功率因數補償節電原理
時間:2011-07-31 點擊:5799 次

功率因數補償節電原理

 
  隨著家用電器的越來越普及,很多電感性的設備進入了家庭,造成家中的電能損耗越來越增大。所以我們必須要了解使用電管家節電器來進行家庭用電無功補償的重要性。

  1、交流電的功率

  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,而它們共同組成的視在功率是指交流電路中電壓和電流的乘積,有功功率與視在功率的比值稱為功率因數。

  有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率,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,帶動水泵抽水或脫粒機脫粒;各種照明設備將電能轉換為光能,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,它是用于電路內電場與磁場的交換,并用來在電氣設備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設備,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。由于它不對外做功,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,現舉一個例子:開挖土方時運土,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,竹筐并不是沒用,沒有竹筐泥土怎么運到堤上呢? 泥土的重量是不變的,但是土筐可以用竹子做,也可以用鋼鐵做,用鋼鐵做的重多了,挑同樣的土,可能由于工具的不同,而用的力不一樣。挑走了土是做了功,而挑來挑去的鐵筐或者竹筐并沒有做功,白白地費了力氣,但沒有它還真的不行。所以,為了人輕松點,采用輕點的工具。

  電管家節電器的作用就在這里,減少了電網送的無功,相當于把鐵制的工具換成了竹子制的工具,人輕快了,少用了很多力氣。在用電來說,就是少用了電量,節約了電費。使用一個電管家節電器這樣的設備來減少電網輸送的無功功率,實行無功用電就地補償,直接從電管家節電器里面轉換出來,就不再要電網輸送。由于電網輸送的總功率——視在功率減少了,所以也就節省電能。

  在正常情況下,用電設備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,用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場,那么,這些用電設備就不能維持在額定情況下工作,用電設備的端電壓就要下降,從而影響用電設備的正常運行。

  對廣大家庭用電戶來說,功率因數的高低,直接關系到線路和設備的功率損耗和電能損耗,關系到供電線路的電壓損失和電壓波動,而且關系到節約電能和整個線路的供電質量。提高家庭供用電的功率因數,已成為一個重要課題。

  下面,主要探討影響家庭用電功率因數的一些主要因素,以及低壓無功補償的一般方法。

  2、影響功率因數的主要因素

  功率因數的產生主要是因為交流用電設備在其工作過程中,除消耗有功功率外,還需要無功功率。當有功功率一定時,如減少無功功率,則功率因數便得到提高,減少了輸送的總功率(即視在功率)。在理想情況下,當無功功率為0時,則有功力率=視在功率=1。因此提高功率因數問題的實質就是減少家用電器的無功功率需要量。

  1)電感線圈是消耗無功功率的主要設備

  電動機的定子與轉子是由線圈組成的,其間的氣隙是決定電動機需要較多無功的主要因素。而電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善電動機的功率因數,就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率,它和負載率的大小無關。因而,為了改善電力系統和企業用電的功率因數,變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態,在我們的家庭用電設備中,電風扇、空調、冰箱、洗衣機等等,都是用電動機帶動的設備。很多種家用電器中都有電源變壓器、隔離變壓器和各種的電感線圈,這些都是消耗無功功率的主要設備。

  2)供電電壓超出規定范圍對功率因數的影響

  一般來說,供電部門的供電電壓不會超過額定值的5%。但是也有例外。當供電電壓高于額定值的10%時,由于磁路飽和的影響,無功功率將增長得很快,據有關資料統計,當供電電壓為額定值的110%時,無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時,無功功率也相應減少,使它們的功率因數有所提高,但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以,應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定,電管家節電器就有一定的穩定電壓的作用。

  3)電網頻率波動也會對無功功率造成影響。

  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、變電設備的供電能力。 (3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。(4)造成低功率因數運行和電壓下降,使電氣設備容量得不到充分發揮。

  從電網中供給的無功功率越多視在電流造成的有功損耗越大,消耗的有功電能就越多,所以要設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。

  3、提高功率因數的方法

  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。低壓安裝人工補償裝置我們通常采用的方法主要有三種:隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。

  電管家節電器之所以能節電,原理就是屬于電容無功補償技術,由于無功補償的計算較復雜,其計算方法要用三角函數和復數才能進行計算。計算公式也很復雜。我們作為推廣電管家節電器的會員,并不需要全部掌握,但是我們需要知道一些實用的簡單知識。為了使大家更好地掌握,我現在采用一個比較貼切的比喻來講解電管家節電器的工作原理:
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