功率因數(shù)自動補償器是提高電網(wǎng)系統(tǒng)中功率因數(shù)的全自動化電子裝置，通過它的調(diào)節(jié)作用，使電網(wǎng)中的無功消耗降到最小，達到充分利用電能、節(jié)約用電的目的。我站使用的gbk4-1c型控制器，是通過檢測系統(tǒng)中的負荷的功率因數(shù)自動投、切補償電容器使系統(tǒng)功率因數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)運行。
檢測功率因數(shù)投、切法的思想是，當一個系統(tǒng)功率因數(shù)下降至低于下限整定值時投入補償電容器，當功率因數(shù)超過上限整定值時切除補償電容器。圖一說明此控制方式的原理。
圖中oa為功率因數(shù)下限整定值cosj a線，ob為功率因數(shù)上限整定值cosj b線，假設(shè)負荷線沿od直線增加，其功率因數(shù)為cosj ，當負荷增至臨界調(diào)節(jié)功率點m1時，電容器c1投入，這時補償?shù)臒o功功率為m1k1，視在功率為ok1，使功率因數(shù)在oa、ob兩直線限定的范圍內(nèi)。若負荷繼續(xù)增至m2點時，電容器c2又投入運行，又將功率因數(shù)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，負荷若再增至m3點時，電容器c3投入，使功率因數(shù)維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。當負荷減少時，如由k3點減少至n1點時，電容器c1被切除，負荷若減少到n2點時，電容器c2又被切除，當負荷減少至臨界調(diào)節(jié)功率線左面時，電容器被全部切除。這里臨界調(diào)節(jié)線的位置取決于最小補償電容器組的容量，負荷的性質(zhì)以及所規(guī)定的功率因數(shù)的調(diào)節(jié)范圍。圖二為自動補償控制器原理圖。
圖中按虛線將控制器分成：、測量部分；、直流放大部分；、執(zhí)行部分；、電源部分。工作如下：先將交流電壓與電流間的相位差，轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，再將直流信號放大驅(qū)動執(zhí)行部分動作，投入或切除補償電容器。
測量部分的交流信號取自電網(wǎng)系統(tǒng)中母線a、c相線電壓uac和b相電流ib，由圖三知三相交流系統(tǒng)中，當b相電流ib與b相電壓ub同相，即cosj =1時，相電流ib與線電壓uac相差為p /2，當ib超前或滯后ub時，ib、uac相位差就會小于或大于p /2，為了測出這種相位關(guān)系的變化，測量部分采用半波相敏差分放大線路，u1、u2分別反映交流側(cè)uac及ib相位的兩個交流電壓值。由圖知，只有當u2處于負半周時t1、t2的發(fā)射結(jié)正向偏置，才有可能導通。根據(jù)u1的極性決定是否產(chǎn)生集電極電流i1、i2。圖四、圖五、圖六是反映u1與u2的相位關(guān)系與檢測回路中t1、t2集電極電流流通的情況。圖四為u1、u2同相在一周內(nèi)只有t1導通，由于發(fā)射極與集電極所加的電壓u1、u2的平均值最大，集電極電流i1最大而t2不會導通，故一周內(nèi)a、b間的直流輸出電壓uab=i1r1>0并為最大。圖五為u1超前、u2相位p /2，由圖可見，在0~p /2時，u1處于正半周，u2處于負半周，t2發(fā)射結(jié)正向偏置而導通，集電極電流i2經(jīng)過二極管d2流達電阻r2，在3p /2~2p 期間，u1、u2均處于負半周，t1發(fā)射結(jié)正向偏置導通，集電極電流i1經(jīng)二極管d1流過電阻r1，這樣在一個周期內(nèi)，t1、t2均導通p /2，而且導通期間兩只三極管基極電壓和集電極電壓平均值相同，故i1=i2，選擇r1=r2，則此時在一周內(nèi)直流輸出電壓uab=i1r1-i2r2=0。圖六為u1與u2相差小于p /2，顯而易見，t2導通時間比t1導通時間短，此時一周內(nèi)i1平均值大于i2平均值，故uab=i1r1-i2r2>0，此時uab小于u1與u2同相位時的直流輸出值，如果u1與u2相位差大于p /2時，同樣可得uab=i1r1-i2r2<0，因此可根據(jù)交流側(cè)電壓uac與電流ib的相位差使相敏放大線路輸出不同的直流電壓去控制直流放大部分，在uab<0時，uab經(jīng)d4、r4加到t3、t5的發(fā)射結(jié)，再由t3、t5放大后驅(qū)動繼電器j1動作，反之uab>0時，uab經(jīng)d3、r3加到t4、t6發(fā)射結(jié)，由t4、t6放大后驅(qū)動j2動作。當j1動作后，j1常閉觸點打開，c5經(jīng)r7由負電源充電，使t7基極電位不斷下降，經(jīng)過一段時間（延時）后t7、t9導通，繼電器j3動作，使第一組電容器投入系統(tǒng)運行，同時控制第二組電容器投入的j3的常閉觸點打開，第二組開始延時，如果第一組電容器投入系統(tǒng)運行后系統(tǒng)功率因數(shù)仍達不到要求，測量回路的直流輸出uab仍小于零，那么第二組的延時結(jié)束后，繼電器j5動作，將第二組電容器投入運行；反之若uab大于零，則t4、t6導通j2動作，經(jīng)過延時后j4動作，將第一組電容器從系統(tǒng)中切除，如uab仍大于零，則又經(jīng)過延時后，切除第二組電容器，從而達到自動調(diào)控系統(tǒng)功率因數(shù)的效果。