提高功率因數的意義和方法

2021-03-04 03:07:26 字數 4083 閱讀 8172

1.充分利用供電裝置的容量,使同樣的供電裝置為更多的用電器供電

每個供電裝置都有額定的容量,即視在功率。供電裝置輸出的總功率中,一部分為有功功率,另一部分為無功功率。越小,電路中的有功功率就越小,提高的值,可使同等容量的供電裝置向使用者提供更多的功率。

因此,提高供電裝置的能量的利用率。

例(補1) 一台發電機的額定電壓為220v,輸出的總功率為4400kv·a。試求:(1)該發電機能帶動多少個220v,4.

4kw, =0.5的用電器正常工作?(2)該發電機能帶動多少個220v,4.

4kw, =0.8的用電器正常工作?

解:(1)每台用電器占用電源的功率:

該發電機能帶動的電器個數:

(2)每台用電器占用電源的功率:

該發電機能帶動的電器個數:

可見,功率因數從0.5提高到0.8,發電機正常供電的用電器的個數即從500個提高到800個,使同樣的供電裝置為更多的用電器供電,大大提高供電裝置的能量利用率。

2.減少供電線路上的電壓降和能量損耗

我們知道,,,故用電器的功率因數越低,則用電器從電源吸取的電流就越大,輸電線路上的電壓降和功率損耗就越大;用電器的功率因數越高,則用電器從電源吸取的電流就越小,輸電線路上的電壓降和功率損耗就越小。故提高功率因數,能減少供電線路上的電壓降能量損耗。

例(補2) 一台發電機以的電壓輸給負載的電力,如果輸電線總電阻為,試計算:

(1).負載的功率因數從0.5提高到0.75時,輸電線上的電壓降可減小多少?

(2).負載的功率因數從0.5提高到0.75時,輸電線上一天可少損失多少電能?

解:(1) =0.5時,輸電線上的電流

輸電線上的電壓降

=0.75時,輸電線上的電流

輸電在線電壓降減小的數值:

(2) =0.5時輸電線上的電能損耗:

=0.75j時輸電線上的電能損耗:

輸電線上一天可少損失的電能

二、提高功率因數的方法

1.合理選用電器裝置及其執行方式

a. 儘量減少變壓器和電動機的浮裝容量,減少大馬拉小車現象;

b. 調整負荷,提高裝置的利用率,減少空載、輕載執行的裝置;

c. 對負載有變化且經常處於輕載執行狀態的電動機,採用自動切換方式執行。

2.在感性負載上併聯電容器提高功率因數

感性負載電路中的電流落後於電壓,併聯電容器後可產生超前電壓

90的電容支路電流,抵減落後於電壓的電流,使電路的總電流減小,從

而減小阻抗角,提高功率因數。用串聯電容器的方法也可提高電路的功

率因數,但串聯電容器使電路的總阻抗減小,總電流增大,從而加重電

源的負擔,因而不用串聯電容器的方法來提高電路的功率因數。

設負載的端電壓為u,電壓頻率為,電源供給負載的功率為,功率因數為,要將負載的功率因數從提高到,問需在負載兩端併聯多大的電容?

解:設併聯電容量為c的電容器電路的功率因數從提高到,則:

式中 —電源供給負載的有功功率,w;

—負載的端電壓,v;

—併聯電容前電路的阻抗角;

—併聯電容後電路的阻抗角;

—電源頻率,hz;

—併聯電容器的電容量。

例4.7.1 有一感性負載,接於380v,50hz的電源上,負載的功率,因數功率,若將此負載的功率因數提高到0.9。求併聯電容器的電容量和併聯電容器前後電路中的電流。

併聯電容前、後電路的電流分別為:

,例4.7.2 某單位原來用電功率為,用電裝置的功率因數為,由一台容量,額定電壓的三相變壓器配電。現用電功率增至,問:

(1).如果電路的功率因數不變,則須換用多大容量的變壓器?

(2).能否在變壓器低壓側併聯電容使原變壓器滿足現在的配電要求,如可以,則需用多大電容?

解 (1).如果電路的功率因數不變,則須換用的變壓器的容量為:

(2).如在變壓器低壓側併聯電容使原變壓器滿足現在的配電要求,則電路的功率因數需提高為:

這是可以做到的,因此可用在變壓器低壓側併聯電容的方法使原變壓器滿足現在的配電要求。

所需的電容器的總容量為:

1. 提高功率因數的意義

(1)充分利用供電裝置的容量,使同樣的供電裝置為更多的用電器供電

(1)減少供電線路上的電壓降和能量損耗

2. 提高功率因數的方法

(1)合理選用電器裝置及其執行方式

a. 儘量減少變壓器和電動機的浮裝容量,減少大馬拉小車現象;

b. 調整負荷,提高裝置的利用率,減少空載、輕載執行的裝置;

c. 對負載有變化且經常處於輕載執行狀態的電動機,採用自動切換方式執行。

一。 提高功率因數的實際意義

1. 對於電力系統中的供電部分,提供電能的發電機是按要求的額定電壓和額定電流設計的,發電機長期執行中,電壓和電流都不能超過額定值,否則會縮短其使用壽命,甚至損壞發電機。由於發電機是通過額定電流與額定電壓之積定額的,這意味著當其接入負載為電阻時,理論上發電機得到完全的利用,因為p=u*i*cos中的cos=1;但是當負載為乾性或容性時,cos<1,發電機就得不到充分利用。為了最大程度利用發電機的容量,就必須提高其功率因數。

2. 對於電力系統中的輸電部分,輸電線上的損耗:pl=ri*i,負載吸收的平均功率:p.

=v*i*cos ,因為i=p./v/ cos,所以pl=r*p./v/cos(v是負載端電壓的有效值由以上式可以看出,在v和p都不變的情況下,提高功率因數cos會降低輸電線上的功率損耗!

在實際中,提高功率因數意味著:

1) 提高用電質量,改善裝置執行條件,可保證裝置在正常條件下工作,這就有利於安全生產。

2) 可節約電能,降低生產成本,減少企業的電費開支。例如:當cos=0.5時的損耗是cos=1時的4倍。

3) 能提高企業用電裝置的利用率,充分發揮企業的裝置潛力。

4) 可減少線路的功率損失,提高電網輸電效率。

5) 因發電機的發電容量的限定,故提高cos也就使發電機能多出有功功率。

在實際用電過程中,提高負載的功率因數是最有效地提高電力資源利用率的方式。

在現今可用資源接近匱乏的情況下,除了盡快開發新能源外,更好利用現有資源是我們解決燃眉之急的唯一辦法。而對於目前人類所大量使用和無比依賴的電能使用,功率因數將是重中之重。

二.提高功率因數的幾種方法

可分為提高自然功率因數和採用人工補嘗兩種方法:

提高自然因數的方法:

1). 恰當選擇電動機容量,減少電動機無功消耗,防止「大馬拉小車」。

2). 對平均負荷小於其額定容量40%左右的輕載電動機,可將線圈改為三角形接法(或自動轉換)。

3). 避免電機或裝置空載執行。

4). 合理配置變壓器,恰當地選擇其容量。

5). 調整生產班次,均衡用電負荷,提高用電負荷率。

6). 改善配電線路布局,避免曲折迂迴等。

人工補償法:

實際中可使用電路電容器或調相機,一般多採用電力電容器補嘗無功,即:在感性負載上併聯電容器。一下為理論解釋:

在感性負載上併聯電容器的方法可用電容器的無功功率來補償感性負載的無功功率,從而減少甚至消除感性負載於電源之間原有的能量交換。

在交流電路中,純電阻電路,負載中的電流與電壓同相位,純電感負載中的電流滯後於電壓90,而純電容的電流則超前於電壓90,電容中的電流與電感中的電流相差180,能相互抵消。

電力系統中的負載大部分是感性的,因此總電流將滯後電壓乙個角度,如圖1所示,將併聯電容器與負載併聯,則電容器的電流將抵消一部分電感電流,從而使總電流減小,功率因數將提高。

併聯電容器的補償方法又可分為:

1. 個別補償。即在用電裝置附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組,與用電裝置同時投入執行和斷開,也就是再實際中將電容器直接接在用電裝置附近。

適合用於低壓網路,優點是補嘗效果好,缺點是電容器利用率低。

2. 分組補償。即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上,它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除,也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。

優點是電容器利用率較高且補嘗效果也較理想(比較折中)。

3. 集中補償。即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側的母線上。在實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上,電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇。

優點:是電容器利用率高,能減少電網和使用者變壓器及供電線路的無功負荷。缺點:不能減少使用者內部配電網路的無功負荷。

實際中上述方法可同時使用。對較大容量機組進行就地無功補嘗。

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摘要 功率因數的高低關係到輸配電線路 裝置的供電能力,也影響到其功率損耗。本文分析了影響功率因數的主要因素,也提出了功率因數補償的理論分析,並 了提高功率因數的許多行之有效的方法。關鍵詞 功率因數 有功功率 無功功率 中圖分類號 tf0 文獻標識碼 a 文章編號 2095 3089 2012 12 ...