什么是功率因数:改进,公式和定义

什么是动力因数?

在电气必威电竞赞助工程中,交流电力系统的功率因数(PF)定义为负载吸收的工作功率(千瓦,kW)与流经电路的视在功率(千伏安培,kVA)之比。功率因数是−1到1的封闭区间内的无量纲数。

“理想”功率因数是一种(也称为“Unity”)。这是当通过电路没有无功功率时,因此表观功率(KVA)等于实际功率(KW)。电源因子为1的负载是电源最有效的负载。

这表示这不是现实的,力度因数实际上将小于1.各种各样的功率因数校正使用技术来帮助将功率因数提高到这种理想状态。

为了帮助解释这更好,让我们退后一步,谈谈什么权力。

力量是做功的能力。在电学领域,电能是单位时间内能转移到其他形式(热、光等)的电能。

从数学上讲,功率因数是…的乘积电压下降元素和当前的流过它。

首先考虑这一点直流电路,只有DC电压源, 这电感器电容器以稳态分别表现为短路和开路。

因此整个电路表现为电阻电路,整个电力以热量的形式耗散。在这里,电压电流在相同阶段,并且总电力由:

现在来到交流电路,这里的电感器和电容都提供了一定的阻抗:

电感器以磁能的形式存储电能,电容器以静电能量的形式存储电能。他们都不会消散它。此外,电压和电流之间存在相位偏移。

因此,当我们考虑由A组成的整个电路时电阻器,电感器和电容器,源电压和电流之间存在一些相位差。

调用这种相位差的余弦电力因数.这个因子(-1 < cosφ < 1)表示用于做有用工作的总功率的比例。电能的另一部分以磁能或静电能的形式储存在电感器中电容器分别。

在这种情况下的总功率是:

这就是所谓的视在功率它的单位是VA(伏安),并由's'表示。这一总电力的一小部分,我们有用的工作被称为有功功率。我们表示为'p'。

P =有效电源=总电力.COSφ及其单元是瓦特。

功率的另一部分称为无功功率。无功不做有用的功,但有功要做才有功。我们用“Q”表示它,数学上是:

Q =无功功率=总电功率。sinφ,其单位为VAR(电压安培无功)。无功功率在源和负载之间振荡。为了更好地理解这一点,所有这些幂都用三角形的形式表示。

功率因数三角形

在数学上,S.2= P.2+问2电力因数是有功功率/视在功率。

功率因数的改善

术语功率因数仅在AC电路中进入图片。在数学上,是源电压和电流之间的相位差的余弦。它指的是总功率(表观电源)的分数,用于执行称为有效功率的有用工作。

需要改善功率因数

  • 实际功率由P = VIcosφ给出。给定功率在一定范围内的传输,电流与cosφ成反比电压.因此,降低PF将是电流流动。小电流需要较少的导体横截面积,因此可以节省导体和金钱。
  • 从上述关系中,我们看到具有差的功率因数增加了在导体中流动的电流,因此铜损失增加。一个大的电压下降发生在交流发电机电力变压器输电和配电线路——电压调节非常差。
  • 通过具有更高的功率因数,机器的KVAbetway网页版额定值也通过如公式进行降低:

因此,机器的尺寸和成本也降低。

这就是为什么电力因数应保持接近统一 - 它明显更便宜。

改进功率因数的方法

提高功率因数主要有三种方法:

  • 电容器银行
  • 同步冷凝器
  • 阶段教授

电容器银行

提高功率因数意味着减小电压和电流之间的相位差。由于大多数负载是电感性的,它们需要一定的无功功率才能正常工作。

一种电容器或平行于负载安装的电容器的电容器提供这种无功功率。它们作为局部无功功率的来源,因此较少的无功功率流过线路。

电容器库会减少相位差电压和电流。

同步冷凝器

同步冷凝器是3相同步电动机,没有负载到其轴。

同步电动机根据激发,具有在任何功率因数领先,滞后或统一下运行的特点。对于归纳负载,a同步冷凝器向负载侧连接,且过激。

同步电容器使其表现得像一个电容器。它从电源中吸取滞后电流或提供无功功率。

阶段教授

这是一个主要用于改善A的PF的AC激励器感应电动机

它们安装在电动机的轴上并连接到电动机的转子电路。它通过提供令人兴奋的安培转弯来提高功率因数来产生所需的功率因数通量在给定滑差频率处。

此外,如果安培转动,则可以在前导功率因数方面进行操作。

功率因数计算

功率因数计算,我们测量使用a绘制的源电压和电流电压表安培表分别。一种瓦特比特用于获得有效功率。

现在我们知道P = VIcosφ watt

因此,我们可以获得电力因子。

现在我们可以计算无功功率Q =Visinφvar

现在可以从与本地负载平行安装的电容器从安装的电容器提供这种无功功率。a的无功功率电容器可以用以下公式计算:

重要的是:在功率因数的改善时,负载对无功功率的要求不变。它只是由其他器件提供,从而减少了电源提供所需无功功率的负担。

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