第四部分功率因数的提高市公开课金奖市赛课一等奖课件

问题提出：日常生活中很多负载为感性，其等效电路及相量关系以下列图。uiRLCOSI当U、P一定时，希望将COS提升3.3.4功率因数提升P=PR=UICOS其中消耗有功功率为：125第1页负载iu说明： 由负载性质决定。与电路参数和频率相关，与电路电压、电流无关。功率因数和电路参数关系RZ126第2页例40W白炽灯40W日光灯发电与供电设备容量要求较大

供电局普通要求用户

，不然受处罚。

127第3页纯电阻电路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）惯用电路功率因数128第4页提升功率因数标准：

必须确保原负载工作状态不变。即：加至负载上电压和负载有功功率不变。提升功率因数办法:uiRL并电容C129第5页并联电容值计算uiRLC设原电路功率因数为cosL，要求赔偿到cos须并联多大电容？（设U、P为已知）130第6页分析依据：赔偿前后P、U不变。由相量图可知：（图见教材144）131第7页iuRLC132第8页呈电容性。呈电感性问题与讨论功率因数赔偿到什么程度？理论上能够赔偿成以下三种情况:功率原因赔偿问题（一）呈电阻性133第9页结论：在角相同情况下，赔偿成容性要求使用电容容量更大，经济上不合算，所以普通工作在欠赔偿状态。感性（较小）容性（较大）功率因数赔偿成感性好，还是容性好？普通情况下极难做到完全赔偿（即：）过赔偿欠赔偿C较大134第10页功率原因赔偿问题（二）并联电容赔偿后，总电路有功功率是否改变？问题与讨论R定性说明：电路中电阻没有变，所以消耗功率也不变。<<经过计算可知总功率不变。I、其中135第11页功率因数赔偿问题（三）提升功率因数除并电容外，用其它方法行不行？赔偿后RL串电容行否赔偿前RLC问题与讨论136第12页串电容功率因数能够提升，甚至能够赔偿到1，但不能够这么做！原因是：在外加电压不变情况下，负载得不到所需额定工作电压及电流。一样，电路中串、并电感或电阻也不能用于功率因数提升。其请自行分析。RLC137第13页§3.4正弦交流电路频率特征3.4.1谐振现象3.4.2网络频率特征138第14页含有电感和电容电路，假如无功功率得到完全赔偿，使电路功率因数等于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第15页一、串联谐振串联谐振条件RLC串联谐振电路、同相若令：则：谐振串联谐振条件是：140第16页当时，谐振时：、该系数设为Q则UC=UL=QU141第17页谐振频率：

142第18页串联谐振特点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第19页品质因数——Q值

定义：电路处于串联谐振时，电感或电容上电压和总电压之比。谐振时:Q物理意义为谐振时电路中储能与耗能之比。注意区分于无功功率Q。144第20页串联谐振特征曲线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第21页关于谐振曲线讨论(a)不变，改变。(b)不变，改变。分以下两种情况：146第22页谐振曲线讨论（之一）结论：R改变引发改变

R愈大愈小（选择性差）

R愈小愈大（选择性好）R小R大不变，改变。（1）不变

即LC不变R改变改变（2），U不变147第23页分析：（1）不变即U、R不变（2）改变结论：LC改变引发改变

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，改变。148第24页串联谐振时阻抗特征感性容性149第25页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信号送接收电路150第26页组成谐振电路，选出所需电台。为来自3个不一样电台（不一样频率）电动势信号；151第27页已知：解：假如要收听节目，C应配多大？问题（一）：结论：当C调到150pF时，可收听到节目。152第28页

问题（二）：信号在电路中产生电流有多大？在C上产生电压是多少？已知：解答：所希望信号被“放大”了64倍。153第29页二、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第30页或理想情况下并联谐振条件155第31页非理想情况下并联谐振同相时则谐振156第32页虚部实部则、同相虚部=0。谐振条件：一、非理想情况下并联谐振条件157第33页由上式虚部并联谐振频率得：或当时158第34页并联谐振特点同相。、电路总阻抗最大。定性分析:Z理想情况下谐振时：159第35页总阻抗：得：代入并联谐振电路总阻抗大小（见教材P139）谐振时虚部为零,即:什么性质?160第36页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第37页外加电压一定时，总电流最小。Z外加电流为恒定电流

时，输出电压最大。162第38页并联支路中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第39页则若品质原因--Q:Q为支路电流和总电流之比。当时,164第40页并联谐振特征曲线容性感性思索：时为何是感性？165第41页消除噪声三、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第42页提取信号令滤波器工作在频率下，信号即可顺利地抵达接收网络。---信号源---噪声源已知：接收网络谐振滤波器LC167第43页分析（一）：抑制噪声信号被滤掉了令：消除噪声提取信号接收网络谐振滤波器168第44页分析（二）：提取信号接收网络谐振滤波器则信号全部降落在接收网络上。若在下169第45页谐振滤波器接收网络假如，网络应怎样设计？?思索题：用上页类似形式，设计消除噪声、提取信号电路。170第46页3.4.2网络频率特征概念：网络频率特征是研究正弦交流电路中电压、电流随频率改变关系（即频域分析）。网络传递函数：171第47页一、低通滤波器网络传递函数：滤掉输入信号高频成份，经过低频成份。172第48页低通滤波器传递函数173第49页---幅频特征：输出与输入有效值之比与频率关系。其中：相频特征：输出与输入相位差与频率关系。---174第50页相频特征幅频特征低通滤波器频率特征100~：带宽：截止频率因Uo总是落后Ui,故又称为相位滞后网络175第51页分贝数定义：半功率点：当时，幅频特征上时，叫3分贝点或半功率点。1三分贝点176第52页二、高通滤波器滤掉输入信号低频成份，经过高频成份。高通滤波器传递函数177第53页高通滤波器频率特征幅频特征相频特征1因Uo总是超前Ui,故又称为相位超前网络高通和低通又称为移相网络178第54页三、带通滤波器RC串并联网络RRRCRC令：则：（文氏电桥）179第55页180第56页幅频特征令虚部为零，则Uo与Ui同相，此时有：o=1/RC181第57页四、带阻滤波器双T网络RRR2CC2C1182第58页1/10110100

…...-1012…...0.0010.010.10.707110100-60-40-20-302040对于改变范围较宽频率特征，为展宽视野，其特征横坐标改用对数坐标，表示归一化频率；纵坐标用（分贝）表示，便组成波特图。波特图183第59页用归一化频率表示低通滤波器传递函数令：则：知：184第60页低通波特图-20dB/十倍频幅频特征（分贝）185第61页相频特征186第62页传递函数经典网络函数低通高通带通带阻电路举例187第63页关于滤波器质量评价以低通滤波器为例:要求：通带内尽可能平坦，过渡带尽可能窄。通带阻带过渡带3分贝点188第64页改进方法举例（二阶电路）（一阶电路）（有源滤波器）-+189第65页正弦交流电路综合举例例1、移相电路RR1RC已知：当R1由0改变时，有效值不变，和之间相位差由改变180o

0o证实：190第66页解法1已知：复数运算RR1RC解：191第67页当：R1=0时=180ºR1=时=0°192第68页解法2画相量图已知：当：R1=0时=180°R1=时=0°（2）幅度为圆半径，其值为（1）RR1RC1