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功率因数的概念及影响

聚星仪器 2019-08-06 10:08:42

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有功功率

在交流电路中,凡是消耗在电阻元件上、功率不可逆转换的那部分功率(如转变为热能、光能或机械能)称为有功功率,也叫平均功率,是电路中实际消耗的功率。有功功率用“P”表示,单位是瓦(W)或千瓦(KW)。

无功功率

在交流电路中,凡是具有电感性或电容性的元件,在通过后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此,在交流电每个周期内的上半部分(瞬时功率为正值)时间内,它们将会从电源吸收能量用建立磁场或电场;而下半部分(瞬时功率为负值)的时间内,其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此,在整个周期内这种功率的平均值等于零。就是说,电源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换,而并不消耗功率。

为了反映以上事实并加以表示,将电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率“Q”表示单位是乏(Var)或千乏(KVar)

视在功率

交流电源所能提供的总功率,称之为视在功率或表现功率,在数值上是交流电路中电压与电流的乘积。

视在功率用S表示。单位为伏安(VA)或千伏安(KVA)。它通常用来表示交流电源设备(如变压器)的容量大小。

视在功率即不等于有功功率,又不等于无功功率,但它既包括有功功率,又包括无功功率。能否使视在功率100KVA的变压器输出100KW的有功功率,主要取决于负载的功率因数。

功率因数

视在功率(S)、有功功率(P)及无功功率(Q)之间的关系,可以用功率三角形来表示,如下图所示。它是一个直角三角形,两直角边分别为QP,斜边为SSP之间的夹角Ф为功率因数角,它反映了该交流电路中电压与电流之间的相位差(角)。

在数值上,功率因数是有功功率和视在功率的比值,

功率因数的大小与电路的负荷性质有关, 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1

功率因数的影响

在一定的有功功率下,当用户的cosφ比较小,视在功率比较大,为了满足用电的需要,供电线路和变压器的容量需要大,这样,增加了供电投资、降低设备利用率,也增加线路网损。负载的功率因数过低,供电设备的容量不能充分利用,在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时,通过输电线路的电流增大,导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降。所以,功率因数是电力系统中的一个重要指标。

提高功率因数的方法

供电系统功率因数低主要是由于负载叠用或使用不当(如低负荷使用异步电动机),以及大量用电设备属于感性负载。提高功率因数的方法主要有两种:

一是改善自然功率因数,减少用电设备对无用功的需要。尽量减少变压器和电动机的浮装容量,减少大马拉小车现象;调整负荷,提高设备的利用率,减少空载、轻载运行的设备;对负载有变化且经常处于轻载运行状态的电动机,采用△-Y自动切换方式运行。

二是采用无功补偿,在用电设备处设置能够提供无功电力的设备,使无功功率就地得到补偿。感性负载电路中的电流落后于电压,并联电容器后可产生超前电压90°的电容支路电流,抵减落后于电压的电流,使电路的总电流减小,从而减小阻抗角,提高功率因数。


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