在講提高功率因數意義之前先科普一下功率的相關知識。功率分為三種:有功功率、無功功率、視在功率。
功率定義
有功功率:用電設備真正消耗的功率。有功功率用P表示,單位:W(瓦)、kw(千瓦)。我們常說“這個燈功率18W”就是指有功功率。
無功功率:用電設備并沒有消耗,只是暫時儲存起來的那部分功率。無功功率用Q表示,單位:var(乏)、Kvar(千乏)。
視在功率:電源提供的總功率。視在功率用S表示,單位:VA(伏安)、KVA(千伏安)。比如說這個變壓器1250KVA,這個就是指它的視在功率。
舉例說明
假設某個用電設備內不僅有電阻還有電容,那么可以把該用電設備看出電阻和電容的組合體,如圖:
設備工作時,設備內的電阻會從電源取一部分電能用于發熱,同時設備內的電容也會從電源取一部分電能用于本身充電。
由于電容取用的這部分電能并沒有真正用掉,只是暫時以電場的形式把它存在電容里,所以把這部分功率叫做“無功功率”。由于電阻把電能轉化成熱量,并消耗掉的這一部分功率叫做“有功功率”。整個設備總共需要從電源取用的功率叫“視在功率”。
從理論上講只要設備內有電感線圈和電容,那么這個設備就會需要無功功率。
注意:無功功率并不是無用的功率,它在電力系統中占有很重要的地位。因為電力系統中有許多設備是根據電磁感應原理工作的,他們必須依靠磁場來傳送和轉換能量,即這些設備必須要依靠無功功率來正常工作。
功率因數定義
功率因數是指交流電路有功功率與視在功率的比值。即:
功率因數是電力系統中的一個重要參數,它可以衡量電氣設備利用率的高低。功率因數越低說明電源的利用率越低。
功率因數的大小與設備的負荷性質有關。比如白熾燈、電阻爐等阻性負荷,由于它內部不含電感線圈和電容,所以不需要無功功率,那么它們的功率因數為1。而電機等感性負載的功率因數都小于1。
提高功率因數的意義
為了便于理解,先舉個簡單例子。
供電公司在某地區有一個變壓器,假設該變壓器的容量(視在功率)為1000KAV。我們來分析一下當功率因素分別為0.5和0.9時的經濟效益。
解:根據功率計算公式可知:P=S*cosΦ當功率因素為0.5時,電源可輸出最大有功功率為:P=S*cosΦ=1000KVA*0.5=500KW。當功率因素為0.9時,電源可輸出最大有功功率為:P=S*cosΦ=1000KVA*0.9=900KW。
平時我們用電計費都是指有功功率,所以當功率因素為0.5時,該變壓器1個小時可以輸出500度電;當功率因素為0.9時,該變壓器1個小時可以輸出900度電。經濟效益整整多80%
當然,提高功率因數的作用遠不止可以提升變壓器輸出能力,還有很多其他優點。比如:
提高設備利用率
降低線路損耗
改善供電質量
得到供電公司獎勵
如何提高功率因數
首先可以在源頭上減少無功功率的需求,比如選擇合適的電動機,防止“大馬拉小車”的情況。如果電機容量選擇比實際需求大,不僅浪費電能、增加損耗,而且還拉低了功率因數。另外盡量避免電動機空載運行。
其次,選擇合適容量的變壓器。變壓器的功率因數不僅和負荷功率因數有關,還與變壓器負荷率有關。變壓器滿載運行時,功率因數比較高。輕載或者空載運行時,功率因數明顯降低。如果晝夜負荷波動很大,可以采用兩臺變壓器并列運行。用電多的時候開兩臺,用電少時就關掉一臺。
再次,可以采用人工補償功率因數。比如在感性負載上并聯電容,在容性負載上并聯電感。讓能量在電感和電容之間交換,減少負載和電源能量的交換。
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