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功率因数 - 归纳负载

电气三相电机的电感负载和电源因子

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交流电力系统的功率因数定义为比率活跃(真实或真实)的力量视在功率, 在哪里

  • 活跃(真实或真实)的力量以瓦特(W.)并且是由做用工作的系统的电阻绘制的力量
  • 视在功率在伏安中测量(va)并且AC系统上的电压乘以流入其中的所有电流。它是矢量总和积极的无功功率
  • 无功功率以伏安 - 安培反应测量(var.)。无功功率是存储在电感电机,变压器和螺线管中的功率和放电

电动机的磁化需要无功功率,但不执行任何工作。电感负载所需的无功功率会增加视表观电量 - 以及从电源供应器到分配系统的网格所需的电源。

增加的反应性和表观功率会降低功率因数 -PF.

功率因数

常常定义功率因数 -PF.- 作为电压和电流之间的相位角的余弦 - 或“Cosφ.“:

pf =cosφ

在哪里

PF =功率因数

φ.=电压和电流之间的相位角

功率因数有源真正的无功表观功率

IEEE和IEC定义的​​功率因数是所应用的比率活跃(真)电力- 和视在功率,并且通常表示为:

pf = p / s(1)

在哪里

PF.=功率因数

P.=活动(真实或真实)电源(瓦特)

S =表观力量(VA,VA,VOLTS AMPS)

低功率因数是诸如变压器和电动机的电感负载的结果。与通过消耗千瓦产生耐热的电阻负荷不同,电感负载需要电流以产生磁场以产生所需的工作。

功率因数是电气交流系统中的重要测量,因为

  • 整体功率因数小于1表示电力供应商需要提供比实际所需的更好的能力
  • 有助于降低功率因数的电流波形失真是由三相系统中性电缆中的电压波形失真和过热引起的

已经建立了国际标准,例如IEC 61000-3-2,通过引入电流谐波的幅度来控制电流波形失真。

示例 - 功率因数

工业厂绘制200 A.400 V.和电源变压器和备份UPS被评定400 V.X200 a = 80 kVa

如果功率因数 -PF.- 负载是0.7- 只要

80 kVA×0.7

=56.kW.

实际功率由系统消耗。如果功率因数接近1(纯电阻电路),则具有变压器,电缆,开关齿轮和UPS的供电系统可以大大较小。

  • 任何功率因数不到1意味着电路的布线必须携带比电路中的零电抗的必要电流,以向电阻负载提供相同的(真实)电力。

导体横截面与功率因数

具有较低功率因数的导体所需的横截面区域:

功率因数 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3
横截面 1 1.2 1.6 2.04 2.8 4.0 6.3 11.1

低功率因数昂贵且低效,一些公用事业公司可能在功率因数小于时收取额外费用0.95。一个低功率因数将通过增加电流流动并导致电压降来降低电气系统的分配容量。

“领先”或“滞后”电源因素

功率因数通常表示为“前导”或“滞后”以显示相位角的符号。

  • 具有纯电阻负载,电流和电压在步骤中改变极性,功率因数将是1。电能在每个循环中跨网络中的一个方向流动。
  • 电感负载 - 变压器,电机和缠绕线圈 - 消耗电流波形滞后电压的无功功率。
  • 电容载荷 - 电容器组或埋地电缆 - 产生电流阶段的无功功率,导致电压。

电感和电容载荷在AC循环的部分期间将设备中的磁场或电场的能量存储在设备中。在其余循环期间,能量返回到电源。

在主要具有电感载荷的系统中 - 通常具有许多电动机的工业设备 - 滞后电压用电容器组补偿。

三相电机的功率因数

电感器件如电动机或类似物所需的总功率包括

  • 主动(真实或真实)的电源(以千瓦测量,kW)
  • 无功功率 - 由磁化电流引起的非工作功率,操作装置所需的电流(以千瓦,Kvar测量)

三相电动机的功率因数可以表示为:

PF.=p / [(3)1/2你](2)

在哪里

PF.=功率因数

P =应用功率(W,Watts)

=电压(V)

一世=当前(A,AMPS)

- 或者:

P =(3)1/2你是pf.

=(3)1/2φ.(2B)

你,l和cosφ.通常在电机铭牌上引用。

典型的电动机电源因素

力量
(生命值)
速度
(rpm)
功率因数(COSφ.
卸下 1/4加载 1/2加载 3/4加载 满载
0 - 5 1800 0.15 - 0.20 0.5 - 0.6 0.72 0.82 0.84
5 - 20 1800 0.15 - 0.20 0.5 - 0.6 0.74 0.84 0.86
20 - 100. 1800 0.15 - 0.20 0.5 - 0.6 0.79 0.86 0.89
100 - 300 1800 0.15 - 0.20 0.5 - 0.6 0.81 0.88 0.91
  • 1 HP = 745.7 W.

由行业的功率因数

典型的未改善电源因素:

行业 功率因数
啤酒厂 75 - 80
水泥 75 - 80
化学 65 - 75.
电镀 65 - 75.
铸造厂 75 - 80
锻造 70 - 80
医院 75 - 80
制造业,机器 60 - 65.
制造业,油漆 65 - 70
金工 65 - 70
我的煤炭 65 - 80
办公室 80 - 90
油泵 40 - 60
塑料生产 75 - 80
冲压 60 - 70
钢厂 65 - 80
纺织品 35 - 60.

功率因数校正的好处

  • 降低电力账单 - 避免本型电力公司的低功率因数罚款
  • 增加系统容量 - 可以添加额外的负载而不会超载系统
  • 通过降低的线路损耗来改进系统操作特性 - 由于电流较少
  • 通过获得电压 - 过电压降的改进系统操作特性

用电容器功率因数校正

电容校正系数
功率因数改进(cosφ) 功率因数改进(cosφ)
1.0 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 0.92 0.91 0.90
0.50 1.73 1.59 1.53 1.48 1.44 1.40 1.37 1.34 1.30 1.28 1.25
0.55 1.52 1.38 1.32 1.28 1.23 1.19 1.16 1.12 1.09 1.06 1.04
0.60 1.33 1.19 1.13 1.08 1.04 1.01 0.97 0.94 0.91 0.88 0.85
0.65 1.17 1.03 0.97 0.92 0.88 0.84 0.81 0.77 0.74 0.71 0.69
0.70 1.02 0.88 0.81 0.77 0.73 0.69 0.66 0.62 0.59 0.56 0.54
0.75 0.88 0.74 0.67 0.63 0.58 0.55 0.52 0.49 0.45 0.43 0.40
0.80 0.75 0.61 0.54 0.50 0.46 0.42 0.39 0.35 0.32 0.29 0.27
0.85 0.62 0.48 0.42 0.37 0.33 0.29 0.26 0.22 0.19 0.16 0.14
0.90 0.48 0.34 0.28 0.23 0.19 0.16 0.12 0.09 0.06 0.02
0.91 0.45 0.31 0.25 0.21 0.16 0.13 0.09 0.06 0.02
0.92 0.43 0.28 0.22 0.18 0.13 0.10 0.06 0.03
0.93 0.40 0.25 0.19 0.15 0.10 0.07 0.03
0.94 0.36 0.22 0.16 0.11 0.07 0.04
0.95 0.33 0.18 0.12 0.08 0.04
0.96 0.29 0.15 0.09 0.04
0.97 0.25 0.11 0.05
0.98 0.20 0.06
0.99 0.14

用电容器功率因数校正

示例 - 用电容器提高功率因数

电动电动机电动机150 kW.在改进之前有功率因数cosφ= 0.75

改进后所需的功率因数cosφ= 0.96- 电容器校正因子是0.58

所需的KVAR容量可以计算为

C =(150 kW)0.58

=87.克瓦尔

用于T型框架NEMA B类电机的建议电容器额定值

建议尺寸的KVAR单元所需的校正感应电机到大约95%的功率因数。

感应电动机等级
(生命值)
标称电机速度(RPM)
3600. 1800 1200.
电容器等级
(kvar)
减少线电流
(%)
电容器等级
(kvar)
减少线电流
(%)
电容器等级
(kvar)
减少线电流
(%)
3. 1.5 14. 1.5 23. 2.5 28.
5. 2 14. 2.5 22. 3. 26.
7.5 2.5 14. 3. 20. 4. 21.
10. 4. 14. 4. 18. 5. 21.
15. 5. 12. 5. 18. 6. 20.
20. 6. 12. 6. 17. 7.5 19.
25. 7.5 12. 7.5 17. 8. 19.
30. 8. 11. 8. 16. 10. 19.
40 12. 12. 13. 15. 16. 19.
50. 15. 12. 18. 15. 20. 19.
60. 18. 12. 21. 14. 22.5 17.
75. 20. 12. 23. 14. 25. 15.
100. 22.5 11. 30. 14. 30. 12.
125. 25. 10. 36. 12. 35. 12.
150. 30. 10. 42. 12. 40 12.
200. 35. 10. 50. 11. 50. 10.
250. 40 11. 60. 10. 62.5 10.
300 45. 11. 68. 10. 75. 12.
350. 50. 12. 75. 8. 90. 12.
400. 75. 10. 80 8. 100. 12.
450. 80 8. 90. 8. 120. 10.
500. 100. 8. 120. 9. 150. 12.
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