什么是功率因數(shù)？及提高功率因數(shù)方法

來源：金環(huán)宇電纜發(fā)布日期：2020-03-28 11:03

什么是功率因數(shù)

在工業(yè)企業(yè)中，電動機、變壓器等用電設(shè)備都具有電感特性，它們工作時既要從電網(wǎng)吸收有功功率用于做功，還要從電網(wǎng)吸收無功功率建立磁場。功率因數(shù)cosΦ就是反映總電功率中有功功率所占的比例大小，即有功功率與視在功率的比值，是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)越接近于1，說明其消耗的無功電量越少，電力有效利用程度越高;相反，功率因數(shù)越低，則消耗的無功電量越多，電力沒有得到充分有效的利用。有功功率P、無功功率Q與視在功率S的關(guān)系如下所示。

由此可知用電設(shè)備的有功功率不僅隨電壓與電流的大小變化，而且也隨電壓與電流之間的相位差而變化。當(dāng)電路中有功功率恒定時，無功需要量越大，其視在功率也就越大，而為滿足用電設(shè)備的需要，勢必要增大變壓器及線路的容量。這樣不僅增加了投資，而且增大了設(shè)備和線路的損耗，浪費了電力。另外無功功率需要量的增大，還使變壓器及線路的電壓損失增大，劣化電能質(zhì)量，為此，必須提高功率因數(shù)，才能減少無功損耗。相關(guān)閱讀：功率因數(shù)如何計算?

提高功率因數(shù)方法

1)提高自然功率因數(shù)

一般來說，工礦企業(yè)無功功率中，異步電動機要占60%以上，電力變壓器要占20%左右，因此，電力系統(tǒng)的自然功率因數(shù)是滯后且小于1的。要想提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，就要設(shè)法改善異步電動機和電力變壓器運行工況，以利于提高自然功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)的措施主要有以下幾種：

①合理選用異步電動機。異步電動機在額定負載(功率)時的功率因數(shù)為0.85~0.9，而在空載時的功率因數(shù)僅為0.2~0.3?？蛰d或輕載時的效率肯定也要降低。因此，應(yīng)根據(jù)負荷特牲和運行工況，合理選擇異步電動機的容量，使其在高效率、高功率因數(shù)范圍內(nèi)工作。

工礦企業(yè)中異步電動機使用數(shù)量很多，而且在選擇時總希望電動機有較大的裕量，很多情況下形成了 “大馬拉小車” 的現(xiàn)象。這是造成工業(yè)企業(yè)功率因數(shù)低的重要原因之一。可以對負荷不足的異步電動機，用鉗形電流表測量電流或利用測繪負荷曲線的方法確定適當(dāng)?shù)碾妱訖C容量，而后以小容量電動機代替之。用小容量電動機代替負荷不足的大容量電動機，一般可使功率因數(shù)提高20%左右;一般電動機負荷高于70%左右時可以不換，當(dāng)電動機負荷低于40%時，應(yīng)對節(jié)能效果進行考核后合理更換。

② 輕負荷電動機降壓運行。輕負荷電動機降壓運行可以降低其無功功率的需要量，從而提高了供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。當(dāng)然，降壓運行也使電動機的輸出轉(zhuǎn)矩減小，這一點必須充分考慮到。一般認為，電動機負荷系數(shù)在0.45以下時?？蓪⒄＿\行時為△接線的電動機改為Y形接線更為合理，從而使功率因數(shù)及效率都會有所提高。

③電力變壓器的合理運行。電力變壓器不宜輕載運行，因為變壓器一次側(cè)的功率因數(shù)不僅與負荷的功率因數(shù)有關(guān)，而且與負荷率有關(guān)。若變壓器滿載運行時，一次側(cè)的功率因數(shù)僅比二次側(cè)低3%~5%;若變壓器輕載運行，當(dāng)負荷率小于0.6時，一次側(cè)的功率因數(shù)將顯著下降，可達11%~18%。所以，電力變壓器在負荷率0.6以上運行時才較為經(jīng)濟，一般在75%~80%比較合適。為了充分利用設(shè)備和提高功率因數(shù)，電力變壓器不作輕載運行。變壓器負荷率小于30%時，應(yīng)更換容量較小的變壓器。

④ 合理安排和調(diào)整工藝流程。合理安排和調(diào)整工藝流程，以改變電動機設(shè)備的運行狀況，限制電焊機和機床電動機的空載運轉(zhuǎn)，即采用空載自動延時斷電裝置。

⑤ 異步電動機同步化運行。對于負荷率不大于0.7及最大負荷不大干90%的繞線式異步電動機，必要時使其同步化運行，即當(dāng)繞線式異步電動機在啟動完畢后，向轉(zhuǎn)子三相繞組輸入直流勵磁，即產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩把異步電動機轉(zhuǎn)入同步運行，其運行狀態(tài)與同步電動機相似，在勵磁過剩的情況下，電動機可向電網(wǎng)輸送無功功率，從而達到提高功率因數(shù)的目的。

2)提高功率因數(shù)的補償法

所謂補償法，就是采用無功功率的設(shè)備來補償用電沒備所需的無功功率，以提高功率因數(shù)。采用補償法，無疑需要增添補償設(shè)備。所以從整體來看，應(yīng)首先采用提高自然功率因數(shù)的方法，但當(dāng)功率因數(shù)達不到供電部門或設(shè)計規(guī)范要求時，則需采用專門的補償設(shè)備進行補償。常用的補償無功功率方法有：采用并聯(lián)電容器，選用同步電動機，采用同步調(diào)相機等。

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