設(shè)備容量s(額定)向負(fù)載送多少有功功率由負(fù)載的阻抗角決定。
p = scosφ
1.功率因數(shù)低帶來的問題
(1)設(shè)備不能充分利用,電流到了額定值,但功率容量還剩余;
(2)當(dāng)輸出相同的有功功率時(shí),線路上電流大i =p/(ucosφ),線路壓降損耗大,能量損耗也大;線路的有色金屬消耗量也增加。
解決辦法:改進(jìn)自身設(shè)備;對于感性負(fù)載并聯(lián)電容,提高功率因數(shù)。
日常生活中很多負(fù)載為感性的,其等效電路及其相量關(guān)系如下圖。
其中消耗的有功功率為:
p = pr = uicosφ
2.功率因數(shù)(cosφ)和電路參數(shù)的關(guān)系
說明:
cosφ 由負(fù)載性質(zhì)決定。與電路的參數(shù)和頻率有關(guān),與電路的電壓、電流無關(guān)。
例1.40w白熾燈 cosφ =1
40w日光燈 cosφ =0.5
發(fā)電與供電設(shè)備的容量要求較大
供電局一般要求用戶的cosφ >0.85,否則受處罰。
常用電路的功率因數(shù)
純電阻電路cosφ =1(φ=0)
純電感電路或純電容電路 cosφ =0 (φ=±90o)
r-l-c串聯(lián)電路 0<cosφ <1 ( -90o <φ <+90o )
電動(dòng)機(jī) 空載 cosφ = 0.2~0.3
滿載 cosφ = 0.7~0.9
日光燈 (r-l串聯(lián)電路)cosφ = 0.5~0.6
3.提高功率因數(shù)的原則
必須保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變。即:加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變。
提高功率因數(shù)的措施:感性負(fù)載并聯(lián)電容。
并聯(lián)電容后,原感性負(fù)載流過的電流不變,吸收的有功功率和無功功率都不變,即負(fù)載工作狀態(tài)沒有發(fā)生任何變化。
由于并聯(lián)電容的電流c超前90o,端口總電流i減少了。從相量圖上看,和的夾角減小了( φ1> φ2),從而提高了功率因數(shù)cosφ 。
4.補(bǔ)償電容量的確定
因電容不消耗有功功率,故并聯(lián)電容前后電路所消耗的總有功功率不發(fā)生變化。
帶入上面方程(1)得:
→
補(bǔ)償容量也可以用功率三角形確定:
并聯(lián)電容后,電源向負(fù)載輸送的有功功率不變,但電源向負(fù)載輸送的無功功率減少了,減少的這部分無功功率就由電容“產(chǎn)生”來補(bǔ)償,使感性負(fù)載吸收的無功功率不變,而電路的功率因數(shù)得到改善。
功率因數(shù)提高后,減少了電源的無功“輸出”,從而減小了電流的輸出,這提高了電源設(shè)備的利用率,使其可以帶更多的負(fù)載,充分利用設(shè)備的能力。同時(shí)線路上電流的減少,使得傳輸線上的損耗也相應(yīng)的減少了;線路的有色金屬消耗量也減少了。
5.無功補(bǔ)償?shù)? 種不同情況
全補(bǔ)償:電容設(shè)備投資增加,經(jīng)濟(jì)效果不明顯。
過補(bǔ)償:使功率因數(shù)又由高變低(電路性質(zhì)由感性變?yōu)槿菪?。要求使用的電容容量更大,經(jīng)濟(jì)上不合算,一般工作在欠補(bǔ)償狀態(tài) :λ提高到適當(dāng)值為宜(0.9左右)。
愈式低電壓并聯(lián)電容器
6.串電容提高功率因數(shù)行不行?
串電容功率因數(shù)可以提高,甚至可以補(bǔ)償?shù)?,但不可以這樣做!
原因是:在外加電壓不變的情況下,負(fù)載電壓會(huì)超過其額定工作電壓。
所以負(fù)載有可能損壞。
例2. 已知 f = 50hz,u = 380v,p = 20kw,cosφ1 = 0.6(感性)。要使功率因數(shù)提高到0.9,求并聯(lián)電容c。
解: