第三章第三节功率因数的提高
功率因数的提高
大的电容C。
解： (1)
C
P ωU
2
(tan1
tan )
cos 0.6 即 53
cos 0.95 即 18
求并C前后的线路电流
并C前:
I1
P
Ucos1
10103 A 220 0.6
75.6A
P
1 0 1 03
并C后: I
A 47.8A
Ucos 220 0.95
(2) cos 从0.95提高到1时所需增加的电容值
(2) 提高功率因数的措施:
在感性负载两端并电容
I
+
U
-
I1
结 论 并联电容C后：
(1) 电路的总电流 I ，电路总功率因数 电路总视在功率S
(2) 原感性支路的工作状态不变:
感性支路的功率因数
不变
感性支路的电流 不变
(3) 电路总的有功功率不变 因为电路中电阻没有变， 所以消耗的功率也不变。
U I1
Ucos 220 0.9
该电源还有富裕的容量。即还有能力再带负载； 所以提高电网功率因数后，将提高电源的利用率。
功率因数的提高
1.功率因数
:对电源利用程度的衡量。
的意义：电压与电流的相位差，阻抗的辐角
+
-
Z R jX
I
U
Z
X
R
当
时,电路中发生能量互换,出现无功
功率
这样引起两个问题:
(1) 电源设备的容量不能充分利用
SN UN IN 1000kV A
若用户：
则电源可发出的有功功率为：
P UN INcos 1000kW
富裕的容量？
解：(1)电源提供的电流为：
功率因数提高的原理
功率因数提高的原理
功率因数提高的原理是通过改善电路中的功率因数来增加电路的效率和能源利用率。
功率因数是指电路中有功功率与总视在功率之比，其数值范围从0到1之间。
当功率因数接近1时，
说明电路中的有功功率占据了主导地位，而无功功率相对较小，这样能够减少无功损耗，提高电路的效率。
功率因数提高的原理主要有以下几种：
1. 使用功率因数校正装置：功率因数校正装置是一种专门用于提高功率因数的设备，它可以通过自动补偿电路中的无功功率来降低无功功率的消耗，从而提高功率因数。
该装置通常包括电容器和电感器等元件，通过调节电路中的电容和电感的数值，可以使得电路的功率因数接近1。
2. 优化电流和电压波形：电流和电压波形的畸变也会导致功率因数下降。
因此，通过优化电流和电压波形可以提高功率因数。
采用谐振电路、滤波电路等电路设计手段可以改善电流和电压的波形质量，减小谐波分量，从而提高功率因数。
3. 节约能源：降低电路的无功功率消耗是提高功率因数的重要方法之一。
通过优化电路设计、合理配置电源设备，避免不必要的无功功率消耗，可以减小无功功率的损耗，从而提高功率因数。
综上所述，通过使用功率因数校正装置、优化电流和电压波形
以及节约能源等方式可以有效地提高功率因数，从而提高电路的效率和能源利用率。
《功率因数的提高》课件
实施效果：经 过实施功率因 数提高方案， 该工厂的能源 消耗量大幅降 低，运营成本 也得到了有效
控制。
案例二：某小区的电力系统的功率因数提高
案例背景：某小区的电力系统存在功率因数低的问 题，影响了电力系统的效率和稳定性。
单击此处输入你的智能图形项正文，请尽量言简意赅的阐述观 点，以便观者可以准确理解您所传达的信息。
解决方案：采用无功补偿装置，提高电力系统的功 率因数。
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实施过程：对小区的电力系统进行改造，安装无功 补偿装置，并进行调试和运行。
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采用无功补偿装 置
提高设备负载率
合理选择电动机：根据实际需要选择合适的电动机，避免过大或过小 提高设备的运行效率：对设备进行定期维护和保养，确保设备正常运行 调整负载：根据实际情况调整负载，避免空载或过载运行 采用无功补偿装置：通过无功补偿装置提高功率因数，降低无功损耗
无功补偿装置的应 用
并联电容器补偿
串联电容器补偿 的原理
串联电容器补偿 的优点
串联电容器补偿 的应用场景
串联电容器补偿 的注意事项
混合补偿方式
定义：将并联电容器和串联电抗器同时使用，以实现无功补偿的方式 优点：可以根据负载的感性或容性无功功率进行补偿，提高功率因数 应用场景：适用于负载变化较大、谐波干扰较严重的场合
注意事项：需要合理选择电容器和电抗器的参数，以避免谐振和过补偿现象的发生
功率因数。
功率因数与电路 效率的关系：功 率因数越高，电 路的效率就越高， 电能利用率也就
功率因数提高 ppt课件
U
P UI RL cosL
P UI cos
L I
IC U X C U C
IC
IRL
UC
U
P
cos
L
sin
L
U
P
cos
sin
I&
+R
U& L
-
3.6-3.10 正弦稳态电路的功率
I&C
+
U&R -
C
+
U&L
-
UC
U
P
cos L
sin L
U1
IC 0.52 0.42 0.3A
XC
U1 IC
250 0.3
833.3Ω
UL
2
IC I
U
300V
XL
UL I
300 0.5
600Ω
3.6-3.10 正弦稳态电路的功率
已知： 104 rad/s,Ui 10V, L 60mH, C 0.25F, 例6 r1 300,求r2 ?时，a、b端开路电压U&0和U&i
IC
U
I IRL
呈电感性
cos 1
工程上一般将功 率因数提高到 0.85~0.95。
3.6-3.10 正弦稳态电路的功率
IC
IC
U
IU
I
IRL
IRL
呈电阻性
cos 1
工程上很难补 偿到1，电力系统中 应尽量避免补偿到1。
呈电容性
功率因数的提高l
IC
U
I1
I
U = UwC IC = XC IC P( 所以： UwC = tg1 - tg) U P ( 由此得： C = tg1 - tg) 2 wU XL QL 1 = arctg = arctg R P QL - QC X = arctg = arctg R P 2 U QC 2 = U wC; C = QC = 2 w XC U
又因：
U
I1
I
作业：P217，10-18
功率因数的提高
１、提高功率因数的意义 在直流电路中，功率仅与电流和电压的乘积有关；
即：
P=UI
在交流电路中，功率不仅与电流和电压的乘积有关，而且 还与电压与电流之间的相位差有关； 即：
P=UIcos
上式中的cos 是电路中的功率因数。其大小决定于电路 （负载）的参数。对纯阻负载功率因数为1。对其他负载 来说，其功率因数均介于0和1之间。
2 P 1 D P = I2r = 2r 2 j U cos
（ｒ是发电机绕组 和线路的电阻）
功率因数的提高，能使发电设备的容量得到充分利 用，同时也能使电能得到大量节约。
２、功率因数提高的方法 ★提高功率因数需减少电源与负载之间的能量互换。 对于电感性负载，常要接入电容，其方法有二： （１）将电容与负载串联 该方法能有效地提高功率因数，但是电容的接入破 坏了电路中原有负载的工作状态，使原有负载不能正 常工作。为此，该方法虽说能提高功率因数，但实际 当中不能用。 （2）将电容与负载并联 并联电容后的总电流要减小。并联电容后有功功 率未变。
★ 并联电容值的大小计算 如果负载的原有功率因数为cos1，
功率因数的提高
IC
•
I • I1 •
U
•
R IC
j L
-j 1 C
(a)
1 2
•
I
•
(b) I1
•
U
•
IC
图4.50 功率因数的提高
功率因数的提高
用并联电路来提高功率因数，一般补偿到0.9左右，而不是补偿到更高， 因为补偿到功率因数接近于1时，所需电容量大，反而不经济。
并联电容前有 P UI1 cos1
P I1 U cos1
电工基础
功率因数的提高
1.1 功率因数提高的意义
功率因数低产生的不良后果
(1)电源设备的容量不能得到到充分的利用 (2) 增加了线路上的功率损耗和电压降。
在交流电路中，一般负载多为电感性负载，例如常用 的交流感应电动机，日光灯等，通常它们的功率因数都比 较低。交流感应电动机在额定负载时，功率因数约在 0.8~0.85 ， 轻 载 时 只 有 0.4~0.5 ， 空 载 时 更 低 ， 仅 为 0.2~0.3，不装电容器的日光灯的功率因数为0.45~0.60左 右。
并联电容后有 P UI2 cos2
I P U cos2
由图4.50(b)可以看出
IC
I1 sin 1
I sin 2
P sin1 U cos1
P sin2 U cos2
P U
(tan 1
tan2 )
IC
U XC
CU
C
P U 2
(tan
1
tan
2
)
功率因数的提高
例4.30 如图4.51所示为一日光灯装置等效电路，已知
P 40W，U 220V，I 0.4A，f 50Hz
功率因数的提高
《电工技术》知识点：功率因数的提高工厂的电器设备多为感性负载（等效为R -L 串联电路），导致功率因数低。
日光灯（R -L 串联电路）： =ϕcos 0.5~0.6例如：=ϕc o s 0.2~0.3=ϕc o s 0.7~0.9电动机 空载： 满载： 功率因数低会带来什麽问题问题 例40W ，220V 白炽灯 =ϕcos 1===U I P 2200.182A 40=P UI cos ϕ40W ，220V 日光灯 =ϕcos 0.5对发电与供 电设备的容 量要求较大⨯===ϕU I P cos 2200.50.364A 40电路功率因数低带来的问题cos φ降低，电源发出的有功功率减小，无功功率则相应增大。
供电设备有一大部分能量用于与负载间进行交换。
供电设备的容量不能充分利用=P UI cos ϕ电路功率因数低带来的问题=P UI cos ϕP 、U 一定时， cos φ愈低，I 愈大。
增加线路与电机绕组的功率损耗供电局一般要求用户的cos φ>0.85提高功率因数的方法原则：在不改变负载工作条件下，减小电压与线电流间的相位差（φ愈小，cosφ愈大）。
采取什么方法呢？增加电容元件（其无功功率是负的，可与电感正的无功功率相互补偿）。
串联还是并联电容？串联电容不行！影响负载的工作电压。
并联电容 I CUI RL负载+－IC一般不可能严格补偿到cos φ=1I Cφ减小， 仍呈电感性 UI RLIcos φ<1并联电容、 同相， 呈电容性cos φ<1cos φ=1I CI CUUI II RLI RLIU并联补偿电容后的效果用户发电厂I CUI RL负载+－ICI CUI RLI用户（R -L 负载）的电压和电路参数没有改变，因此它的I 、P 、cos φ、Q 均没有改变！对供电设备而言，总负载（R -L //C）的 cos φ 变大；总电流I 、无功功率Q 变小；总的有功功率P 不变（电路中只有R 消耗有功功率）。
提高功率因数的方法
提高功率因数的方法在电力系统中，功率因数是一个非常重要的参数，它直接影响着电力系统的稳定性和效率。
功率因数是指有功功率与视在功率的比值，是衡量电路中有用功率和无用功率之间关系的一个重要参数。
功率因数越接近1，电路中的无用功率越小，系统效率越高。
因此，提高功率因数对于提高电力系统的效率和稳定性至关重要。
那么，如何提高功率因数呢？下面将介绍一些提高功率因数的方法。
1. 安装功率因数校正装置。
功率因数校正装置是一种能够改善电路功率因数的设备，它能够通过补偿电路中的无功功率，使得整个电路的功率因数得到提高。
通常情况下，电容器是功率因数校正装置的核心部件，它能够补偿电路中的无功功率，从而提高功率因数。
因此，在电力系统中安装功率因数校正装置是一种常见的提高功率因数的方法。
2. 优化电力系统设计。
在电力系统设计阶段，合理设计电路结构和布置设备，可以有效地提高功率因数。
例如，合理选择变压器的容量和接线方式，合理选择电容器的容量和安装位置等，都可以对功率因数产生积极的影响。
因此，在电力系统设计阶段就应该充分考虑功率因数的问题，从而优化电力系统设计，提高功率因数。
3. 控制非线性负载。
非线性负载会导致电路中产生谐波，从而影响功率因数。
因此，控制非线性负载是提高功率因数的重要手段之一。
采用滤波器、谐波抑制器等设备，可以有效地抑制非线性负载产生的谐波，从而提高功率因数。
4. 合理运行设备。
合理运行设备也可以对功率因数产生影响。
例如，合理调节电动机的负载率，避免长时间低负载运行，可以有效地提高功率因数。
此外，合理选择电气设备的使用时段，避免高峰期集中使用电气设备，也可以对功率因数产生积极的影响。
5. 定期检测和维护。
定期检测电力系统的功率因数，并进行必要的维护和调整，可以保持电力系统的功率因数在合理范围内。
及时发现和解决功率因数问题，可以有效地提高电力系统的效率和稳定性。
综上所述，提高功率因数是电力系统运行中非常重要的一环。
《功率因数的提高》课件
功率因数的改善可以减小线路中的电压损失，保证用户端获得更加稳定的电压 。
减少电能损失
降低变压器和线路的温升
功率因数的提高可以减小变压器和线路的电流，从而降低其温升，延长设备的使 用寿命。
减少电机启动电流
在工业生产中，功率因数的提高可以减小电机的启动电流，降低对电网的冲击， 延长电机的使用寿命。
企业用电的功率因数提高
总结词
企业需要采取系统性的 措施来提高功率因数， 以降低能耗和运营成本
。
优化设备布局
合理布置电机、变压器 等设备，减少无功损耗
。
选用高效设备
采用具有高功率因数的 电机、变压器等设备。
实施无功补偿
通过安装无功补偿装置 ，提高企业整体功率因
数。
公共设施用电的功率因数提高
01
02
03
04
总结词
公共设施需要关注功率因数的 提高，以确保供电质量和降低
能源消耗。
强化设备维护
定期检查和维护公共设施中的 电气设备。
实施节能改造
对老旧设备进行节能改造，提 高其运行效率。
推广节能技术
采用先进的节能技术和设备， 如LED照明等。
THANK YOU
感谢聆听
05
实际应用案例
家庭用电的功率因数提高
01
02
03
04
总结词
通过简单措施，家庭可以有效 地提高功率因数，降低能源消 耗和电费。
使用高效家电
购买能效标识较高的家电，如 节能灯泡、高效空调等。
合理安排家电使用时间
避免在高峰时段使用大功率家 电，如电饭煲、洗衣机等。
定期维护家电
清洁和维护家电设备，确保其 高效运行。
功率因数提高课程设计
功率因数提高课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解功率因数的概念，掌握功率因数的计算公式；2. 学生能够了解提高功率因数的重要性，知道不同提高功率因数的方法及其适用场景；3. 学生能够解释功率因数与电力系统效率、电能损耗之间的关系。
技能目标：1. 学生能够运用计算公式进行实际电路的功率因数计算；2. 学生能够设计简单的功率因数提高电路，并进行相关参数的计算；3. 学生能够分析实际电路中功率因数提高前后的效果差异。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力电子技术的兴趣，激发学生探索科学的精神；2. 增强学生的节能环保意识，认识到提高功率因数在实际生活中的应用价值；3. 培养学生的团队协作精神，提高学生在实际操作中解决问题的能力。
课程性质分析：本课程属于电学领域，涉及电路分析、电力电子技术等方面知识，旨在培养学生的理论联系实际能力。
学生特点分析：学生处于高年级阶段，已具备一定的电学基础知识，对实际应用有较高的兴趣，具备一定的自主学习能力。
教学要求：结合学生特点，课程设计应注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和实际操作技能，同时关注情感态度价值观的培养。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述具体的学习成果。
二、教学内容1. 理论知识：- 功率因数的定义、计算公式及其物理意义；- 功率因数与电路效率、电能损耗的关系；- 提高功率因数的方法及其适用场景。
教材章节：《电路分析与电子技术》第3章第4节“功率因数的提高”。
2. 实践操作：- 功率因数的测量与计算；- 简单功率因数提高电路的设计与搭建；- 分析比较不同功率因数提高方法的实际效果。
3. 教学大纲：- 第一阶段（1课时）：导入功率因数的概念，讲解计算公式，分析功率因数与电路性能的关系；- 第二阶段（2课时）：介绍提高功率因数的方法，分析各种方法的优缺点；- 第三阶段（2课时）：实践操作，分组进行功率因数测量、计算及提高电路的设计、搭建与效果分析。
功率因数的提高原理
功率因数的提高原理
功率因数的提高原理主要是通过调整电路中的电流和电压之间的相位差来改善功率因数。
功率因数是衡量电路中有用功率与总视在功率之间关系的一个指标，其数值范围在-1到1之间。
当功率因数为正数时，电路中的有用功率和视在功率同向，能够充分利用电能；当功率因数为负数时，电路中的有用功率和视在功率反向，电能的利用效率会降低。
提高功率因数的原理是通过安装功率因数校正设备或者调整电路中的电容器来改变电流和电压之间的相位关系，以使功率因数接近1。
具体而言，这些设备或电容器可通过引入合适的电感元件来改变电路的阻抗，从而使电流和电压之间的相位差减小。
当电路中添加了合适的电容器后，电容器的感抗会与电路的电感抗相抵消，从而降低了电路的总阻抗。
这样一来，电路中的电流和电压之间的相位差就会减小，功率因数也会相应提高。
通过调整电路中的电容器容值或者电流通过电容器的大小，可以进一步调节功率因数的数值，以满足实际需求。
通过提高功率因数，可以降低电路中的无功功率损耗，提高电能的利用效率。
在实际应用中，提高功率因数可以减少电路的电流、降低线路的损耗和散热，并且有助于提高电网的供电质量。
因此，对于需要大量耗电的工业和商业设施来说，提高功率因数是非常重要的。
功率因数的提高
提高功率因数的意义和方法
一、提高功率因数的意义
1．充分利用供电设备的容量，使同样的供电设备为更多的用电器供电
每个供电设备都有额定的容量，即视在功率S UI =。
供电设备输出的总功率S 中，一部分为有功功率cos P S ϕ=，另一部分为无功功率sin Q S ϕ=。
ϕcos 越小，电路中的有功功率cos P S ϕ=就越小，提高ϕcos 的值，可使同等容量的供电设备向用户提供更多的功率。
因此，提高供电设备的能量的利用率。
2．减少供电线路上的电压降和能量损耗
我们知道，cos P IU ϕ=，/(cos )I P U ϕ=，故用电器的功率因数越低，则用电器从电源吸取的电流就越大，输电线路上的电压降和功率损耗就越大；用电器的功率因数越高，则用电器从电源吸取的电流就越小，输电线路上的电压降和功率损耗就越小。
故提高功率因数，能减少供电线路上的电压降能量损耗。
二、提高功率因数的方法
1．合理选用电器设备及其运行方式
a. 尽量减少变压器和电动机的浮装容量，减少大马拉小车现象；
b. 调整负荷，提高设备的利用率，减少空载、轻载运行的设备；
c. 对负载有变化且经常处于轻载运行状态的电动机，采用Y ∆—自动切换方式运行。
2．在感性负载上并联电容器提高功率因数
感性负载电路中的电流落后于电压，并联电容器后可产生超前电压90︒的电容支路电流，抵减落后于电压的电流，使电路的总电流减小，从而减小阻抗角，提高功率因数。
用串联电容器的方法也可提高电路的功率因数，但串联电容器使电路的总阻抗减小，总电流增大，从而加重电源的负担，因而不用串联电容器的方法来提高电路的功率因数。
03 电工电子技术 拓展阅读：正弦交流电路功率因素提高
正弦交流电路功率因素提高 一、功率因数的提高正弦交流电路中，负载从电源接受的有功功率ψλcos UI UI P ==除了与负载的电压、电流有效值有关外，还与负载的功率因数λ有关，而负载的功率因数决定于负载的阻抗角ψ。
电阻负载(如电灯、电炉)的功率因数为1，而占负载大部分的感应电动机是感性的，其功率因数一般在O.7～O.85左右；其它如日光灯、感应加热装置，也是功率因数低的感性负载。
负载功率因数不等于1，它的无功功率就不等于零，这意味着它除从电源接受能量外，还与电源不断交换能量，功率因数越低，交换部分所占的比例越大。
负载的功率因数低，使电源设备的容量不能得到充分利用。
因为电源设备的额定容量等于额定电压和额定电流的乘积，它们运行时的电压和电流不能超过额定值。
在相同的电压和输出电流的情况下，负载的功率因数越低，发电机或变压器能供给的有功功率越少。
例如一台1000kVA 的变压器，当功率因数ψcos =1时，这台变压器的输出功率是1000kW ；而当功率因数ψcos =0.7时，它只能输出1000×0.7=700kW 的功率了。
所以为了充分利用发电机或变压器，必须尽量提高功率因数。
负载的功率因数过低，在供电线路上要引起较大的能量损耗和电压降低。
在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过线路的电流ψcos U P I =越大，导线电阻的能最损耗和导线阻抗的电压降落越大。
线路电压降落增大，引起负载电压的降低，影响负载的正常工作，如电灯不够亮，电动机转速降低等。
提高用电的功率因数，能使电源设备的容量得到合理的利用，能减少输电电能损耗，又能改善供电的电压质量，所以功率因数是电力经济中的一个重要指标，应该努力提高用电的功率因数。
一般负载都是感性的，即通常所说的功率因数滞后。
对于感性负载，提高功率因数的最常用方法是采用电容器和负载并联。
设有一电感性负载(下图3-45（a ）中用串联的R 、L 来代表)，其端电压为U ，有功功率为P ，现要求把它的功率因数从1cos ψ提高到2cos ψ，试决定需要并联多大的电容。
提高功率因数的方法
提高功率因数的方法1.设备选择法合理选择供配电设备与用电设备的容量，改善使用方式或状态，减小无功功率，在不采取特种补偿装置的条件下，在设备与用电方面采取必要的措施，以提高功率因数。
（1）选择电动机功率一般异步电动机在额定负载时功率因数为0.85～0.89，空载时为0.2～0.3。
实际应用中异步电动机无功功率消耗量约占企业无功总耗量较大，因此，必须调整电动机配置，按照实际负载选用电动机，接近满载状态运行。
（2）保证变压器负载经济运行变压器负载低于最低经济负载时，必须合理更换相应容量的变压器。
如用电很少时，可将负载集中到1台变压器。
（3）限制设备空载运行对设备空载运行持续时间超5min的中小型电动机或电焊机应及时停机；机床上采用负载限制器，电焊机安装空载自停装置。
（4）合理选择照明灯具选择高功率因数照明灯具，在荧光灯镇流器上加电容器，功率因数可达90%。
（5）合理选用同步电动机在生产工艺条件允许时，功率在250kW 以上的电动机负载比较稳定，应选用同步电动机在过励磁方式下运行，提高自然功率因数。
2.人工补偿法采用补偿装置，对供用电设备所需的无功功率人工补偿。
通常是电力电容器或移相电容器或补偿电容器、调相机等。
人工补偿法比较普及，电容器补偿优点是有功损耗小，一般为无功容量的0.3%～0.5%。
采用调相机补偿，有功损耗分别为满载时占额定功率的1.8%～5.5%、半载时为2.9%～9%、带1/4负载时高达5%～15%。
采用电容器补偿效益较高，但使用寿命较短，一般使用期限为10～15年，切除后剩有残余电荷，不允许在1.1倍额定电压下长时间运行。
（1）提高功率因数与线损降低率的关系如下表。
（2）提高变压器负载的功率因数。
变压器的效率随输出功率变化的同时，也随负荷的功率因数变化。
功率因数降低时，效率相应降低，因此需要提高功率因数。
在变压器二次侧进行无功功率补偿可降低变压器损耗，同时无功功率补偿还可降低高压电网的线损，提高变压器的负载能力，改善用户的电压质量。
《功率因数的提高》PPT课件
当负载为感性电路，且若cos =0.5时； P=0.5S=500瓦
可见，S一定时，cos ↓，P ↓，电源能带的负载将减少，
或者说，P一定时， cos低，电源负担将加重。
例如：给cos =0.5的交流电路提供P=500瓦的功率， 电源必须输出1000VA的视在功率。
可见，cos低，电源负担加重，造成资源浪费， 为避免资源浪费，国家规定用电单位的cos=0.9~0.95
3.5 功率因数的提高
一、功率因数
1、对于RL串联电路 若已知 i=Imsinωt 相量图为： 电路的平均功率：
+
U
UL I
U
UR
-
P= UR ·IR= Ucos ·I =U I cos
2、对于RC串联电路 若已知 i=Imsinωt 相量图为：
UR I
+
U
U
UC
-
i R L
i R C
电路的平均功率： P= UR ·IR= Ucos ·I =U I cos
2、基本要点 1）<L ，∴cos > cosL
IC
2）I<IL，总电流减小，输电线ຫໍສະໝຸດ 的能量损耗减少，IR L
U
但负载所需的电流IL仍然不变，
负载照样正常工作
I
3）功率因数cos 是总电路对电源的表现，
IC IL IL
原负载的功率因数仍为cosL，没有变。 4）功率因数提高的实质，是 IC 抵消了一部分IL的无功分量，
3、对于RLC串联电路 若已知 i=Imsinωt 相量图简化：
U
UX I
UR
i
+
R
U
L
-
C
功率因数的提高
❖
IC=I1sinφ1-Isinφ2
❖ 因为
❖
I1=P／Ucosφ1，I2=P／Ucosφ2
❖ 所以
❖ IC=(sinφ1/cosφ1-sinφ2/cosφ2)=P (tanφ1-tanφ2) /U (1-72)
❖ 由于IC=ωCU，所以，功率因数从cosφ1提高到 cosφ2时需并入的电容器C的电容值为
❖ 生产中广泛使用带有铁心的线圈设备，如电动机等。 这些设备都是电感性负载，它们的功率因数随设备 的使用情况不同而改变，一般数值都不高，满载时 约为0.7～0.8，轻载时只有0.4～0.5，空载时甚至 只有0.2。
❖ 3 提高功率因数方法
❖ 为了改善供电质量，提高电能的利用率，必须提高 功率因数。按照供、用电规则，高压供电的工业、 企业单位平均功率因数不得低与0.95，其他单位不 得低于0.9。为了保证功率因数达到要求，通常采用 在负载上并联电容的办法进行无功补偿，其电路图 和相量图如图1-34所示。
❖ 2 cosφ低，电源的利用率低
❖ 线路电压降Ir增大，不但影响供电质量，而且还多 占用电源容量，对节能和充分利用电源的生产能力 不利。例如，容量为75 .000kV·A的发电机，如 cosφ=1，能发出75. 000kW的有功功率，如 cosφ=0.6，只能发出45. 000kW的有功功率，有30 000kV·A的容量未被利用。
❖ C=P1 (tanφ1- tanφ2) / ωU2 (1-73)
❖ 目前用于提高功率因数的电容器的容量，制造厂家 一般以其无功功率来表示。当需要将负载功率因数 从cosφ1提高到cosφ2时，所需的电容无功功率值为
❖ QC=UIC=P1(tanφ1-tanφ2) (1-74) ❖ P1的单位为W，电压U的单位为V，电流IC的单位为
6、功率因数的提高
U
I I 2
R
jX C jX L
I 1L
I < I RL
U
I
<L
cos 、 I
L
P UI cos
I RL
其中
通过计算可知总功率不变。 定性说明：电路中电阻没有变，所以消耗的功率 也不变。
在RLC串联交流电路中， 例1： 已知: R 30Ω, L 127mH, C 40μ F
U2
比U 超前 11 .3 大小和相位关系 U 2 98% U 2 1
U C
U 1
从本例中可了解两个实际问题： (1)串联电容C可起到隔直通交的作用(只要选择 合适的C，使 X C R ) (2)RC串联电路也是一种移相电路，改变C、R或 f 都可达到移相的目的。
U1
1.假设R、L、C 已定，电路性质能否确 定？阻性？感性？容性？ 2.RLC串联电路的 cos 是否一定小于1？ + R u _R + U u L uL 3.RLC串联电路中是否会出现 U R ， _ + U L U,U C U 的情况？ _ C u _C +
解：方法1： 1 (1) X C
ωC
2
1 kΩ 3.2k Ω -6 2 3.14 500 0.1 10
2
Z R X C 22 3.22 kΩ 3.77kΩ ,
U1 1 I mA 0.27mA Z 3.77 U2 IR 0.27 2V 0.54V XC - 3.2 arctan arctan -58 R 2 比U 超前 58 大小和相位关系 U 2 54% U 2 1 U1
提高功率因数15分钟课件
提高功率因数
课程目标
提高功率因数的意义 提高功率因数的措施
功率因数
在交流电路中，电压与电流之间的相位差(φ)的
提高功率因数有哪些措施
提高功率因数的措施
1.合理选用用电 设备及其运行方 式。
调整负荷，提高 合理选择变压 设备的利用率，减 器或电动机容量，
少空载、轻载运行 减少无功消耗，
的设备； 防止“大马拉小 车”。
提高功率因数的措施
2.采用电力电容
可用电容器的无 功功率来补偿感性 负载的无功功率， 从而减少甚至消除 感性负载与电源之 间原有的能量交换。
器补尝无功，即：
在感性负载两端 并联电容器。
并联电容器提高功率因数 以电压为参考正弦量
u
i1
感 性 负 载
1
U
I1
并联电容器提高功率因数
以电压为参考正弦量
i i1
感ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性 负 载
I2
u
i2
C
1
U
I1
I2 i
u
i1
感 性 负 载
i2
C
1
I
U
根据相量图可知
1
I1
cos 所以，
cos 1
功率因数得以提高。
课程小结
1.提高功率因数的意义是： （1）充分利用电源设备的容量。 （2）减小输电线路上的功率损耗。 2.提高功率因数的措施有： （1）合理选用用电设备及其运行方式。 （2）采用电力电容器补偿无功。
提高功率因数的意义和方法说课稿
提高功率因数的意义和方法说课稿《提高功率因数的意义和方法》说课稿各位领导、评委、老师，大家好～今天我说课的题目是《提高功率因数的意义和方法》。
下面我从五个方面来阐述该节内容。
一、教材分析1.该节在教材中的位置及意义《提高功率因数的意义和方法》选自中等职业教育国家规划教材《电工与电子技术》第三单元的第三、第四节。
该节内容用2学时完成。
此节内容是在学生已经学习了直流电路、交流电路的基础知识，并对视在功率、有功功率、无功功率、功率因数理解、掌握的情况下，学习提高功率因数的意义及方法。
能源问题是我国现在最重要的问题，提高能源利用率、节约能源是解决能源问题有效途径。
学生掌握提高能源利用率方法，并培养学生节约能源意识有着重要的现实意义。
2.教学目标的确定根据教学大纲及该内容的现实意义。
我对原教材作了一些处理，现确定教学目标如下: 认知目标:深刻地理解提高功率因数的意义;掌握提高感性负载功率因数的方法。
能力目标:把所学知识运用到生产实践中。
德育目标:培养学生节约能源意识。
教学重点:感性负载并联电容提高功率因数的方法教学难点:并联电容器的电容值与功率因数的关系。
二、学情分析中等职业学校学生的文化基础比较差，在初中没有养成良好的学习习惯。
因此在教学过程中，学生普遍感到电工电子原理枯燥难懂，学习情趣低。
以往的教学方式忽略学生的主体作用，忽视学生能力培养。
因此教师要更新头脑，运用教学智慧，研究新的教学方法，来激发学生的学习兴趣。
三、教法分析根据教学目标的要求，结合现有学生的学习情况，充分贯彻因材施教的原则，让学生的主体地位充分体现。
为此，这节课的教学中采用以下教学方法。
1.比较发现法好的导入能营造良好的课堂气氛，集中学生注意力，激发起学生的学习兴趣。
本节导入采用一例实际问题，让学生通过观看录像，自主思考，自主比较，发现无功功率补偿前后的不同点，功率因数的高低是电源设备利用率高低的关键，进而引入新课。
2.分组讨论法现代教育注重“以人为本”，注重培养学生能力，开发学生思维。
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1、某负载两端的电压和流过的电流分别u =141sin 314t V ，i =4.24sin （314t -30°） A ，该电路消耗的功率为______。
A ．300 W
B ．260 W
C ．500 W
D ．600 W
2、若一正弦交流电路：t i ωsin 210= A ，)60sin(2220︒+=t u ω V ，则该电路的功率为______。
A ．1 100 W
B ．2 200 W
C ．4 400 W
D ．1 100 W
3、交流电路中视在功率S 、有功功率P 、无功功率Q ，三者关系______。
A ．S 2=P 2+Q 2
B ．S =P +Q
C ．Q P S +=
D ．22Q P S -=
4、交流电路电功率表达式P =UI 的适用范围是______。
A ．感性电路
B ．容性电路
C ．纯电阻电路
D ．任何性质的负载电路
5、交流电路中功率因数的高低取决于______。
A ．负载参数
B ．线路电压等级
C ．线路电流大小
D ．线路视在功率大小
6、若单相交流电路的电压和电流最大值分别为U m V 、I m A ，则视在功率S 的表达式为______。
A ．U m I m
B ．21U m I m
C ．22U m I m
D ．m m 2I U
7、如图，乏表的读数为2 kVar，u=220 V，f=50 Hz，现将一纯电容C=67 μF并接到电路中，则乏表的读数为______。
A．2 kVar
B．3.02 kVar
C．0.98 kVar
D．2.25 kVar
8、有一交流负载，其电阻和电抗之比为4∶3，当它的视在功率为5 kV A时，那么它的有功功率和无功功率分别为______。
A．4 kW／3 kVar
B．3 kW／4 kVar
C．4 kW／5 kVar
D．4 kW／3 kV A
9、在一般情况下供电系统的功率因数总是小于1的原因在于______。
A．用电设备多属于容性负载
B．用电设备多属于阻容性负载
C．用电设备多属电阻性负载
D．用电设备多属于感性负载
10、设一电路，接在u=311sinωt V的交流电源上，电路中的电流为i=60sin（ωt+60°）A，则该电路1 h的耗电量为______kW·h。
A．4.7
B．4 665
C．9.3
D．16.2
11、下面的负载电路中，______的功率因数最低。
A．电阻与电容串联电路
B．纯电感电路
C．纯电阻电路
D．电阻与电感串联电路
12、交流电路中功率因数等于______。
A．线路电压与电流的相位差
B．线路有功功率与视在功率的比
C．线路电压与电流的比
D．负载电阻值与电抗值的比
13、一交流负载其电阻和电抗之比为4∶3，已知其视在功率为5 kV A，则它的有功功率P和无功功率Q分别为______。
A．2 kW／4 kVar
B．4 kW／3 kVar
C．4 kW／5 kVar
D．3 kW／2 kVar
14、在日光灯电路中并联一适当的电容后，提高了功率因数。
这时日光灯消耗的有功功率将______。
A．减小
B．稍有增加
C．大大增加
D．保持不变
15、交流电路中功率因数的高低取决于______。
A．线路电压
B．线路电流
C．负载参数
D．线路中功率的大小
16、交流电路中功率因数不为1的原因是______。
A．电路中存在着耗能元件 R
B．电流是正弦变的
C．电路中存在着相位的问题
D．电路中存在着L、C储能元件
17、交流电路中功率因数等于______。
A．功率P与视在功率S的比值
B．线路电压与电流的比值
C．负载电阻与电抗的比值
D．线路电压与电流的相位差
18、在电动机供电线路中，提高功率因数的意义，下列说法错误的是______。
A．发电机输出功率一定时，能减小线路电流，减小供电线路上损耗
B．能减小发电机绕组损耗，提高发电设备的利用率
C．减小电动机绕组的功率损耗，提高电动机的效率
D．减小线路电流，提高供电效率
19、在某一感性负载的线路上，并上一适当的电容器后，则______。
A．该负载功率因数提高，该负载电流减少
B ．该负载功率因数提高，该负载电流不变
C ．线路的功率因数提高，线路电流减少
D ．线路的功率因数提高，线路电流不变
20、提高日光灯供电电路功率因素的方法是并联适当电容器，电容器并联在______。
A ．镇流器两端
B ．灯管两端
C ．镇流器与灯管串联后的两端（即电源两出线端）
D ．启动器两端
21、关于提高感性线路的功率因数的下列说法，错误的是______。
A ．功率因数提高的同时，负载有功功率降低，达到节能的好处
B ．提高功率因数方法一般是并联电容
C ．提高功率因数，可减低线路及发电机内阻的有功损耗
D ．由于线路中并联了电容，故线路原感性负载所需的无功首先由电容提供，不足的部分再由电源提供
22、关于提高感性负载线路的功率因数的下列说法，正确的是______。
A ．随着线路并联的电容值不断地增大，线路的功率因数也不断地增大
B ．功率因数提高的原因是原来线路中的部分感性负载不再从电路中吸收无功功率
C ．提高功率因数后，由于发电机输出的有功功率增加，线路端电压未变，故线路电流增加
D ．提高功率因数，可以充分地利用发电机的容量并可减少线路及发电机内阻能量损耗
23、已知RLC 串联交流电路，接在电压为10 V 的交流电源上，若测出电阻上的电压为6 V ，则该电路的功率因数为______。
A ．4/3cos =ϕ
B ．3/4cos =ϕ
C ．3/5cos =ϕ
D ．6.0cos =ϕ
24、因为电力系统的负载绝大多数是电感性的，所以常采用与电感性负载______办法来提高功率因数。
A ．串联电容
B ．并联电容
C ．串联电阻
D ．并联电感
25、一电感性负载，并联上适当的电容，则______。
A ．负载的功率因数可得到提高，原来的负载上的电流减小
B ．负载的功率因数可得到提高，原来的负载上的电流不变
C ．线路功率因数可得到提高，原来的负载上的电流不变
D ．线路功率因数提高，线路电流不变
26、单相交流电路的电压有效值为U ，电流有效值为I ，则视在功率S 的表达式为______。
A ．UI
B ．21 UI
C ．22
UI
D ．2 UI
1-10:BAACA BCADA 11-20:BBBDC DACCC 21-26:ADDBC A。