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      低壓電器

      電氣百科:什么叫功率因素、功率因素的意義、提高功率因素的常用方法

      作者:【*】

      2018-09-05 08:56:13 來源:電氣百科  瀏覽量:

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      首先,要說明一下,通常我們寫作“功率因數”,它是個數,是個系數,不大于1的系數。也就是本來可以做的功,但是實際做不到那么多,做了一些無用功,所以乘上一個系數。

      看看百科的解釋,基本上回答了你的問題。

      在交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上,功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S

      功率因數的大小與電路的負荷性質有關, 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1,一般具有電感或電容性負載的電路功率因數都小于1。功率因數是電力系統的一個重要的技術數據。功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數。功率因數低,說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大, 從而降低了設備的利用率,增加了線路供電損失。所以,供電部門對用電單位的功率因數有一定的標準要求。

      (1) 最基本分析:拿設備作舉例。例如:設備功率為100個單位,也就是說,有100個單位的功率輸送到設備中。然而,因大部分電器系統存在固有的無功損耗,只能使用70個單位的功率。很不幸,雖然僅僅使用70個單位,卻要付100個單位的費用。在這個例子中,功率因數是0.7 (如果大部分設備的功率因數小于0.9時,將被罰款),這種無功損耗主要存在于電機設備中(如鼓風機、抽水機、壓縮機等),又叫感性負載。功率因數是馬達效能的計量標準。

      (2) 基本分析:每種電機系統均消耗兩大功率,分別是真正的有用功(叫千瓦)及電抗性的無用功。功率因數是有用功與總功率間的比率。功率因數越高,有用功與總功率間的比率便越高,系統運行則更有效率。

      (3) 高級分析:在感性負載電路中,電流波形峰值在電壓波形峰值之后發生。兩種波形峰值的分隔可用功率因數表示。功率因數越低,兩個波形峰值則分隔越大。保爾金能使兩個峰值重新接近在一起,從而提高系統運行效率。

      對于功率因數改善

      電網中的電力負荷如電動機、變壓器、日光燈及電弧爐等,大多屬于電感性負荷,這些電感性的設備在運行過程中不僅需要向電力系統吸收有功功率,還同時吸收無功功率。因此在電網中安裝并聯電容器無功補償設備后,將可以提供補償感性負荷所消耗的無功功率,減少了電網電源側向感性負荷提供及由線路輸送的無功功率。由于減少了無功功率在電網中的流動,因此可以降低輸配電線路中變壓器及母線因輸送無功功率造成的電能損耗,這就是無功補償的效益。

      無功補償的主要目的就是提升補償系統的功率因數。因為供電局發出來的電是以KVA或者MVA來計算的,但是收費卻是以KW,也就是實際所做的有用功來收費,兩者之間有一個無效功率的差值,一般而言就是以KVAR為單位的無功功率。大部分的無效功都是電感性,也就是一般所謂的電動機、變壓器、日光燈……,幾乎所有的無效功都是電感性,電容性的非常少見。也就是因為這個電感性的存在,造成了系統里的一個KVAR值,三者之間是一個三角函數的關系:

      KVA的平方=KW的平方+KVAR的平方文字

      簡單來講,在上面的公式中,如果今天的KVAR的值為零的話,KVA就會與KW相等,那么供電局發出來的1KVA的電就等于用戶1KW的消耗,此時成本效益最高,所以功率因數是供電局非常在意的一個系數。用戶如果沒有達到理想的功率因數,相對地就是在消耗供電局的資源,所以這也是為什么功率因數是一個法規的限制。目前就國內而言功率因數規定是必須介于電感性的0.9~1之間,低于0.9,或高于1.0都需要接受處罰。這就是為什么我們必須要把功率因數控制在一個非常精密的范圍,過多過少都不行。

      供電局為了提高他們的成本效益要求用戶提高功率因數,那提高功率因數對我們用戶端有什么好處呢?

      ① 通過改善功率因數,減少了線路中總電流和供電系統中的電氣元件,如變壓器、電器設備、導線等的容量,因此不但減少了投資費用,而且降低了本身電能的損耗。

      ② 藉由良好功因值的確保,從而減少供電系統中的電壓損失,可以使負載電壓更穩定,改善電能的質量。

      ③ 可以增加系統的裕度,挖掘出了發供電設備的潛力。如果系統的功率因數低,那么在既有設備容量不變的情況下,裝設電容器后,可以提高功率因數,增加負載的容量。

      舉例而言,將1000KVA變壓器之功率因數從0.8提高到0.98時:

      補償前:1000×0.8=800KW

      補償后:1000×0.98=980KW

      同樣一臺1000KVA的變壓器,功率因數改變后,它就可以多承擔180KW的負載。

      ④ 減少了用戶的電費支出;透過上述各元件損失的減少及功率因數提高的電費優惠。

      此外,有些電力電子設備如整流器、變頻器、開關電源等;可飽和設備如變壓器、電動機、發電機等;電弧設備及電光源設備如電弧爐、日光燈等,這些設備均是主要的諧波源,運行時將產生大量的諧波。諧波對發動機、變壓器、電動機、電容器等所有連接于電網的電器設備都有大小不等的危害,主要表現為產生諧波附加損耗,使得設備過載過熱以及諧波過電壓加速設備的絕緣老化等。

      并聯到線路上進行無功補償的電容器對諧波會有放大作用,使得系統電壓及電流的畸變更加嚴重。另外,諧波電流疊加在電容器的基波電流上,會使電容器的電流有效值增加,造成溫度升高,減少電容器的使用壽命。

      諧波電流使變壓器的銅損耗增加,引起局部過熱、振動、噪音增大、繞組附加發熱等。

      諧波污染也會增加電纜等輸電線路的損耗。而且諧波污染對通訊質量有影響。當電流諧波分量較高時,可能會引起繼電保護的過電壓保護、過電流保護的誤動作。

      因此,如果系統量測出諧波含量過高時,除了電容器端需要串聯適宜的調諧(detuned)電抗外,并需針對負載特性專案研討加裝諧波改善裝置。

      有功負荷:電力系統中產生機器能或熱能的負荷。但是負載中純阻性的負荷只消耗有功功率,如電熱、電爐、照明等電力負荷完全是有功負荷。而異步電動機、同步電動機的負載中既消耗有功功率,同時又消耗無功功率,其中作功產生機器能的部分數有功負荷。有功負荷要由發電機有功功率來供應.

      無功功率比較抽象,它是用于電路內電場與磁場的交換,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功,而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈,除需40多瓦有功功率(鎮流器也需消耗一部分有功功率)來發光外,還需80乏左右的無功功率供鎮流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功,才被稱之為“無功”。無功功率的符號用Q表示,單位為乏(Var)或千乏(kVar)。

      力率是功率因數吧!

      超前是說你的電容補償太多,本地用電設備用不了,剩余的就反饋到供電系統中,滯后就是你的本地無功負荷太大但是又沒有電容補償,這樣一來供電系統就會給你補償,但是無功電量供電局是不收你錢的相當于你的無功白白占用了電網的一部分通道,功率因數要控制在0.9以內,要不供電局要罰你錢的

      發電機的功率因數稱之為力率。發電通常機既發有功,也發無功,把這種運行狀態稱為力率遲相,或稱為滯后,此時發電機送出一定感性的無功功率,從表盤上看,有功和無功電力表指示都為正,即電流滯后電壓。另外,常把送出有功,吸收無功,這種運行狀態稱為力率進相,亦稱超前,即電流超前電壓。此時發電機送出一定容性的無功功率,從表盤上看,有功電力表指示為正,而無功電力表指示為負。

      一般用電器在電流通過的時候會消耗一定的電能來轉化為其他形式的能,而所消耗的電能包含兩部分,一部分為用電器實際使用到的(有功),一部分為用電器使用過程中在其他方面消耗了(無功)。而功率因素就是有功占總功(有功+無功)的百分比,可見功率因素對于一般的導體來說不會等于1的,功率因素越大,電功的有效使用率就越高。


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