- 交流电路中的功率分析
- 功率因数(Power Factor)和无功(Reactive Factor)因数分析
- 功率因数校正 PFC (Power Factor Correction)
- 交流电路中的最大功率传输
接着介绍第二个部分,功率因数(pf)和无功因数(rf)。电路如下图所示。
交流电路图
先来看一下功率因数的分析。交流电路的功率因数是有功功率(P)比上视在功率(S)的一个数字比值,记作P/S。参考如下图所示。
这个比值就等于功率三角形中角θ的余弦值。功率因数角度正好等于电路中(或负载中)电压和通过电路(或者负载中)电流之间的相位角。因此:
pf = cosθ = P/S
再来看一下无功因数,和功率因数一样也是个比值。电路中(或者负载中)无功功率和视在功率之间的比值,就称作无功因数。这个比值就是功率因数三角形中的θ的正弦。因此:
rf = sinθ = Q/S
我们来计算一下题目中给出的功率因数和无功因数。就是计算出电路中的电压和电流,从而求出来电压和电流的相位值,就可以求出电路的功率因数和无功因数了,相位差的余弦值和正弦值。首先求出支路的阻抗Z1和Z2.
- Z1 = R jXL = 100 j100 = 141.4∠45"
- I1 = E/Z1 = 120∠0" / 141.4∠45" = 0849∠-45" = (0.6-j0.6)A
- I2 = E/Z2 = E/Xc = 120∠0" / 60∠-90" = (0 j2)A
- It = I1 I2 = (0.6 - j0.6) j2A = (0.6 - j1.4) A = 1.523∠66.8"A
- S = |E||It| = 120 * 1.523 = 182.8 VA
功率因数 pf = cosθ = cos∠66.8" = 0.394
无功因数 rf = sinθ = sin∠66.8" = 0.92
这样的话,有功功率和无功功率也可以通过下面的式子进行求解了。
- P = S * cosθ
- R = S * sinθ
这里不再写具体怎么算了。
感性负载的功率因数是滞后的;容性负载是功率因数是超前的。功率因数可以用小数也可以用百分数表示。这个值小于1或者100%。大部分工业负载比如马达和空调是感性负载,其功率因数滞后。
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