功率因数的提高

摘要提高功率因数的可降低线路损耗、可改善电压质量、可提高变压 器利用率和节约用户的电费开支等，本文通过分析影响功率因数的因 素，提出了两种提高功率因数的方法。关键字：功率因数；自然功率因数；人工补偿1功率因数的概念在交流电路中，电源供给负载的视在功率包括有功功率和无功功 率。有功功率是电阻性负载消耗的功率，即实际消耗的电功率，用P 表示，单位为瓦(W)或千瓦(kW);无功功率并非实际消耗的功率, 而是反映电感性负载或电容性负载发生的电源与负载间能量交换所 占用的电功率，用Q表示，单位为乏(var)或千乏(kvar);视在功率 是电压和电流有效值的乘积，用S表示，单位为伏安(VA)或千伏安 (kVA)。按线性负载来考虑，三者的关系可用功率三角形来表示对于三相平衡负载，视在功率为下式。U为相电压有效值，U为 线电压有效值，I为电流有效值。S = 3UI =31/2 U I =( P2+ Q2) 1/2当供电回路中既有电感性负载又有电容性负载时，总的无功功率 为下式。式中， Q 为电感的无功功率， Q 为电容的无功功率。LCQ = QL-QC有功功率与视在功率之比称为功率因数，用入表示。在线性电路中，功率因数等于电流与电压相位差的余弦，即入=P/S= (3UI cos )/3UI= cos 2提高功率因数的方法提高功率因数的方法分为提高自然功率因数和功率因数人工补 偿。2.1提高自然功率因数自然功率因数是指用电设备自身所具有的功率因数，其高低与设 备的负荷率有关。在通信企业中，有许多电感性的电气设备，如变压 器、电动机等。据统计，企业的无功功率，一般感应电动机占 70%， 变压器占20%，线路占 10%。由此可见，电动机和变压器消耗的无功 功率大，自然功率因数比较低，特别是在空载运行时功率因数更低。 为了降低无功功率消耗，提高自然功率因数，通常可采取下列措施：(1) 合理选择电动机的大小，避免大马拉小车，及时更换负载率 小于 40%的电动机。(2) 正确选择变压器容量，提高变压器负荷率，其负荷率在75%80%较合适。采用提高自然功率因数的方法是一种最经济有效的方法。但是， 如果变压器带有容量大的季节性负荷，合理选择变压器容量就比较困 难。例如中央空调系统，单机容量都比较大，从几十千瓦到上百千瓦 而空调的使用有季节性，若只选择一台变压器对全局供电，为使空调 工作时变压器不过载，变压器容量只能选得较大，而当空调不工作时 变压器就工作在轻载状态，功率因数就会显著降低。对于这种情况， 单靠提高自然功率因数的办法满足不了对功率因数的要求，必须采用 无功功率补偿的方法来提高功率因数。2.2 功率因数人工补偿VL在一般情况下，用电负荷多为电感性负载，常用并联电容器的方 法来补偿功率因数，原理如图 2 所示。专门用来补偿功率因数的电容 器称为移相电容器，具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小和投 资少等优点。图2R、L 串联表示感性负载，端电压为 ，电流为 ，感性负载使L得电流相位滞后电压相位一个角度，这个角度就是功率因数角。在R、L两端并联电容C,将有电流i流过电容，i比 超前90。 CC并联电容后，总电流i是i与i的相量和，校正后的功率因数角为。L C2可见，功率因数得到提高。并联电容补偿的容量(无功功率) 21可按下式计算，式中，Q为电容器补偿的无功功率(kvar), P为有功 Cj功率(kW),为补偿前的功率因数角，为补偿后的功率因数角。12Q =P (tan -tan )C j12从下表实测数据中,可看出对日光灯电路,采用并联补偿电容发对电路功率因素的改变：电压(V)电流功率(W)功率因素电感镇流器2200.32310. 44未并电容电感镇流器2200.16320. 91并35 F电容电子高频镇2200.1225.80. 98流器3结论通过分析影响功率因数的因素，提出了两种提高功率因数的方 法，加深了对功率因数概念的理解4.参考文献1 姚海杉，贾贵玺. 电工技术（电工学）2 J奥马利基本电路分析3 陈小平，付海军 电路原理学习指导与习题全集