家用電容補償節(jié)電器

家用電容補償節(jié)電器能否省電的問題驗證來源：中國節(jié)能產(chǎn)業(yè)網(wǎng)時間：2009-6-2419:17:10［文章摘要］隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，負(fù)荷的日益增多，供電容量越來越大，節(jié)約用電越來越受到國家的重視，本文通過對世面節(jié)能器的研究，驗證了電容作為補償器能否省電的問題。［關(guān)鍵詞］電容移項鋁盤轉(zhuǎn)矩?fù)p耗作者簡介：高秀梅女理學(xué)碩士電氣工程系講師1引言電容器是由兩個極板與極板間的介質(zhì)構(gòu)成的，因此使得電容器在結(jié)構(gòu)上比電阻相對復(fù)雜。電容根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要，其外形幾何形狀不一、體積大小不一、封裝模式不一、外表顏色多樣化等，都使得人們對電容器多少有一種神秘感。而真正對電容元件產(chǎn)生神秘感之處的應(yīng)該是電容器所具備的電氣特性和電容器在電路中各種奇妙的作用。電容器在交流電路中，能禁止直流成分通過、提供交流電流通路；在直流電路中，則能阻斷直流電流而給交流信號電流提供通路；在各種延遲電路中，能夠充分地施展自己的沖放電特性；在高功率電路中，不但可以儲能，還能夠以顯著的移項特性有效提高功率因數(shù)等。電容元件與電阻相比較，在電路中的工作狀態(tài)上與電阻不同，電阻在電路運行中一直在一定的電流下工作著，然而電容器在某些電路結(jié)構(gòu)中不一定在電路通電運行過程中都在起作用，而是期待著電路某種事件發(fā)生時刻才發(fā)揮自己的作用。如果所期待的某種事件永遠(yuǎn)不發(fā)生，那么該電容也就永遠(yuǎn)處于不起作用的狀態(tài)；有些電容元件只是在電路電源加入或斷開的瞬間起作用，而在電路得電運行過程中便不再起作用，無論運行時間長短。2移項電容移項電容是電力系統(tǒng)中用來改進電力系統(tǒng)和設(shè)備功率因數(shù)的電力電容。它的主要用途是提高電力系統(tǒng)與電力設(shè)備的功率因數(shù)COS0通常是將它并聯(lián)于電力系統(tǒng)或電力設(shè)備的兩端，以補償一般工業(yè)用電電流對電壓的滯后效應(yīng)。2.1移項原理圖1中，C為移向電容，L為感性負(fù)載電感線圈的電感量，R為感性負(fù)載電感線圈的直流等效電阻。在開關(guān)S斷開時，即未并入移項電容C時，矢量圖中的總電流I0滯后與電源電壓U的相位角為屮1；當(dāng)開關(guān)S閉合時，即并入移項電容C時，矢量圖中的總電流I滯后于電源電壓U的相位角為屮2,明顯減小。 h⑷V從矢量圖中可見，電流對電壓滯后的相位角由屮1減小屮2到，顯然因為屮2<屮1，所以cos屮2>cos屮1,即，大大得提高了功率因數(shù)cos屮；再則，并聯(lián)電容后使電路中的總電流由I0減小到I,那么電容的補償電流為Ic為Ic=I0sin屮1-Isin屮2并聯(lián)電容后的無功功率Q為Q=UIC=U（IOsin屮1-Isin屮2）該電力系統(tǒng)或電力設(shè)備的無功功率P為P=UI0cos屮1-UIcos屮2將上兩式聯(lián)立消去I0與I得Q=P（sin屮1/cos屮1-sin屮2/cos屮2）=P（tan屮1-tan屮2）并聯(lián)電容后節(jié)省的視在功率S為S=UI0-UI=P（1/cos屮1-1/cos屮2）2.2對移項電容的研究發(fā)現(xiàn)⑴能有效地使電力系統(tǒng)或電力設(shè)施的功率因數(shù)cos屮得到提高和改善。一般可使功率因數(shù)cos屮由0.65提高到0.9以上。⑵減小了輸電線路的有功損耗。由于移項電容并入后電容電流的補償作用，使線路的總電流減小，從而可減小線路壓降和有功損耗，減小線路空載與滿載間的電壓波動。⑶可提咼原有電力設(shè)備的有功利用率。由于移項電容并入后使線路的視在功率減小，所以可提高原有電力設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器等）的有功利用率。3電路分析電度表中鋁盤轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生在分析電路之前，先讓我們了解一下電度表中鋁盤轉(zhuǎn)矩是怎么產(chǎn)生的。交流電能的測量大多采用感應(yīng)式電度表。而在電度表內(nèi)部有兩種鐵芯，即電壓鐵芯和電流鐵芯。電度表工作時，電壓和電流鐵芯就會交變磁通屮U與屮I，又因為屮U與屮I之間存在相位差，因此，當(dāng)它們穿過鋁盤（能在電壓與電流鐵芯之間間隙中自由轉(zhuǎn)動的鋁制盤）時，便在鋁盤上產(chǎn)生一個移動磁場，一旦鋁盤上有磁場向一定方向移動，在鋁盤上將會產(chǎn)生感應(yīng)電流（渦流），此電流與磁場相互作用便產(chǎn)生鋁盤轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩方向與移動磁場方向相同，而鋁盤的平均轉(zhuǎn)矩與負(fù)載的有功功率成正比。即：MP=C1P=C1UIcos屮式中MP——鋁盤轉(zhuǎn)矩（電度表顯示度數(shù)）。P——負(fù)載功率。C1——比例常數(shù)（又稱電度表常數(shù)，表示電度表對應(yīng)于1千瓦/小時鋁盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)。電度表常數(shù)是電度表的一個重要參數(shù)，在電度表銘牌上作有標(biāo)注）。并聯(lián)電容后的省電分析以日光燈電路圖為例來分析⑴理論驗證：日光燈電路是我們家庭用中較廣泛的感性負(fù)載。圖2中假設(shè)R=100Q,XL=173Q,C=11.6uF,通過開關(guān)S接通和斷開可以并入或移出移項電容C,通過計算我們可以得出：當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表顯示1.1A，功率因數(shù)cos屮=0.5,有功功率P=121W。當(dāng)開關(guān)S接通時，電流表顯示為0.57A,功率因數(shù)cos屮=0.96，有功功率P=121W。這與我們前面所講的電度表轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生相吻合,即不管是否并入移項電容,消耗的有功功率是不變的,電度表所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也是一樣的。⑵實際驗證：通過實驗得出，在并聯(lián)上移項電容之后，電度表會走慢，但不是很明顯,電度表每轉(zhuǎn)三圈會少轉(zhuǎn)10秒（用不同的設(shè)備可能不一樣）,而減小的10秒正是電路中節(jié)省的線路損耗，即電流小了，線路損耗也會減小，所以電度表會轉(zhuǎn)慢。同理，當(dāng)我們在一只白熾燈的兩端并聯(lián)一只電容時，非但不會省電，還會費電，加速線路的老化，產(chǎn)生不安全因素。3．3世面上的節(jié)能器一般世面上的節(jié)能器里面有一個耐壓為400V的電容。在現(xiàn)場銷售中，銷售人員把節(jié)能器并聯(lián)在日光燈的兩邊，又早在電度表上作了手腳（插上節(jié)能器后轉(zhuǎn)速明顯變慢），所以人們才誤認(rèn)為真的能省電。由于家庭線路短及用電中負(fù)載形式的不固定，所以并聯(lián)移項電容之后，節(jié)電效果并不明顯，有時還會增加損耗。4結(jié)束語供電部門在計算用電量時分有功電度和無功電度，而工廠中存在大量的無功功率，所以在工廠的配電房里都配有電容柜，它能通過微機控制實施對感性負(fù)載做出檢測，變換并聯(lián)不同數(shù)量的電容做出補償，從而大幅度的提高電源的利用率，減小線路損耗。由于我國領(lǐng)土面積廣闊，每年的供電量及消耗在供電線路上的損耗讓人嘆為觀止，所以有節(jié)電意識是可貴的，但家庭中沒有必要安裝所謂的節(jié)能器，更不能上騙子的當(dāng)。參考文獻周惠潮常用電子元件及典型應(yīng)用電子工業(yè)出版社2005.5勞動部培訓(xùn)司組織編寫電子元器件的選用與檢測機械工業(yè)出版社2004.1蔣遠(yuǎn)茂電工儀表與測量中國勞動出版社1994.2

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