供电局隔三差五就会罚一次款 理由是“功率因数低”

发表于 讨论求助 2021-01-30 14:34:12

可编程控制器懂电工的朋友从这三个作用可以联想到一个非常常见的设备——电容补偿柜。事实也是如此,节电器就相当于一个小型的电容补偿柜。
拥有变压器的单位都深有体会,供电局隔三差五就会罚一次款,理由是“功率因数低”。这是为什么呢?
功率可以分为有功功率和无功功率,其中, 有功功率指的是电能直接转化为我们需要的能量;无功功率指的是电动机在工作时,产生的磁场所消耗的电能。
有功功率很好理解,就是所有电器的铭牌上所标注的“额定功率”。无功功率是所有电动机都无法避免的一种损耗,它受到环境(如温湿度)以及磨损程度的影响。
因此,一台电动机,实际的功率为有功功率+无功功率。功率的实际有效值,叫做视在功率。视在功率与有功功率、无功功率的关系,为直角三角形的关系,即视在功率²=有功功率²+无功功率²。
功率因数没有实际意义和单位,仅仅是用来衡量电器用电效率的一个数值。它的定义公式为:功率因数=有功功率/视在功率,因此,功率因数越高,证明产品的做功效率越高;相反,功率因数越低,证明产品所做的无用功就越多。理想状态下,功率因数为1。
因此,如果变压器的功率因数过低,则证明变压器以下回路内的设备,所做的无用功过高,对电能造成了浪费,因此供电局会对变压器的管理单位进行罚款,这个罚款还有一个好听的名字——力率电费。
那如何提高功率因数呢?就是上文说到的电容补偿柜。

常见的异步电动机,可以看作是电感+电阻的等效电路。这样一来,电路中的电压和电流就会产生较大的相位差(为什么?稍后解释)。这样就会造成电路中的功率因数降低。但如果并联一个电容,则可以降低电路中的电流,提高功率因数。
首先我们要理解一下“相位差”这个名词。纯电阻电路中,I=U/R。也就是说,电压和电流呈线性的正比关系——电压一来,电流就产生了。这是最理想的状态。但是我们现在的电路,在电阻的基础上,又串联了一个电感。
电感在工作时有一个特点——电压加在电感两端后,电感先将电能转换为磁场能,之后才能继续通电,在电感“充磁”的过程中,电路中没有电流。换而言之,感性电路,电流要比纯电阻电路滞后。这样就产生了相位差——电压来了,电流却没来。
为了抵消这种相位差, 人们找到了一个与电感工作状态正好相反的元件——电容。电容在工作时,会先产生大电流,之后会慢慢减退,直至完全没有电流,之后才能正常工作。将电容与电感并联接在一起,参数选择合适,干路中的电流就会尽可能的保持与电压同步。这种并联电容的做法,就叫做“就地补偿”。
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