资源简介

*5.12 提高功率因数的意义和方法
一、教学目标
理解提高功率因数的意义和方法。
掌握有功功率、无功功率、视在功率、功率因数的计算。
二、教学重点、难点分析
重点：
不同功率的计算及相互之间的关系；
提高功率因数的方法。
难点：
1、提高功率因数的方法。
三、教具
电化教学设备。
四、教学方法
讲授法，多媒体课件。
五、教学过程
Ⅰ.复习提问
通过讲解课后习题，复习巩固并联谐振知识。
【案例1】在生产和生活中使用的电器设备大多属于感性负载，它们的功率因数都较低。如供电系统的功率因数是由用户负载的大小和性质决定的，在一般情况下，供电系统的功率因数总是小于1。例如，变压器容量为1000KVA，=1时能提供1000kW的有功功率，而在=0.7时只能提供700kW的有功功率。
II.新课
一、提高功率因数的意义
在交流电路中，负责从电压接受到的有功功率P = UIcos，显然与功率因数有关。提高功率因数在以下两个方面有很大的实际意义。
1、提高供电设备的能量利用率
在电力系统中，功率因数是一个重要指标。每个供电设备都有额定容量，即视在功率S=UI。在电路正常工作时是不允许超过额定值的，否则会损坏供电设备。对于非电阻性负载电路，供电设备输出的总功率S中，一部分为有功功率P = Scos，另一部分为无功功率Q = Ssin。如果功率因数越小，电路的有功功率就越小，而无功功率就越大，电路中能量互换的规模也就越大。为了减小电路中能量互换规模，提高供电设备所提供的能量利用率，就必须提高功率因数。
2、减小输电线路上的能量损失
功率因数低，还会增加发电机绕组、变压器和线路的功率损失。当负载电压和有功功率一定时，电路中的电流与功率因数成反比，即
功率因数越低，电路中的电流就越大，线路上的压降也就越大，电路的功率损失也就越大。这样，不仅使电能白白消耗在线路上，而且使得负载两端的电压降低，影响负载的正常工作。
由以上两方面的分析可知，提高功率因数能使发电设备的容量得到充分利用，同时能节约大量电能。
二、提高功率因数的方法
无功功率反映的是感性负载、容性负载与电源间交换能量的规模大小，有些设备需要无功功率才能工作，如变压器、电动机；但多数设备不需要无功功率做功，功率因数越大，造成的能量浪费越多。下面介绍两种常用的提高功率因数的方法，第二种方法尤为常见。
1、提高用电设备本身的功率因数
采用降低用电设备无功功率的措施，可以提高功率因数。例如，正确选用异步电动机和电力变压器的容量，由于它们轻载或空载时功率因数低，满载时功率因数较高。所以，选用变压器和电动机的容量不宜过大，并尽量减少轻载运行。
2、在感性负载上并联电容器提高功率因数
提高感性负载功率因数的最简便的方法，是用适当容量的电容器与感性负载并联，如图1所示。
这样就可以使电感中的磁场能量与电容器的电场能量进行交换，从而减少电源与负载间能量的互换。在感性负载两端并联一个适当的电容后，对提高电路的功率因数十分有效。
借助相量图分析方法容易证明：对于额定电压为U、额定功率为P、工作频率为f的感性负载R-L来说，将功率因数从 1= cos1提高到 2 = cos2，所需并联的电容为
其中1 = arccos1，2 = arccos2，且 1 > 2，1 < 2 。
III.例题讲解，巩固练习
【例题1】略（见教材§5-12例题1）。
【例题2】略（见教材§5-12例题2）。
【例题3】略（见教材§5-12例题3）。
IV.小结
1、提供功率因数的意义。
2、提供功率因数的方法。
V. 作业
略。

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