無功功率和功率因數

2021-06-27 17:43:00 字數 1792 閱讀 2681

無功功率

在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種;一種是有功功率,一種是無功功率。

有功功率是保持用電裝置正常執行所需的電功率,也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。比如:5.5千瓦的電動機就是把5.5 千瓦的電能轉換為機械能,帶動水幫浦抽水或脫粒機脫粒;各種照明裝置將電能轉換為光能,供人們生活和工作照明。有功功率的符號用p表示,單位有瓦(w)、千 瓦(kw)、兆瓦(mw)。

無功功率比較抽象,它是用於電路內電場與磁場的交換,並用來在電氣裝置中建立和維持磁場的電功率。它不對外 作功,而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣裝置,要建立磁場,就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈,除需40多瓦有功功率(鎮流器也需消耗 一部分有功功率)來發光外,還需80乏左右的無功功率供鎮流器的線圈建立交變磁場用。由於它不對外做功,才被稱之為「無功」。無功功率的符號用q表示,單 位為乏(var)或千乏(kvar)。

無功功率決不是無用功率,它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機 械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產生磁場,在二次線圈感應出電壓。因此,沒 有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。為了形象地說明這個問題,現舉乙個例子:農村修水利需要開挖土方運土,運土時用竹 筐裝滿土,挑走的土好比是有功功率,挑空竹筐就好比是無功功率,竹筐並不是沒用,沒有竹筐泥土怎麼運到堤上呢?

在正常情況下,用電裝置 不但要從電源取得有功功率,同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求,用電裝置就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場,那麼,這些 用電裝置就不能維持在額定情況下工作,用電裝置的端電壓就要下降,從而影響用電裝置的正常執行。

無功功率對供、用電產生一定的不良影響,主要表現在:

(1)降低發電機有功功率的輸出。

(2)降低輸、變電裝置的供電能力。

(3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

(4)造成低功率因數執行和電壓下降,使電氣裝置容量得不到充分發揮。

從發電機和高壓輸電線供給的無功功率,遠遠滿足不了負荷的需要,所以在電網中要設定一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證使用者對無功功率的需要,這樣用電裝置才能在額定電壓下工作。這就是電網需要裝設無功補償裝置的道理。

2功率因數

電網中的電力負荷如電動機、變壓器等,屬於既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著乙個相位差,通常用相位角φ的余弦 cosφ來表示。cosφ稱為功率因數,又叫力率。功率因數是反映電力使用者用電裝置合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指標。三相功率因 數的計算公式為:

式中cosφ——功率因數;

p——有功功率,kw;

q——無功功率,kvar;

s——視在功率,kva;

u——用電裝置的額定電壓,v;

i——用電裝置的執行電流,a。

功率因數分為自然功率因數、瞬時功率因數和加權平均功率因數。

(1)自然功率因數:是指用電裝置沒有安裝無功補償裝置時的功率因數,或者說用電裝置本身所具有的功率因數。自然功率因數的高低主要取決於用電裝置的負 荷性質,電阻性負荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數較高,等於1,而電感性負荷(電動機、電焊機)的功率因數比較低,都小於1。

(2)瞬時功率因數:是指在某一瞬間由功率因數表讀出的功率因數。瞬時功率因數是隨著用電裝置的型別、負荷的大小和電壓的高低而時刻在變化。

(3)加權平均功率因數:是指在一定時間段內功率因數的平均值,其計算公式為:

提高功率因數的方法有兩種,一種是改善自然功率因數,另一種是安裝人工補償裝置。

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