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。
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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。