功率因數(shù)表示一個(gè)負(fù)荷所需要的有功功率和視在功率的比值。即COS¢=P/S 平常我們說的系統(tǒng)的功率因數(shù)是整個(gè)電力系統(tǒng)有功功率和視在功率的比值,電路的功率因數(shù)、線路的功率因數(shù)、電機(jī)的功率因數(shù)等也相同。 在交流電路中,功率因數(shù)定義為有功功率與視在功率的比值,即 COS∮=P/S,在正弦電路中,功率因數(shù)由電壓與電流之間的相位差(∮)角決定,用COS∮表示,在數(shù)值上等于有功功率和視在功率之比,或電阻與阻抗之比。 在此情況下,單相正弦電路中,功率因數(shù)有明確的物理意義,它就是電壓和電流之間的相角差的余弦值。 在三相對(duì)稱正弦電路中,各相的視在功率、功率因數(shù)均相同,三相對(duì)稱正弦電路的總視在功率等于各相視在功率之和,三相對(duì)稱電路的功率因數(shù)等于單相功率因數(shù),因此三相對(duì)稱電路的總視在功率、功率因數(shù)也都有明確的物理意義,三相總視在功率等于各相電壓電流有效值的乘積之和,三相功率因數(shù)就是等于單相功率因數(shù)。 功率因數(shù)較低的負(fù)荷工作時(shí)需要較多的無功功率。譬如電燈、電爐的功率因數(shù)COS¢=1,說明它們吸消耗有功功率,異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)比較低,一般在0.7—0.85左右,說明它們需要一定數(shù)量的無功功率。電動(dòng)機(jī)輸出功率很低時(shí),所消耗的有功功率減少,但是所需要的無功功率基本不變,所以無功功率所占比例增大,電動(dòng)機(jī)的COS¢就更低,甚至低于0.5。 因此,對(duì)于發(fā)電廠來說,就必須在輸出有功功率的同時(shí),也輸出無功功率,在輸出的總功率中,有功功率和無功功率各占多少,不是決定于發(fā)電機(jī),而是取決于負(fù)荷的需要,即取決于負(fù)荷的功率因數(shù)。如果功率因數(shù)過低,就表示在輸出功率中,無功功率的比例很大,這對(duì)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行是很不利的。 功率因數(shù)過低,電源設(shè)備的容量就不能充分利用。我們知道,電動(dòng)機(jī)和變壓器在運(yùn)行時(shí)不能超過額定電壓和額定電流,在相同的變壓器端電壓和輸出電流的情況下,負(fù)荷的功率因數(shù)越低,變壓器能輸出的有功功率就越少,電動(dòng)機(jī)也一樣。 負(fù)荷的功率因數(shù)越低,在保證變壓器的輸出電流不超過額定電流時(shí),能夠輸出的有功功率就越少。也就是說,有相當(dāng)大的一部分功率在電源和負(fù)載之間送過來又送回去,變壓器必須供給負(fù)荷所需要的這一部分功率,但是又不能做有用功。也就是變壓器不能充分利用。 功率因數(shù)過低,在線路上將引起較大的電壓降落的功率損失。在線路上輸送的有功功率一定時(shí),功率因數(shù)越低,說明線路上的無功功率越大,因而通過線路的電流越大。由于線路具有一定的阻抗,能量在線路上送過來又送回去,當(dāng)然會(huì)造成損失,電流越大,線路的壓降和功率損失就越大。線路的電壓降落增大,會(huì)使負(fù)載的電壓降低,而影響負(fù)載的正常工作。例如電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)降低,。線路功率損失增加,就會(huì)造成電能的浪費(fèi)。 因此要提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù),并且改善電網(wǎng)供電質(zhì)量。
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