因数的含义!(系统功率因数的含义及其计算)

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因子的意义!(系统功率因数的含义和计算)

功率因数是衡量电气设备有效性的一个因素。它是开关电路中有功功率与视在功率的比值。即功率因数=有功功率/视在功率,其大小与电路的负载性质有关。对于白炽灯、电阻炉等电加热设备,功率因数为1。对于荧光灯、电机等有电感的电气设备,功率因数小于1。从功率三角图中,应用数学三角关系可以得出有功功率P=UIcos(cos)为功率因数。

功率因数低,解释电路中用于交变磁场通量转换的无功功率大。从而降低了设备的使用率,增加了线路的功率损耗。因此,供电部门对用电单位的功率因数有一定的规模要求。

在线电压UL = 380 V时三相四线开关电路的功率因数

作为开关电路,其开关电源的容量是一定的,其大小用视在功率S = IU表示。由于不同开关电路的负载参数(R、L、C)不同,电路中电压和电流的相位差也不同。因此,电路中的负载不可能完全接收到电源的视在功率,其适用功率是有功功率P只是视在功率S的一部分,涉及到开关电源的应用率,功率因数是反映应用率的物理量。在单相开关电路中,已知单相开关电路的功率因数COS的概念是有功功率P与视在功率S的比值,即COS = p/s。

这对于三相开关电路也是实用的,只是此时的COS指的是三相开关电路的功率因数,P和S指的是三相开关电路的总有功功率和总视在功率。因此,功率因数越大,电路中电气设备的有功功率越大,即电源的应用率越高。

比如一台发电机的容量为100KW,如果负载功率因数COS = 1,则发电机可以输出100KW的有功功率;如果负载的功率因数降到0.6,发电机最多只能输出1000.6 = 60 (kW)。

有功功率,说明发电机容量40KW还没有完全应用。

功率因数除了它的定义:功率因数可以直接用公式COS = p/s计算外,在实际工作中,功率因数可以从安装在配电室的有功、无功功率表的读数中得到。由于:

无功度= Qt = ssin.t

有功功率度= pt = scos.t

因此:

从tg可以根据三角公式计算功率因数。即:

累进功率因数的意义

除白炽灯、电阻、电加热器外,常见电气设备的功率因数均接近1,电机、变压器、电缆空等其他电气设备和电气仪表的功率因数均小于1。比如空负载下交流异步电机的功率因数只有0.2 ~ 0.3;轻载下0.5;额定负载下0.7 ~ 0.89。无电容荧光灯的功率因数为0.45 ~ 0.6。负载的低功率因数会造成一些不良影响,这在两个方面很重要:

(1)电力企业的电力系统和设备不能充分应用。由于电力系统中有发电机、变压器等设备,正常情况下不允许长时间超额定电压、额定电流运行。因此,当电压和电流达到额定值时,低功率因数会导致设备有功功率输出减少。对于相同容量的设备,功率因数越低,输出的有功功率越小。

(2)造成电力系统功率损耗增加,供电质量下降。对于输电和配电线路,线路中的损耗与电流的平方成正比。当输送相同量的有功功率P = IUcos时,功率因数cos越低,输电线路中的电流I = P/IUCOS越大,线路的功率损耗与电流的平方成正比。

此外,当功率因数降低,线路电流增大时,线路中的压降必然增大,从而导致线路末端的压降。为了满足最终用户的电压要求,线路起始处的电压会升高,这会降低所有线路的供电质量。

从以上两个方面来看,提高用电功率因数是非常必要的。它不仅可以提高电力企业电力系统和设备的应用率,还可以提高发电设备同等条件下的发电能力。而且可以降低耗电量,提高用电质量。节约用电是一个非常重要的技巧方法。

提高功率因数的重要方法

功率因数低表明对无功功率的需求大,因此提高功率因数的关键是降低电网中的总无功功率。电网供应工矿企业所需无功中,异步电动机约占70%,变压器约占10% ~ 15%,其他为架空空线路等。

渐进功率因数的方法分为渐进自然功率因数和无功功率补偿。

当通过降低各用电设备所需的无功功率来提高功率因数时,称为递进式自然功率因数;如果用无功设备补偿用电设备所需的无功功率来提高功率因数,称为无功功率补偿法。

提高自然功率因数的方法包括:合理配置异步电动机,即避免“大马拉小车”,降低电动机轻载运行电压;限制异步电动机的空负载电流;异步电机同步运行;合理调整变压器的经济运行,消除变压器的空负荷现象等。

无功补偿是指在电力负荷处安装一些能提供无功功率的设备,如并联电容器或并联同步补偿器(相当于容性负载),就地提供无功功率,以降低线路中的无功功率。由于并联电容器比同步补偿器更经济,且具有损耗小、保护操作方便、故障容易复查等优点,在电网和工厂中得到了广泛应用。

工业和矿业电网中的大多数负载都是感性负载。感性负载功率因数很低的原因是感性负载本身需要向电网要求一定量的无功功率来建立交变磁场,导致所有电网的功率因数下降。然而,电容器并联后,感性负载所需的一些无功功率被电容器补偿,即感性负载所需的磁场能量不再完全由电源提供。这降低了由电源提供的无功技术资源网络的功率,从而提高了功率因数。

补偿电容器容量计算

改善功率因数所需的补偿电容器的无功功率容量QK可以根据负载的有功功率的大小、负载的原始功率因数cos1和改善的功率因数cos来确定。计算方法如下:

设置功率因数cos1,功率为p,无电容补偿,则从功率三角形可知,无电容补偿的感性无功功率为Q1 = ptg1。

电容器并联后,电路的功率因数前进到cos,电容器并联后的无功功率为Q = PTG。

经电容器补偿的无功功率QK应明显等于负荷与电容器并联前后无功功率的变化,即QK = Q1-Q = PTG1-PTG = P (TG1-TG)(公式1)

其中包括:

根据公式1,可以计算要补偿的电容器容量,并且:

QK =铀/XC =铀/1-碳=铀取代(公式1),铀=磷(TG1-TG)

C = p/u (TG1-TG)(公式2)

为了提高三相对称开关电路的功率因数,可以通过按“Y”或“△”将电容接在三相电路中。如图所示:

示例计算

在三相供电线电压UL = 380 V的工厂车间,有一台平均功率因数cos1=0.6的异步电动机,其负载为180KW。现在需要把功率因数提高到cos=0.95,尽量找出负载端带补偿电容的无功功率容量。(单位:kvar)

解决方案:

那么:qk = p(tg1-TG)= 180(1.33-0.33)= 180 kvar

1kvar≈19.875uf

单电机无功补偿选择技术资源网

(1)单台三相电机的补偿量应以电机的功率因数空补偿为1为原则。如果是基于满负荷,空必须过度补偿。因此:

其中:电动机的额定电压(千伏)

I0——电机的空负载电流(A)

q-无功功率补偿容量(kvar)

(2)当电网实际运行电压低于电容器额定电压时,电容器的输出容量达不到额定值,应按以下公式修正。修正后为实际补偿容量:q' = kq。

其中:k = UEB/UL-电容器额定电压;

ul-电网的代表性日均方根电压值。