2.2.3 电感性负载功率因数的提高
1.提高功率因数的意义
功率因数是电力系统中很重要的经济指标,其大小取决于所接负载的性质。实际用电器的功率因数都在0和1之间,例如白炽灯的功率因数接近1,荧光灯在0.5左右,工农业生产中大量使用的异步电动机满载时可达0.9左右,而空载时会降到0.2左右。一般情况下,电力系统的负载多属电感性负载,电路功率因数一般不高,这将使电源设备的容量不能得到充分利用,故提高功率因数对国民经济发展有着极其重要的现实意义。
2.提高电感性电路功率因数的方法
提高电感性电路功率因数的方法是在电感性负载两端并联一个适当的电容器,如图2-17a所示。以电压为参考相量,可画出其相量图,如图2-17b所示。
图2-17 电感性负载功率因数的提高
a)电感性负载与电容并联电路图 b)相量图
由图2-17b可知,并联电容前,电路的电流为电感性负载的电流,电路的功率因数为电感性负载的功率因数cosφ1;并联电容后,电路的总电流为=+,电路的功率因数变为cosφ。
根据以上分析,得出如下结论:
1)并联电容器后,电感性负载的功率因数没有改变,但整个电路的功率因数提高了,即cosφ>cosφ1。
2)并联电容器后,流过电感性负载的电流没有改变,但电路的总电流减小了,即I<I1。
3)并联电容器后,电感性负载所需的无功功率大部分可由电容的无功功率补偿,减小了电源与负载之间的能量交换。但要注意,并联电容的电容量要适当,如果电容量过大,电路的性质就改变了,反而会使电路的功率因数可能降低,这种情况称为过补偿,是不允许的。
目前我国有关部门规定,电力用户功率因数不得低于0.85。但是当cosφ=1时,电路会发生谐振,这在电力电路中是不允许的,所以通常用户应把功率因数提高到略小于1。
【例2-7】某电源SN=20kVA,UN=220V,f=50Hz。试求:1)该电源的额定电流;2)该电源若供给cosφ1=0.5、40W的荧光灯,最多可点多少盏?3)若将电路的功率提高到cosφ2=0.9,此时电路的电流是多少?
解:1)额定电流
2)设荧光灯的盏数为n,即
此时电路电流为额定电流,即I1=91A。
3)因电路总的有功功率P=n×40=250×40W=10kW,故此时电路中的电流为