動(dòng)機(jī)空載日提高功率因數(shù)的原則：

必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。即：加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變。提高功率因數(shù)的措施:uiRL并電容C172提高功率因數(shù)的原則：必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。并聯(lián)電容值的計(jì)算uiRLC

設(shè)原電路的功率因數(shù)為cosL，要求補(bǔ)償?shù)絚os須并聯(lián)多大電容？（設(shè)U、P

為已知）173并聯(lián)電容值的計(jì)算uiRLC設(shè)原電路的功率因數(shù)為c分析依據(jù)：補(bǔ)償前后P、U不變。由相量圖可知：174分析依據(jù)：補(bǔ)償前后P、U不變。由相量圖可知：131iuRLC175iuRLC132呈電容性。呈電感性問題與討論

功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)绞裁闯潭?？理論上可以補(bǔ)償成以下三種情況:功率因素補(bǔ)償問題（一）呈電阻性176呈電容性。呈電感性問題與討論功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)绞裁闯潭冉Y(jié)論：在角相同的情況下，補(bǔ)償成容性要求使用的電容容量更大，經(jīng)濟(jì)上不合算，所以一般工作在欠補(bǔ)償狀態(tài)。感性（較小）容性（較大）功率因數(shù)補(bǔ)償成感性好，還是容性好？

一般情況下很難做到完全補(bǔ)償（即：）過補(bǔ)償欠補(bǔ)償C

較大177結(jié)論：在角相同的情況下，補(bǔ)償成容性要求使用的電功率因素補(bǔ)償問題（二）并聯(lián)電容補(bǔ)償后，總電路的有功功率是否改變？問題與討論R

定性說明：電路中電阻沒有變，流過電阻的電流未變，所以消耗的功率也不變。<<通過計(jì)算可知總功率不變。I、其中178功率因素補(bǔ)償問題（二）并聯(lián)電容補(bǔ)償后，總電路的有功功率是否改功率因數(shù)補(bǔ)償問題（三）提高功率因數(shù)除并電容外，用其他方法行不行？補(bǔ)償后RL串電容行否？補(bǔ)償前RLC問題與討論179功率因數(shù)補(bǔ)償問題（三）提高功率因數(shù)除并電容外，用其他方法行不

串聯(lián)電容，功率因數(shù)可以提高，甚至可以補(bǔ)償?shù)焦β室蛩貫?，但不可以這樣做！原因：在外加電壓不變的情況下，負(fù)載得不到所需的額定工作電壓及電流。同樣，電路中串、并電感或電阻也不能用于功率因數(shù)的提高。其請(qǐng)自行分析。RLC180串聯(lián)電容，功率因數(shù)可以提高，甚至可以補(bǔ)償?shù)焦β室蛩貫椤?.4正弦交流電路的頻率特性3.4.1諧振現(xiàn)象3.4.2網(wǎng)絡(luò)的頻率特性181§3.4正弦交流電路的頻率特性3.4.1諧振現(xiàn)象3.

含有電感和電容的電路，如果無功功率得到完全補(bǔ)償，使電路的功率因數(shù)等于1，即：u、i

同相，便稱此電路處于諧振狀態(tài)。諧振串聯(lián)諧振：L

與C

串聯(lián)時(shí)

u、i

同相并聯(lián)諧振：L

與C

并聯(lián)時(shí)

u、i

同相

諧振電路在無線電工程、電子測(cè)量技術(shù)等許多電路中應(yīng)用非常廣泛。諧振概念：3.4.1諧振現(xiàn)象182含有電感和電容的電路，如果無功功率得到完全補(bǔ)償，使電路一、串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振的條件RLC串聯(lián)諧振電路、同相若令：則：諧振串聯(lián)諧振的條件是：183一、串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振的條件RLC串聯(lián)諧振電路、同相若當(dāng)時(shí)，諧振時(shí)：、該系數(shù)設(shè)為Q則UC=UL=QU184當(dāng)諧振頻率：

185諧振頻率：142串聯(lián)諧振的特點(diǎn)U、I

同相當(dāng)時(shí)當(dāng)電源電壓一定時(shí)：UC、UL將大于電源電壓U,為Q倍U=QUL=QUC186串聯(lián)諧振的特點(diǎn)U、I同相當(dāng)時(shí)當(dāng)電源電壓一定時(shí)：UC品質(zhì)因數(shù)——

Q

值

定義：電路處于串聯(lián)諧振時(shí)，電感或電容上的電壓和總電壓之比。諧振時(shí):Q的物理意義為諧振時(shí)電路中儲(chǔ)能與耗能之比。注意區(qū)別于無功功率Q。187品質(zhì)因數(shù)——Q值定義：電路處于串聯(lián)諧振時(shí)，電感串聯(lián)諧振特性曲線I諧振電流諧振頻率下限截止頻率上限截止頻率通頻帶188串聯(lián)諧振特性曲線I諧振電流諧振頻率下限截止頻率通頻帶145關(guān)于諧振曲線的討論(a)不變，變化。(b)不變，

變化。分以下兩種情況：189關(guān)于諧振曲線的討論(a)不變，變化。(

諧振曲線討論（之一）結(jié)論：R的變化引起變化

R愈大愈?。ㄟx擇性差）

R愈小愈大（選擇性好）R小R大不變，變化。（1）不變

即LC不變R改變改變（2），U不變190諧振曲線討論（之一）結(jié)論：R的變化引起變化分析：（1）不變即U、R不變（2）改變結(jié)論：LC的變化引起變化

L變小或C變小變大

L變大或C變大變小

諧振曲線討論（之二）不變，

變化。191分析：（1）不變串聯(lián)諧振時(shí)的阻抗特性感性容性192串聯(lián)諧振時(shí)的阻抗特性感性容性149串聯(lián)諧振應(yīng)用舉例收音機(jī)接收電路接收天線與C

：組成諧振電路將選擇的信號(hào)送接收電路193串聯(lián)諧振應(yīng)用舉例收音機(jī)接收電路接收天線與C：組成諧振電路

組成諧振電路，選出所需的電臺(tái)。

為來自3個(gè)不同電臺(tái)（不同頻率）的電動(dòng)勢(shì)信號(hào)；194組成諧振電路，選出已知：解：如果要收聽節(jié)目，C應(yīng)配多大？問題（一）：結(jié)論：當(dāng)C調(diào)到150pF時(shí)，可收聽到

的節(jié)目。195已知：解：如果要收聽節(jié)目，C應(yīng)配多大？問題

問題（二）：信號(hào)在電路中產(chǎn)生的電流有多大？在C

上產(chǎn)生的電壓是多少？已知：解答：所希望的信號(hào)被“放大”了64.5倍。196問題（二）：信號(hào)在電路中產(chǎn)生的電流有多已知：解答：所希望二、并聯(lián)諧振當(dāng)時(shí)領(lǐng)先于(容性)諧振當(dāng)時(shí)理想情況：純電感和純電容并聯(lián)。當(dāng)時(shí)落后于(感性)197二、并聯(lián)諧振當(dāng)時(shí)諧振當(dāng)或理想情況下并聯(lián)諧振條件198或理想情況下并聯(lián)諧振條件155非理想情況下的并聯(lián)諧振同相時(shí)則諧振199非理想情況下的并聯(lián)諧振同相時(shí)則諧振156虛部實(shí)部則、同相虛部=0。諧振條件：一、非理想情