功率因数的提高方法

时间:2023-03-13作者:佚名

直流电路的功率等于电流与电压的乘积,但交流电路则不然。在计算交流电路的平均功率时还要考虑电压与电流间的相位差功率因数的提高方法,即

功率因数的提高方法

上式中的功率因数的提高方法是电路的功率因数。电压与电流间的相位差或电路的功率因数决定于电路(负载)的参数。只有在电阻负载(例如白炽灯、电阻炉等)的情况下,电压和电流才同相,其功率因数为1。对其他负载来说,其功率因数均介于0与1之间。

当电压与电流之间有相位差时,即功率因数不等于1时,电路中发生能量互换,出现无功功率功率因数的提高方法。这样就引起下面两个问题:

(1) 发电设备的容量不能充分利用

功率因数的提高方法

由上式可见,当负载的功率因数功率因数的提高方法时,而发电机的电压和电流又不容许超过额定值,显然这时发电机所能发出的有功功率就减小了。功率因数愈低,发电机所发出的有功功率就愈小,而无功功率却愈大。无功功率愈大,即电路中能量互换的规模愈大,则发电机发出的能量就不能充分利用,其中有一部分即在发电机与负载之间进行互换。

例如容量为1000kV/A的变容器,如果功率因数的提高方法,即能发出1000kW的有功功率,而在功率因数的提高方法时,则只能发出700kW的功率。

(2) 增加线路和发电机绕组的功率损耗

当发电机的电压功率因数的提高方法和输出的功率功率因数的提高方法一定时,电流功率因数的提高方法与功率因数成反比,而线路和发电机绕组上的功率损耗功率因数的提高方法则与功率因数的提高方法的平方成反比,即

功率因数的提高方法

式中功率因数的提高方法是发电机绕组和线路的电阻。

由上述可知,提高电网的功率因数对国民经济的发展有着极为重要的意义。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。也就是说,在同样的发电设备的条件下能够多发电。

功率因数不高,根本原因就是由于电感性负载的存在。例如生产中最常用的异步电动机在额定负载时的功率因数约为0.7~0.9左右,如果在轻载时其功率因数就更低。其他如工频炉、电焊变压器以及日光灯等负载的功率因数也都是较低的。电感性负载的功率因数之所以小于1,是由于负载本身需要一定的无功功率。从技术经济观点出发,如果解决这个矛盾,也就是如何才能减少电源与负载之间能量的互换,而又使电感性负载能取得所需的无功功率,这就是要提高功率因数的实际意义。

按照供用电规则,高压供电的工业企业的平均功率因数不低于0.95,其他单位不低于0.9。

提高功率因数,常用的方法就是与电感性负载并联静电电容器(设置在用户或变电所中),其电路图和相量图如图1所示。

功率因数的提高方法 功率因数的提高方法
(a)电路图 (b)相量图

图1电容器与电感性负载并联以提高功率因数

并联电容器以后,电感性负载的电流功率因数的提高方法和功率因数功率因数的提高方法均未变化,这是因为所加电压和负载参数没有改变。但电压功率因数的提高方法和线路电流功率因数的提高方法之间的相位差功率因数的提高方法变小了,即功率因数的提高方法变大了。这里我们所讲的提高功率因数,是指提高电源或电网的功率因数,而不是指提高某个电感性负载的功率因数。

在电感性负载上并联了电容器以后,减少了电源与负载之间的能量互换。这时电感性负载所需的无功功率,大部分或全部都是就地供给(由电容器供给),就是说能量的互换现在主要或完全发生在电感性负载与电容器之间,因而使发电机容量能得到充分利用。

其次,由相量图可见,并联电容器以后线路电流也减小了(电流相量相加),因而减小了功率损耗。

应该注意,并联电容器以后有功功率并未改变,因为电容器是不消耗电能的。从相量图上也可看出:功率因数的提高方法。

功率因素由功率因数的提高方法提高到功率因数的提高方法应并联电容器的电容值,可从图1的相量图得出个公式。

功率因数的提高方法

又因

功率因数的提高方法

所以

功率因数的提高方法

由此得

功率因数的提高方法   

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