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正弦交流电的负载,功率因数越接近1越好吗?

 电力资料库 2020-06-17

站在需求的角度看,当然功率因素为1是最理想的,电能就能够全部转化为机械能、热能等,这就是我们想要的!实际中除了阻性负载之外,其余的容性负载和感性负载的功率因素都是小于1的。

在功率三角形中,功率因素cosΦ=P/S,即为有功功率与视在功率之比,而视在功率S=√ ̄P2+Q2。由此可见,当有功功率为定值时,减少无功功率Q,功率因素cosΦ便能提高。当有功功率为定值,无功功率减少到零,功率因素达到1。因此可以看的出,功率因素越高,用电设备的无功功率需要量不断减少,现在我们使用的角度看,用电设备需要的无功功率越少,对我们而言越有利,实际上绝对不可行的。

在我们生活中,很多用电设备都是用交流电的,而且这些用电设备中很多都是根据电磁感应原理工作的,比如我们常看到的电动机、变压器等,这些用电设备必须要有一定的无功功率需求量,否则就无法建立交变磁场及感应磁通,从而无法进行能量传递与转换。可想而知,我们最求高功率因素,想获得最大的利益,把它们需要建立交变磁场及感应磁通的电功率一味的减小,所以它们也会“罢工”,最终得不到我们想要的机械能等。

像容性负载及感性负载自己需要的电功率,称之为无功功率。无功功率并不是没有用的电功率,只是无功功率转化的不是我们需要的机械能、热能、光能等而是被用电设备自己用了,比如感性负载要的无功功率是用来建立交变磁场和感应磁通了,只有建立交变磁场和感应磁通,才能进行对我们有用的能量传递与转换。

题目说的,功率因素越小当然有好处。比如电机这类感性负载,要是功率因素太小了,那么电机的转子和定子之间的磁性变弱,那就无法提供很好的机械能了,因此它的有效利用率会大打折扣。

现在用电设备非常多,很多感性负载和容性负载也普遍,必定会导致电网的无功功率需求量越来越大。想提高电网的功率因素也只能通过无功功率补偿。无功补偿简单的说就是为需要无功功率的用电设备提供必要的无功功率,尽可能的不让它们多消耗无功功率,以此来提高功率因素,降低能耗来改善电网电压供电质量。因此不管对供电企业还是用户,功率因素提高到一定值时,电压合格率也就提高了,带来的经济效益和社会效益都是非常可观的。

当然是越接近1越好。

电路负载包括阻性负载、感性负载还有容性负载。

阻性负载功率因数=1

因此没必要对这类电器展开讨论。比如白炽灯、烘干机、PTC取暖器、电吹风、电热水器等等这些都属于阻性负载。

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感性负载功率因数根据电感量大小<1

居民家感性负载最多。微波炉、冰箱、洗衣机、空调、搅拌机等等,可以说能转的几乎都是感性负载。所以大多家庭用电的功率因数都是不到1的。

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容性负载功率因数根据电容量大小>1

居民家容性负载其实也很多,但一般家庭不会有专用的电容类电器,比如电容点焊机。这些电容往往出现在电子产品内,比如LED灯、电视机、电脑等带开关电源的设备内,这些电容又都在整流桥后端,不会对电网产生直接作用,而开关电源本身也是感性负载(会产生高频干扰)。家中明确能对电网产生作用的电容产品估计只有洗衣机电风扇等电机类的了,但这几样同时也是感性负载。有规定拉低功率因数的产品要将拉低部分补回去,所以开关电源前都装有安规电容,共模线圈前后各一个,这两个X电容除抑制差模、共模干扰外同时具有提高功率因数的作用,所以没必要再去买所谓的节电器,规定损失多少补回多少,现在很多设计员都不知道X电容容量应该怎么计算。

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电容与电感均为储能器件,这里为方便理解就不讲什么超前滞后这些定义。电容就像电池,进入电网后会改变正弦波的宽度,而感性负载会改变正弦波的波形产生畸变。


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50Hz正弦波是我国的供电方式,我们使用电器很多都需要降压使用,比如手机充电器等等。传统的降压方式是铁芯变压器,这类电压适配器的铁芯需要在正弦波等于零时迅速失磁(矫顽力),在峰值时要快速饱和以达到最佳输出效率。

所以,如果功率因数大于1时,正弦波变宽就会造成正负半周交换时增大能耗,小于1时波形畸变就会降低输出功率,当然也可能增大能耗,因为这个畸变不会规则的变化。

如上,大概就这么个意思,理解下就好,实际情况还要复杂些。为保证各类家电都能正常使用,所以功率因数越接近1,电器的使用效率就会越高。否则就会花了电钱,没得到效果,甚至造成电器的损坏。也不建议不知道功率因数实际情况下就乱补电容,得不偿失。

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