提高功率因數(shù)的意義和方法

1、提高功率因數(shù)的意義和方法、提高功率因數(shù)的意義1 .充分利用供電設(shè)備的容量，使同樣的供電設(shè)備為更多的用電器供電每個供電設(shè)備都有額定的容量，即視在功率S =UI。供電設(shè)備輸出的總功率 S中，一部分為有功功率P = Scos邛，另一部分為無功功率 Q=Ssin邛。cos邛越小，電路中白有功功率P=Scos中就越小，提高cos中的值，可使同等容量的供電設(shè)備向用戶提供更多的功率。因此，提高供電設(shè)備的能量的利用率。例(補1) 一臺發(fā)電機的額定電壓為 220V,輸出的總功率為 4400kV - Ao試求：(1)該發(fā)電機能帶動多少個220V, 4.4kW, cos邛=0.5的用電器正常工作？ ( 2)該發(fā)電機

2、能帶動多少個 220V, 4.4kW,cos平=0.8的用電器正常工作?解：(1)每臺用電器占用電源的功率pni 臺 4.4cos :0.5= 8.8(kV A該發(fā)電機能帶動的電器個數(shù)3440010公= 500(臺)8.8 103(2)每臺用電器占用電源的功率pn 1 臺4.4"1臺=cos=08=5.5(kV '該發(fā)電機能帶動的電器個數(shù)Sn電源: n =S1臺34400 10/3 = 800(臺)5.5 10可見，功率因數(shù)從 0.5提高到0.8,發(fā)電機正常供電的用電器的個數(shù)即從500個提高到800個，使同樣的供電設(shè)備為更多的用電器供電，大大提高供電設(shè)備的能量利用率。2 .減

3、少供電線路上的電壓降和能量損耗我們知道，P =IU cos5，I =P/(U cos中)，故用電器的功率因數(shù)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(shù)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(shù)，能減少供電線路上的電壓降能量損耗。例(補2) 一臺發(fā)電機以400V的電壓輸給負載6kW的電力，如果輸電線總電阻為1夏，試計算：(1) .負載的功率因數(shù)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(shù)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) cos中

4、=0.5時，輸電線上的電流P 6 10 30(A)U cos :400 0.5' )輸電線上的電壓降 二Ui=IiR=30 1 =30(V)cos中=0.75時，輸電線上的電流36 10U cos : - 400 0.75 20( A)輸電線上電壓降減小的數(shù)值：&U =AUi&U2 =30 20 =10(V)(2) cos中=0.5時輸電線上的電能損耗：Wi損=I：R=302m1 = 900(W) cos=0.75J時輸電線上的電能損耗：W2損=I；R = 202父1 =400(W) 輸電線上一天可少損失的電能AW =(900 -400) m 24 =12000( W密

5、)=12(度)、提高功率因數(shù)的方法1 .合理選用電器設(shè)備及其運行方式a.盡量減少變壓器和電動機的浮裝容量，減少大馬拉小車現(xiàn)象;b.調(diào)整負荷，提高設(shè)備的利用率，減少空載、輕載運行的設(shè)備;c.對負載有變化且經(jīng)常處于輕載運行狀態(tài)的電動機，采用 Y自動切換方式運行。2 .在感性負載上并聯(lián)電容器提高功率因數(shù)上感性負載電路中的電流落后于電壓，并聯(lián)電容器后可產(chǎn)生超前電壓0r gIi教學過程90咨)電容支路電流，抵減落后于電壓的電流，使電路的總電流減小，從 而減小阻抗角，提高功率因數(shù)。用串聯(lián)電容器的方法也可提高電路的功 率因數(shù)，但串聯(lián)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(lián)電容

6、器的方法來提高電路的功率因數(shù)。設(shè)負載的端電壓為 U,電壓頻率為f ,電源供給負載的功率為 P,功率因數(shù)為cos中1,要將負載的功率因數(shù)從cos%提高至IJ cos邛2,問需在負載兩端并聯(lián)多大的電容？解：設(shè)并聯(lián)電容量為 C的電容器電路的功率因數(shù)從 cos邛1提高至I cos中2 ,則：式中IC =I1 sin ;:1 一 12 sin 2PP.tan 1 tan 2 UU=-二2 二 fCUPPsin 1 sin 2U cos 1U cos 2P=U (tan 1 - tan 2)XcP C2 (tan 1 - tan 2)2 二 fU 2P 一電源供給負載的有功功率，WU 負載的端電壓，V；9

7、1 一并聯(lián)電容前電路的阻抗角；巴一并聯(lián)電容后電路的阻抗角；f 電源頻率，Hz;C 一并聯(lián)電容器的電容量。圖4.7.1感性負載并聯(lián)電容器相量圖I 1L4例4.7.1有一感性負載，接于380V, 50Hz的電源上，負載的功率 P=20kW ,因數(shù)功率cos中=0.6 ,若將此負載的功率因數(shù)提高到0.9。求并聯(lián)電容器的電容量和并聯(lián)電容器前后電路中的電流。P . P斛 C =2 (tan 1 -tan - 2) =2 (tan arccos 0.6 -tan arccos 0.9)2 二 fU2 二 fU3320 1020 102(tan 53.13 -tan 25.84 )2(1.333 -0.48

8、4)2 3.14 50 3802 3.14 50 380 374 10*(F) =374(F)并聯(lián)電容前、后電路的電流分別為:I1PU cos 1320 10380 0.6= 87.7( A),3P 2 0 10=5 8.5A；U co s13 8 0 0.9例4.7.2 某單位原來用電功率為 70kW ,用電設(shè)備的功率因數(shù)為 0.7 ,由一臺容量S = 100kVgA,額定電壓U =220V的三相變壓器配電。現(xiàn)用電功率增至90kW ,問:(1) .如果電路的功率因數(shù)不變，則須換用多大容量的變壓器?(2) .能否在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容使原變壓器滿足現(xiàn)在的配電要求，如可以，則需用多大電容解(1)

9、.如果電路的功率因數(shù)不變，則須換用的變壓器的容量為P _典cos ：0.7129( kV 認)(2) .如在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容使原變壓器滿足現(xiàn)在的配電要求，則電路的功率因數(shù)需提高為cosT 選"9這是可以做到的，因此可用在變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電容的方法使原變壓器滿足現(xiàn)在的配電要求。 所需的電容器的總?cè)萘繛椋? P PC =2 (tan 1 -tan 2) =2 (tan arccos 0.7 - tan arccos 0.9)2 二 fU2 二 fU70 1032 3.14 50 220 2(tan 45.57-tan 25.8470 1032 3.14 50 220 2(1.020

10、- 0.484), 2467 10 氣 F)1 .提高功率因數(shù)的意義(1)充分利用供電設(shè)備的容量，使同樣的供電設(shè)備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(shù)的方法(1)合理選用電器設(shè)備及其運行方式a.盡量減少變壓器和電動機的浮裝容量，減少大馬拉小車現(xiàn)象；b.調(diào)整負荷，提高設(shè)備的利用率，減少空載、輕載運行的設(shè)備；c.對負載有變化且經(jīng)常處于輕載運行狀態(tài)的電動機，采用 Y自動切換方式運行。一。提高功率因數(shù)的實際意義1 .對于電力系統(tǒng)中的供電部分，提供電能的發(fā)電機是按要求的額定電壓和額定電流設(shè)計的， 發(fā)電機長期運行中，電壓和電流都不能超過額定值，否則會縮短其使用壽命，甚

11、至損壞發(fā)電 機。由于發(fā)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(fā)電機得到完全的利用，因為P=U*I*cos?中的cos?=1 ;但是當負載為干性或容性時, cos?<1,發(fā)電機就得不到充分利用。為了最大程度利用發(fā)電機的容量，就必須提高其功率因 數(shù)。2 .對于電力系統(tǒng)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尸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(shù) cos?會降低輸電線上的功率 損耗！在實際中，提高功

12、率因數(shù)意味著：1)提高用電質(zhì)量，改善設(shè)備運行條件，可保證設(shè)備在正常條件下工作，這就有利于安全生產(chǎn)。2)可節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)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(yè)用電設(shè)備的利用率，充分發(fā)揮企業(yè)的設(shè)備潛力。4)可減少線路的功率損失，提高電網(wǎng)輸電效率。5)因發(fā)電機的發(fā)電容量的限定，故提高 cos?也就使發(fā)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(shù)是最有效地提高電力資源利用率的方式。在現(xiàn)今可用資源接近匱乏的情況下，除了盡快開發(fā)新能源外，更好利用現(xiàn)有資源是我們解決 燃眉之急的唯一辦法。而對于目前人類所大量使用和無比依賴的電能使用，

13、功率因數(shù)將是重 中之重。二.提高功率因數(shù)的幾種方法可分為提高自然功率因數(shù)和采用人工補嘗兩種方法：提高自然因數(shù)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) .對平均負荷小于其額定容量40%左右的輕載電動機，可將線圈改為三角形接法(或自動 轉(zhuǎn)換)。3) .避免電機或設(shè)備空載運行。4) .合理配置變壓器，恰當?shù)剡x擇其容量。5) .調(diào)整生產(chǎn)班次，均衡用電負荷，提高用電負荷率。6) .改善配電線路布局，避免曲折迂回等。人工補償法：實際中可使用電路電容器或調(diào)相機，一般多采用電力電容器補嘗無功，即：在感性負載上并 聯(lián)電容器。一下為理論解釋：在感性負載上并聯(lián)電容器的方法可用電容器

14、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于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后于電壓90o,而純電容的電流則超前于電壓 90o,電容中的電流與電感中的電流相差180。，能相互抵 消。圖4.4.5功率三.角形教學過程電力系統(tǒng)中的負載大部分是感性的，因此總電流將滯后電壓一個角度，如圖 1所示，將并聯(lián) 電容器與負載并聯(lián)，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(shù) 將提高。并聯(lián)電容器的補償方法又可分為：1. 個別補償。即在用電設(shè)備附近按其本身無功功率的需要量裝設(shè)電容器組，與用電設(shè)備同時投入運行和斷開，也就是再實際中將電容器直接接在用電設(shè)備附近。適合用于低壓網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)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