电路-功率因数的提高课件

问题的提出：日常生活中很多负载为感性的，其等效电路及相量关系如下图。uiRLCOSI当U、P

一定时，希望将COS提高3.3.4功率因数的提高P=PR=UICOS其中消耗的有功功率为：125问题的提出：日常生活中很多负载为感性的，uiRLCOSI负载iu说明：

由负载性质决定。与电路的参数和频率有关，与电路的电压、电流无关。功率因数和电路参数的关系RZ126负iu说明： 由负载性质决定。与电路的参数功率因数例40W白炽灯40W日光灯发电与供电设备的容量要求功率因素较大

供电局一般要求用户的

，否则受处罚。

127例40W白炽灯40W日光灯发电与供电设备供电局一般纯电阻电路R-L-C串联电路纯电感电路或纯电容电路电动机空载满载

日光灯

（R-L-C串联电路）常用电路的功率因数128纯电阻电路R-L-C串联电路纯电感电路或电动机空载日提高功率因数的原则：

必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。提高功率因数的措施:uiRL并电容C129提高功率因数的原则：必须保证原负载的工作状态不变。并联电容值的计算uiRLC

设原电路的功率因数为cosL，要求补偿到cos须并联多大电容？（设U、P

为已知）130并联电容值的计算uiRLC设原电路的功率因数为c分析依据：补偿前后P、U不变。由相量图可知：131分析依据：补偿前后P、U不变。由相量图可知：131iuRLC132iuRLC132呈电容性。呈电感性问题与讨论

功率因数补偿到什么程度？理论上可以补偿成以下三种情况:功率因素补偿问题（一）呈电阻性133呈电容性。呈电感性问题与讨论功率因数补偿到什么程度结论：在角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容容量更大，经济上不合算，所以一般工作在欠补偿状态。感性（较小）容性（较大）功率因数补偿成感性好，还是容性好？

一般情况下很难做到完全补偿（即：）过补偿欠补偿C

较大134结论：在角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电功率因素补偿问题（二）并联电容补偿后，总电路的有功功率是否改变？问题与讨论R

定性说明：电路中电阻没有变，流过电阻的电流未变，所以消耗的功率也不变。<<通过计算可知总功率不变。I、其中135功率因素补偿问题（二）并联电容补偿后，总电路的有功功率是否改功率因数补偿问题（三）提高功率因数除并电容外，用其他方法行不行？补偿后RL串电容行否？补偿前RLC问题与讨论136功率因数补偿问题（三）提高功率因数除并电容外，用其他方法行不

串联电容，功率因数可以提高，甚至可以补偿到功率因素为1，但不可以这样做！原因：在外加电压不变的情况下，负载得不到所需的额定工作电压及电流。同样，电路中串、并电感或电阻也不能用于功率因数的提高。其请自行分析。RLC137串联电容，功率因数可以提高，甚至可以补偿到功率因素为§3.4正弦交流电路的频率特性3.4.1谐振现象3.4.2网络的频率特性138§3.4正弦交流电路的频率特性3.4.1谐振现象3.

含有电感和电容的电路，如果无功功率得到完全补偿，使电路的功率因数等于1，即：u、i

同相，便称此电路处于谐振状态。谐振串联谐振：L

与C

串联时

u、i

同相并联谐振：L

与C

并联时

u、i

同相

谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用非常广泛。谐振概念：3.4.1谐振现象139含有电感和电容的电路，如果无功功率得到完全补偿，使电路一、串联谐振串联谐振的条件RLC串联谐振电路、同相若令：则：谐振串联谐振的条件是：140一、串联谐振串联谐振的条件RLC串联谐振电路、同相若当时，谐振时：、该系数设为Q则UC=UL=QU141当谐振频率：

142谐振频率：142串联谐振的特点U、I

同相当时当电源电压一定时：UC、UL将大于电源电压U,为Q倍U=QUL=QUC143串联谐振的特点U、I同相当时当电源电压一定时：UC品质因数——

Q

值

定义：电路处于串联谐振时，电感或电容上的电压和总电压之比。谐振时:Q的物理意义为谐振时电路中储能与耗能之比。注意区别于无功功率Q。144品质因数——Q值定义：电路处于串联谐振时，电感串联谐振特性曲线I谐振电流谐振频率下限截止频率上限截止频率通频带145串联谐振特性曲线I谐振电流谐振频率下限截止频率通频带145关于谐振曲线的讨论(a)不变，变化。(b)不变，

变化。分以下两种情况：146关于谐振曲线的讨论(a)不变，变化。(

谐振曲线讨论（之一）结论：R的变化引起变化

R愈大愈小（选择性差）

R愈小愈大（选择性好）R小R大不变，变化。（1）不变

即LC不变R改变改变（2），U不变147谐振曲线讨论（之一）结论：R的变化引起变化分析：（1）不变即U、R不变（2）改变结论：LC的变化引起变化

L变小或C变小变大

L变大或C变大变小

谐振曲线讨论（之二）不变，

变化。148分析：（1）不变串联谐振时的阻抗特性感性容性149串联谐振时的阻抗特性感性容性149串联谐振应用举例收音机接收电路接收天线与C

：组成谐振电路将选择的信号送接收电路150串联谐振应用举例收音机接收电路接收天线与C：组成谐振电路

组成谐振电路，选出所需的电台。

为来自3个不同电台（不同频率）的电动势信号；151组成谐振电路，选出已知：解：如果要收听节目，C应配多大？问题（一）：结论：当C调到150pF时，可收听到

的节目。152已知：解：如果要收听节目，C应配多大？问题

问题（二）：信号在电路中产生的电流有多大？在C

上产生的电压是多少？已知：解答：所希望的信号被“放大”了64.5倍。153问题（二）：信号在电路中产生的电流有多已知：解答：所希望二、并联谐振当时领先于(容性)谐振当时理想情况：纯电感和纯电容并联。当时落后于(感性)154二、并联谐振当时谐振当或理想情况下并联谐振条件155或理想情况下并联谐振条件155非理想情况下的并联谐振同相时则谐振156非理想情况下的并联谐振同相时则谐振156虚部实部则、同相虚部=0。谐振条件：一、非理想情况下并联谐振条件157虚部实部则、同相虚部=0。谐振条件由上式虚部并联谐振频率得：或当时158由上式虚部并联谐振频率得：或当并联谐振的特点同相。、

电路的总阻抗最大。定性分析:Z理想情况下谐振时：159并联谐振的特点同相。、电路的总阻抗最大。定性分析总阻抗：得：代入并联谐振电路总阻抗的大小谐振时虚部为零,即:什么性质?160总阻抗：得：代入并联谐振电路总阻抗的大小谐振时虚部为零,即:并联谐振电路总阻抗：当时所以，纯电感和纯电容并联谐振时，相当于断路。161并联谐振当时所以，纯电感和纯电容并联谐振时，相当于断路。16外加电压一定时，总电流最小。Z外加电流为恒定电流

时，输出电压最大。162外加电压一定时，Z外加电流为恒定电流并联支路中的电流可能比总电流大。支路电流可能大于总电流电流谐振163并联支路中的电流可能比总电流大。支路电流可能电流谐振163则若品质因素--Q:Q为支路电流和总电流之比。当时,164则若品质因素--Q:Q为支路电流和总电流之比。当并联谐振特性曲线容性感性思考：时为什么是感性？165并联谐振特性曲线容性感性思考：时1消除噪声

三、谐振滤波器利用谐振进行选频、滤波。令滤波器工作在噪声频率下，即可消除噪声。---信号源---噪声源已知：C接收网络谐振滤波器L166消除噪声三、谐振滤波器利用谐振进行选频、滤波。令滤波器工作提取信号令滤波器工作在频率下，信号即可顺利地到达接收网络。---信号源---噪声源已知：接收网络谐振滤波器LC167提取信号令滤波器工作在频率下，---信号源--问题的提出：日常生活中很多负载为感性的，其等效电路及相量关系如下图。uiRLCOSI当U、P

一定时，希望将COS提高3.3.4功率因数的提高P=PR=UICOS其中消耗的有功功率为：168问题的提出：日常生活中很多负载为感性的，uiRLCOSI负载iu说明：

由负载性质决定。与电路的参数和频率有关，与电路的电压、电流无关。功率因数和电路参数的关系RZ169负iu说明： 由负载性质决定。与电路的参数功率因数例40W白炽灯40W日光灯发电与供电设备的容量要求功率因素较大

供电局一般要求用户的

，否则受处罚。

170例40W白炽灯40W日光灯发电与供电设备供电局一般纯电阻电路R-L-C串联电路纯电感电路或纯电容电路电动机空载满载

日光灯

（R-L-C串联电路）常用电路的功率因数171纯电阻电路R-L-C串联电路纯电感电路或电动机空载日提高功率因数的原则：

必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。提高功率因数的措施:uiRL并电容C172提高功率因数的原则：必须保证原负载的工作状态不变。并联电容值的计算uiRLC

设原电路的功率因数为cosL，要求补偿到cos须并联多大电容？（设U、P

为已知）173并联电容值的计算uiRLC设原电路的功率因数为c分析依据：补偿前后P、U不变。由相量图可知：174分析依据：补偿前后P、U不变。由相量图可知：131iuRLC175iuRLC132呈电容性。呈电感性问题与讨论

功率因数补偿到什么程度？理论上可以补偿成以下三种情况:功率因素补偿问题（一）呈电阻性176呈电容性。呈电感性问题与讨论功率因数补偿到什么程度结论：在角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容容量更大，经济上不合算，所以一般工作在欠补偿状态。感性（较小）容性（较大）功率因数补偿成感性好，还是容性好？

一般情况下很难做到完全补偿（即：）过补偿欠补偿C

较大177结论：在角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电功率因素补偿问题（二）并联电容补偿后，总电路的有功功率是否改变？问题与讨论R

定性说明：电路中电阻没有变，流过电阻的电流未变，所以消耗的功率也不变。<<通过计算可知总功率不变。I、其中178功率因素补偿问题（二）并联电容补偿后，总电路的有功功率是否改功率因数补偿问题（三）提高功率因数除并电容外，用其他方法行不行？补偿后RL串电容行否？补偿前RLC问题与讨论179功率因数补偿问题（三）提高功率因数除并电容外，用其他方法行不

串联电容，功率因数可以提高，甚至可以补偿到功率因素为1，但不可以这样做！原因：在外加电压不变的情况下，负载得不到所需的额定工作电压及电流。同样，电路中串、并电感或电阻也不能用于功率因数的提高。其请自行分析。RLC180串联电容，功率因数可以提高，甚至可以补偿到功率因素为§3.4正弦交流电路的频率特性3.4.1谐振现象3.4.2网络的频率特性181§3.4正弦交流电路的频率特性3.4.1谐振现象3.

含有电感和电容的电路，如果无功功率得到完全补偿，使电路的功率因数等于1，即：u、i

同相，便称此电路处于谐振状态。谐振串联谐振：L

与C

串联时

u、i

同相并联谐振：L

与C

并联时

u、i

同相

谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用非常广泛。谐振概念：3.4.1谐振现象182含有电感和电容的电路，如果无功功率得到完全补偿，使电路一、串联谐振串联谐振的条件RLC串联谐振电路、同相若令：则：谐振串联谐振的条件是：183一、串联谐振串联谐振的条件RLC串联谐振电路、同相若当时，谐振时：、该系数设为Q则UC=UL=QU184当谐振频率：

185谐振频率：142串联谐振的特点U、I

同相当时当电源电压一定时：UC、UL将大于电源电压U,为Q倍U=QUL=QUC186串联谐振的特点U、I同相当时当电源电压一定时：UC品质因数——

Q

值

定义：电路处于串联谐振时，电感或电容上的电压和总电压之比。谐振时:Q的物理意义为谐振时电路中储能与耗能之比。注意区别于无功功率Q。187品质因数——Q值定义：电路处于串联谐振时，电感串联谐振特性曲线I谐振电流谐振频率下限截止频率上限截止频率通频带188串联谐振特性曲线I谐振电流谐振频率下限截止频率通频带145关于谐振曲线的讨论(a)不变，变化。(b)不变，

变化。分以下两种情况：189关于谐振曲线的讨论(a)不变，变化。(

谐振曲线讨论（之一）结论：R的变化引起变化

R愈大愈小（选择性差）

R愈小愈大（选择性好）R小R大不变，变化。（1）不变

即LC不变R改变改变（2），U不变190谐振曲线讨论（之一）结论：R的变化引起变化分析：（1）不变即U、R不变（2）改变结论：LC的变化引起变化

L变小或C变小变大

L变大或C变大变小

谐振曲线讨论（之二）不变，

变化。191分析：（1）不变串联谐振时的阻抗特性感性容性192串联谐振时的阻抗特性感性容性149串联谐振应用举例收音机接收电路接收天线与C

：组成谐振电路将选择的信号送接收电路193串联谐振应用举例收音机接收电路接收天线与C：组成谐振电路

组成谐振电路，选出所需的电台。

为来自3个不同电台（不同频率）的电动势信号；194组成谐振电路，选出已知：解：如果要收听节目，C应配多大？问题（一）：结论：当C调到150pF时，可收听到

的节目。195已知：解：如果要收听节目，C应配多大？问题

问题（二）：信号在电路中产生的电流有多大？在C

上产生的电压是多少？已知：解答：所希望的信号被“放大”了64.5倍。196问题（二）：信号在电路中产生的电流有多已知：解答：所希望二、并联谐振当时领先于(容性)谐振当时理想情况：纯电感和纯电容并联。当时落后于(感性)197二、并联谐振当时谐振当或理想情况下并联谐振条件198或理想情况下并联谐振条件155非理想情况下的并联谐振同相时则谐振199非理想情况下的并联谐振同相时则谐振156虚部实部则、同相虚部=0。谐振条件：一、非理想情