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    什么是功率因数

    2007-09-29 16:47:44  6006 次点击
       (1) 最基本回答 :拿设备作举例。例如:设备功率为100个单位,也就是说,有100个单位的功率输送到设备中 。然而,因大部分电器系统存在固有的无功损耗 ,只能使用70个单位的功率 。很不幸,虽然仅仅使用70个单位,却要付100个单位的费用 。在这个例子中,功率因数是0.7 (如果大部分设备的功率因数小于0.9时 ,将被罚款),这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等),又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。
       (2) 
    基本回答:每种电机系统均消耗两大功率,分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率 。功率因数越高 ,有用功与总功率间的比率便越高 ,系统运行则更有效率。
       (3) 
    高级回答:在感性负载电路中 ,电流波形峰值在电压波形峰值之后发生 。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低 ,两个波形峰值则分隔越大。保尔金能使两个峰值重新接近在一起 ,从而提高系统运行效率。

    功率因数是交流电路的重要技术数据之一 。功率因数的高低 ,对于电气设备的利用率和分析 、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。
    所谓功率因数 ,是指任意二端网络(与外界有二个接点的电路)两端电压U与其中电流I之间的位相差的余弦 。在二端网络中消耗的功率是指平均功率,也称为有功功率,它等于:P=UIcosΦ
       
    由此可以看出,电路中消耗的功率P,不仅取决于电压V与电流I的大小,还与功率因数有关 。而功率因数的大小,取决于电路中负载的性质 。对于电阻性负载 ,其电压与电流的位相差为0 ,因此,电路的功率因数最大();而纯电感电路,电压与电流的位相差为π/2,并且是电压超前电流;在纯电容电路中,电压与电流的位相差则为-(π/2),即电流超前电压 。在后两种电路中,功率因数都为0 。对于一般性负载的电路 ,功率因数就介于01之间 。
       
    一般来说 ,在二端网络中 ,提高用电器的功率因数有两方面的意义 ,一是可以减小输电线路上的功率损失;二是可以充分发挥电力设备(如发电机 、变压器等)的潜力 。因为用电器总是在一定电压U和一定有功功率P的条件下工作,由公式
                          I=P/UcosΦ
        
    可知 ,功率因数过低,就要用较大的电流来保障用电器正常工作,与此同时输电线路上输电电流增大 ,从而导致线路上焦耳热损耗增大。另,在输电线路的电阻上及电源的内组上的电压降,都与用电器中的电流成正比 ,增大电流必然增大在输电线路和电源内部的电压损失。因此,提高用电器的功率因数,可以减小输电电流 ,进而减小了输电线路上的功率损失 。
    提高功率因数 ,可以充分发挥电力设备的潜力,这也不难理解。因为任何电力设备,工作时总是在一定的额定电压和额定电流限度内。工作电压超过额定值,会威胁设备的绝缘性能;工作电流超过额定值 ,会使设备内部温度升得过高,从而降低了设备的使用寿命。对于电力设备,电压与电流额定值的乘积,称为这台设备的额定视在功率S额即
                          S
    额=UI
        
    也称它为设备的容量,对于发电机来说 ,这个容量就是发电机可能输出的最大功率 ,它标志着发电机的发电潜力,至于发电机实际输出多大功率 ,就跟用电器的功率因数有关,用电器消耗的功率为
                          P=S
    cosΦ
        
    功率因数高,表示有功功率占额定视在功率的比例大,发电机输出的电能被充分地利用了。例如,发电机的容量若为15000千伏安,当电力系统的功率因数由06提高到08时,就可以使发电机实际发电能力提高3000千瓦,这不正是发挥了发电机的潜力吗?设备的利用也更合理。从这个角度来讲,功率因数可以表示为有功功率与机在功率的比值 ,即
                          cos
    Φ=P/S
        
    如何提高功率因数,是电力工业中需要认真考虑的一个重要而又实际的问题。在平常遇到的电感性负载的电路中,例如日光灯电路,一般采用并联合适的电容器来提高整个电路的功率因数。至于如何提高电器设备本身的功率因数,在生产技术中有很多方法,但这是一个比较专门的问题,不在这里介绍了。

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