如何优化电路功率因数以提升发电设备效率？

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：功率因数的高低对发电设备将产生重大影响，第一电力设备得不到充分利用。第三低功率因数在电路上产生很大的环流，降低输出功率。功率因数以下式表示：式中，λ为电路功率因数；P为有功功率；S为视在功率。输入电压和输入电流均为标准的正弦波时，用向量表示的功率三角形如图4-2所示。结果表明，有功功率不是最大值。图4-2 正弦信号功率三角形

现在，家用电器已进入千家万户，工业电气化自动化不断提高。各种程序控制电动机、计量器具、显示器等既有阻性负载、感性负载，又有容性负载。由于受到电抗的作用，发电机发出的交流电流往往滞后于交流电压一定角度，即相位角φ不为零，就是说发电机发出的电能不能完全被所有的用电设备完全利用，只有一部分电能被利用，而相当一部分电能以磁场能的形式在发电机和用电设备之间往返变换而不能被释放。功率因数是输入功率与输出功率之比，说具体点是有功功率与视在功率之比。功率因数的高低对发电设备将产生重大影响，第一电力设备得不到充分利用。第二将使电力输送电路的电流增加，在电路上引起较大的电压降和损耗，还会影响用电设备正常运行。第三低功率因数在电路上产生很大的环流，降低输出功率。第四开关电源的功率因数低，使电路发热，破坏绝缘层，影响电源使用寿命，所以提高功率因数是质量所需，是效益所迫。功率因数以下式表示：

式中，λ为电路功率因数；P为有功功率；S为视在功率。

视在功率等于有效电压V_rms和有效电流I_rms的乘积：

S=V_rmsI_rms

电路功率因数为

理想的功率因数λ等于1，是指供电电路电压和电流无波形畸变，均为标准的正弦波。对于理想的正弦波电压和电流有两种情况，其中一种情况是用电负载是电阻性的，输入电压和电流都会保持正弦波，并且相位差φ=0。在这种情况下，电路功率因数λ=1，这时的功率全部消耗在负载上。另一种情况是负载是电感性的，供电电路的电压和电流均呈正弦波，但是输入电压与电流之间存在相位滞后，φ不再为零。输入电压和输入电流均为标准的正弦波时，用向量表示的功率三角形如图4-2所示。在这个功率三角形中，Q表示电路的无功功率。根据功率因数的定义，很容易算出λ=cosφ这一众所周知的结果。结果表明，有功功率不是最大值。

图4-2 正弦信号功率三角形

如何优化电路功率因数以提升发电设备效率？

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