7-4提高功率因数的意义和措施(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

§7-4提高功率因数的意义和措施 1 学习目标 1. 了解提高功率因数的意义。 2. 掌握提高功率因数的措施。 2 第一章　电路基础 在纯电阻电路中,电源输出的电能全部被电阻所消耗。也就是说，电阻吸收有功功率。但在纯电感电路中，电感不消耗电能，而只在电感和电源之间进行能量的转换，即电感吸收无功功率。在电阻和电感串联的电路中，既有能量的消耗，又有能量的转换，即既有有功功率，又有无功功率。含有电容的电路也有类似的情况。 在交流电路中，有功功率为： 式中， ，称为电路的功率因数，φ叫作功率因数角。 3 第一章　电路基础 功率因数是用电设备的一个重要指标。电路的功率因数是由负载中包括的电阻和电抗的相对大小来决定的，或者说是由电路中的有功功率与无功功率的相对大小来决定的。纯电阻负载的功率因数等于1，感性负载的功率因数为0～1。实际生产中使用的电气设备大多属于感性负载，如变压器、电动机及带镇流器的日光灯等，它们的功率因数都比较低，有的低至0.2（如空载的电动机、变压器）。因此，提高用电器的功率因数，对于提高电网运行的经济效益以及节约电能都具有重要意义。 4 第一章　电路基础 一、提高功率因数的意义 电力系统通常要求有较高的功率因数，可以达到以下目的。 1. 充分利用电源设备的容量 众所周知，发电机或变压器在运行时都不能超过其额定电压U和额定电流I的数值，也就是其视在功率有一个确定的值。当容量一定的电源设备向外供电时，负载能够得到多少有功功率P，除了与电源设备的容量（视在功率）有关之外，还与负载的功率因数有关。负载的功率因数越低，发电机发出的有功功率就越小，电源的利用率就越低。 5 第一章　电路基础 2. 减小输电线路上的能量损失 在电源电压一定的情况下，向用户输送一定的有功功率时，对应的电流为： 可见，电流I与功率因数成反比。功率因数越低，流过输电线路的电流就越大。由于输电线路本身都具有一定的阻抗，因此，电流在线路上将引起较大的电压降和功率损失。 6 第一章　电路基础 二、提高功率因数的措施 电力系统的大多数负载是感性负载，如电动机、变压器等，这类负载的功率因数较低。常用的提高功率因数的措施如下。 1. 提高用电设备本身的功率因数（自然功率因数） 电动机做功不大，占用的无功功率却很多，造成了电能的浪费。要提高功率因数，就必须合理选择电动机，使电动机的容量与被驱动的机械负载相匹配。电力变压器的选择同样也要配套。容量过大而负载较小的变压器，也会增大无功功率和铁芯的损耗。另外，对负载有变化但经常处于轻载运行状态的电动机，采用三角—星形联结的自动切换等，也可以提高设备自身的自然功率因数，从而提高电路的功率因数。 7 第一章　电路基础 2. 在感性负载两端并联适当容量的电容器 在感性负载两端并联适当容量的电容器，叫并联补偿，也能达到提高功率因数的目的。 8 通过并联电容器提高功率因数 a）电路图 b）相量图 第一章　电路基础 3. 采用并联电容器的方法提高功率因数的注意事项 （1）并联电容器之后，对原感性负载的工作状态没有任何影响，即流过感性负载的电流和它的功率因数均未改变。 （2）线路电流的减小是电流的无功分量减小的结果，而电流的有功分量并没有改变，这从相量图中可以清楚地看到。 9 第一章　电路基础 10 配电室内的电容器柜 第一章　电路基础 $