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并聯電容器提高功率因數原理

生活 更新时间:2024-08-22 13:34:22

為什麼并聯電容器可以提高功率因數,而串聯不行?
●對于低壓供電系統中無法确定線路中的感性負載的電感量,采用并聯方式為最佳選擇,并且容易采集電感負載的電感量,利用功率因數來自動調節補償電容器的容量大小達到補償的目的。此時,電感負載的端電壓與電容端電壓大小相等,相位相反,互相補償,電阻端 電壓等于電源電壓。

并聯電容器提高功率因數原理(為什麼并聯電容器可以提高功率因數)1


●首先得了解電容補償的原理:
在交流供電系統的電路中,電阻、電感、電容元件的電壓、電流的相位特點為在純電阻電路中,電流與電壓同相位;在純電容電路中電流超前電壓90°;在純電感電路中電流滞後電壓90°。在交流電路中,平均功率P=UIcosΦ,其中cosΦ稱為功率因數,也就是電壓U與電流I之間的餘弦。從物理意義上看,功率因數是有功功率UIcosΦ與視在功率UI的比值。說明在由電壓U與電流I的乘積所表達的視在功率中,究竟有多少是在電路中被消耗掉的。


●當功率與電壓為一定值時,并聯電容器補償,功率因數會提高,則需要的電流越小,如果采用串聯電容在電路中,電路無法連接在一起,不能夠補償。如果電路呈現電阻性負載,則無需補償,電流與電壓相位相同。另外,電容器串聯阻抗最小,電流最大:這時Z=R,則I=U/R。串聯諧振時電感(電容)端電壓與電源電壓的比值稱為品質因數Q,也等于感抗(或容抗)和電阻的比值。當Q>>1時,L和C上的電壓遠大于電源電壓(類似于共振),這稱為串聯諧振,這種方式的諧振常用于信号電壓的放大;但在供電電路中串聯諧振應該避免。
●功率因數指在交流電路中,電壓與電流之間的相位差φ的餘弦,用希臘字母cosφ表示。換一種通俗解釋即;功率因數是有功功率與無功功率之比,稱為功率因數;cosφ=P/S。常用的計算公式請看下圖所示

并聯電容器提高功率因數原理(為什麼并聯電容器可以提高功率因數)2


●從供電角度,理想的負載是P與S相等,功率因數cosφ為1。此時的供電設備的利用率為最高。

而在實際上是不可能的,隻有假設系統中的負荷,全部為電阻性才有這種可能。電路中的大多數用電負荷設備的性質都為電感性,這就造成系統總電流滞後電壓,使得在功率因數三角形中,無功Q邊加大,則功率因數降低,供電設備的效率下降。見下圖所示。

并聯電容器提高功率因數原理(為什麼并聯電容器可以提高功率因數)3


●功率三角形是一個直角三角形,用cosφ(即φ角的餘弦)來反映用電質量的高低,大量的感性負載使得在電力系統中,從發電一直到用電的電力設備沒有得到充分的應用,相當一部分電能,如果沒有采用電容補償,它将經過輸配電系統與用戶設統與用戶設備之間進行往返交換,白白浪費了。
●低壓供電系統中的電容電流與電感電流相位差為180°稱作互為反相,可以利用這一互補特性,在配電系統中并聯相應數量的電容器。用超前于電壓的無功容性電流抵消滞後于電壓的無功感性電流,使系統中的有功功率成分增加,cosφ得到提高利用率。

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