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短文7:功率因素與電力諧波

gydz992 ? 來源:gydz992 ? 作者:gydz992 ? 2024-09-23 12:41 ? 次閱讀

諧波的數學分析源自18世紀的傅里葉變換。而電力系統的諧波問題源自20世紀的20~30年代,并在70年代后,由于社會的發展,各種電力電子設備在工業、電力、交通及家庭的廣泛應用,電力諧波造成的危害日趨嚴重,使電力的生產、傳輸、使用的效率降低;使電力設備產生過熱、振動、噪聲;使電力設備絕緣提前老化、使用壽命縮短、設備脆弱容易產生故障以至燒毀。對內,電力諧波會使繼電保護和電力自動裝置產生誤動作,電力電量的計量出現不明原因混亂;對外,電力諧波會使通信設備和電子設備產生嚴重干擾,以至不能正常工作。

功率因素則從無功功率而起,在電力線路中,電流電壓均為正弦波時,可表為:

u =U×sinωt

i =I×sin(ωt -?)=I×cos?×sinωt -I×sin?×cosωt = ip + iq

即: ip= I×cos?×sinωt

iq= -I×sin?×cosωt

式中:?—為電流滯后電壓的相角,表為感性負載帶有無功電流。

電路中的平均功率為有功功率,即:

P=1?(Uip+ Uiq)d(ωt)

=12π?(U×I×cos?×sin2ωt- U×I×sin?×cos2ωt)d(ωt)

=U×I×cos?

而無功功率分量Q=U×I×sin?在結果中不出現,是因為Uiq積分的平均值為零,表示有能量交換但不消耗功率。注意,Q的前提條件是電流比電壓滯后90度。真正消耗能量的是有功功率分量P=U×I×cos?。

傳統的功率定義是在交流正弦波及交流平均值的基礎上建設立的,在此基礎上的有功功率、無功功率、視在功率和功率因素等基本概念都很清楚,但是現實生活中,電力波形哪有不畸變的正弦交流電?因此諧波分析和功率因素引入了非正弦電路的傅里葉級數,這里就不對此作深入探討了。總之,社會在進步,理論在發展,復雜的電力系統目前還有許多理論難題未解決。因此,我們在解算問題時,注意前提條件和注意實際環境,就能得到正確的解答和說得明白的誤差。

功率因素也可稱為特例的電力諧波,即功率因素的電流電壓錯位必定對功率產生波形畸變,因此,在電能范圍中兩者是互相關聯是同一問題,有功率因素時必有電力諧波,有電力諧波時必有功率因素。只是功率因素的研究偏重于波形相位變化的整體性,電力諧波的研究偏重于波形形狀變化的瞬時性,這與我們說功率因素會影響交流波形的相位與形狀是一致的,都是關于電能質量的。

審核編輯 黃宇

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