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功率因数
浏览次数:3914  发布时间:2011-04-15  返回
        率因数是交流电路的重要技术数据之一。功率因数的高低,对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。

  所谓功率因数,是指任意二端网络(与外界有二个接点的电路)两端电压U与其中电流I之间的位相差的余弦 。在二端网络中消耗的功率是指平均功率,也称为有功功率,它等于:

                                    P=UIcosΦ

       由此可以看出,电路中消耗的功率P,不仅取决于电压V与电流I的大小,还与功率因数有关。而功率因数的大小,取决于电路中负载的性质。对于电阻性负载,其电压与电流的位相差为0,因此,电路的功率因数最大为1;而纯电感电路,电压与电流的位相差为π/2,并且是电压超前电流;在纯电容电路中,电压与电流的位相差则为-(π/2),即电流超前电压。在后两种电路中,功率因数都为0。对于一般性负载的电路,功率因数就介于0与1之间。

  一般来说,在二端网络中,提高用电器的功率因数有两方面的意义,一是可以减小输电线路上的功率损失;二是可以充分发挥电力设备(如发电机、变压器等)的潜力。因为用电器总是在一定电压U和一定有功功率P的条件下工作,由公式:

                                    I=P/UcosΦ

       可知,功率因数过低,就要用较大的电流来保障用电器正常工作,与此同时输电线路上输电电流增大,从而导致线路上焦耳热损耗增大。另,在输电线路的电阻上及电源的内组上的电压降,都与用电器中的电流成正比,增大电流必然增大在输电线路和电源内部的电压损失。因此,提高用电器的功率因数,可以减小输电电流,进而减小了输电线路上的功率损失。
       提高功率因数,可以充分发挥电力设备的潜力,这也不难理解。因为任何电力设备,工作时总是在一定的额定电压和额定电流限度内。工作电压超过额定值,会威胁设备的绝缘性能;工作电流超过额定值,会使设备内部温度升得过高,从而降低了设备的使用寿命。对于电力设备,电压与电流额定值的乘积,称为这台设备的额定视在功率S额,即:
                                   S=UI

       也称它为设备的容量,对于发电机来说,这个容量就是发电机可能输出的最大功率,它标志着发电机的发电潜力,至于发电机实际输出多大功率,就跟用电器的功率因数有关,用电器消耗的功率为:
                      
                                    P=ScosΦ

  功率因数高,表示有功功率占额定视在功率的比例大,发电机输出的电能被充分地利用了。例如,发电机的容量若为15000千伏安,当电力系统的功率因数由0.6提高到0.8时,就可以使发电机实际发电能力提高3000千瓦,这不正是发挥了发电机的潜力吗?设备的利用也更合理。从这个角度来讲,功率因数可以表示为有功功率与机在功率的比值,即:

                                    cosΦ=P/S

       如何提高功率因数,是电力工业中需要认真考虑的一个重要而又实际的问题。在平常遇到的电感性负载的电路中,例如日光灯电路,一般采用并联合适的电容器来提高整个电路的功率因数。至于如何提高电器设备本身的功率因数,在生产技术中有很多方法,但这是一个比较专门的问题,不在这里介绍了。
 
 
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