2.5.1 功率因数提高的意义
首先,提高功率因数可使同等容量的供电设备向用户提供更多的功率,提高 了供电设备的利用率。
每个供电设备都有额定的容量,即视在功率SUI。供电设备输出的总功率 S 中,一部分为有功功率PScos ,另一部分为无功功率QSsin。 cos 越 大,电路中的有功功率PScos就越大,则电路中的视在功率将大部分用来供 给有功功率,减少无功功率的消耗。
其次,提高功率因数可以减小供电线路电流,减少供电线路上的电压降和能 量损耗。
任何一个电器设备如要能正常工作,其有功功率 P 需确保达到一定的值,而 设备通常外接电源的电压是一定的,由PUIcos可知:
cos I P
U
当功率因数 cos 较小时,I 较大。对于给定的负荷,母线的截面、保护开关 的导电面积都必须加大才能通过更大的电流,投资亦需增加。同时,电流变大还 会导致设备的发热量增加、线路和电源上的功率损耗也增大。
按照供电规则,高压供电的工业企业平均功率因数不得低于 0.95,其他单位不 得低于 0.9。但是生产中广泛使用的交流异步电动机的功率因数为 0.3~0.85,荧光 灯的功率因数为 0.4~0.6,这些都不符合要求,所以要采取措施提高功率因数。
2.5.2 提高功率因数的方法
在用电设备中,分阻性负载、感性负载和容性负载。阻性负载电路呈阻性,
如电阻炉、烤箱、电热水器等;靠电阻丝发光的灯具,如碘钨灯、白炽灯等,这 类负载的电流和电压没有相位差。
通常的用电器中并没有纯感性负载。一般把带电感参数、电流滞后电压的负 载称为感性负载,即有线圈并应用电磁感应原理制作的电器产品,如电动机、变 压器、压缩机、继电器、冰箱、洗衣机、空调、风扇、日光灯镇流器等都属于感 性负载;靠气体导通发光的灯具如日光灯、高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯等也 是感性负载。实际负载多为电感性负载。
一般把带电容参数、电压滞后电流特性的负载称为容性负载。由于大多数负
载为感性负载,因此常用电容补偿。
则:
2 arccos 0.9 25.8
(a)电流与电压同相 (b)电流超前电压 图 2-37 电容增大与功率因数的变化关系
(3)并入电容前后,由于电容的有功功率等于零,因此电路的有功功率不会 改变。
【思考与讨论】
电感性负载并联电阻能否提高电路的功率因数?这种方法有什么缺点?
功率因数提高小结:* 提高功率因数的主要意义:提高了供电设备的利用率;减小供电线路电 流。
* 提高功率因数的方法:在电感性负载两端并联适当大小的电容。