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供電局規定的功率因數

圖文 更新时间:2024-12-29 08:31:25
節電寶

網絡上出售的節電寶等類似産品,并非什麼新科技,而是早就流落在市場裡。雖說銷量并不算太高,但對它動過心的人,肯定不在少數▼

供電局規定的功率因數(功率因數低要被供電局罰款)1

那這種産品究竟有用嗎?是怎樣達到省電目的的呢?

其實,這種節電器的主要目的,或者說唯一作用,是提高電能的利用率。能達到省電目的嗎——看似可以。但家庭用電,所浪費的電能極少,幾乎可以将電能全部利用。因此,在家庭中使用節電器,效果十分不明顯。

為何這麼說?我們看一下商家對産品作用的描述即可▼

作用有三:1.就地補償;2.提升功率因數(圖中打錯字了,看來商家也不太懂);3.平衡電流。

懂電工的朋友從這三個作用可以聯想到一個非常常見的設備——電容補償櫃。事實也是如此,節電器就相當于一個小型的電容補償櫃。

功率因數

擁有變壓器的單位都深有體會,供電局隔三差五就會罰一次款,理由是“功率因數低”。這是為什麼呢?

供電局規定的功率因數(功率因數低要被供電局罰款)2

功率可以分為有功功率和無功功率,其中, 有功功率指的是電能直接轉化為我們需要的能量;無功功率指的是電動機在工作時,産生的磁場所消耗的電能。

有功功率很好理解,就是所有電器的銘牌上所标注的“額定功率”。無功功率是所有電動機都無法避免的一種損耗,它受到環境(如溫濕度)以及磨損程度的影響。

因此,一台電動機,實際的功率為有功功率 無功功率。功率的實際有效值,叫做視在功率。視在功率與有功功率、無功功率的關系,為直角三角形的關系,即視在功率²=有功功率² 無功功率²。

功率因數沒有實際意義和單位,僅僅是用來衡量電器用電效率的一個數值。它的定義公式為:功率因數=有功功率/視在功率,因此,功率因數越高,證明産品的做功效率越高;相反,功率因數越低,證明産品所做的無用功就越多。理想狀态下,功率因數為1。

因此,如果變壓器的功率因數過低,則證明變壓器以下回路内的設備,所做的無用功過高,對電能造成了浪費,因此供電局會對變壓器的管理單位進行罰款,這個罰款還有一個好聽的名字——力率電費。

那如何提高功率因數呢?就是上文說到的電容補償櫃。

電容補償櫃

供電局規定的功率因數(功率因數低要被供電局罰款)3

常見的異步電動機,可以看作是電感 電阻的等效電路。這樣一來,電路中的電壓和電流就會産生較大的相位差(為什麼?稍後解釋)。這樣就會造成電路中的功率因數降低。但如果并聯一個電容,則可以降低電路中的電流,提高功率因數。

首先我們要理解一下“相位差”這個名詞。純電阻電路中,I=U/R。也就是說,電壓和電流呈線性的正比關系——電壓一來,電流就産生了。這是最理想的狀态。但是我們現在的電路,在電阻的基礎上,又串聯了一個電感。

電感在工作時有一個特點——電壓加在電感兩端後,電感先将電能轉換為磁場能,之後才能繼續通電,在電感“充磁”的過程中,電路中沒有電流。換而言之,感性電路,電流要比純電阻電路滞後。這樣就産生了相位差——電壓來了,電流卻沒來。

為了抵消這種相位差, 人們找到了一個與電感工作狀态正好相反的元件——電容。電容在工作時,會先産生大電流,之後會慢慢減退,直至完全沒有電流,之後才能正常工作。将電容與電感并聯接在一起,參數選擇合适,幹路中的電流就會盡可能的保持與電壓同步。這種并聯電容的做法,就叫做“就地補償”。

本篇所述内容專業性較強,我盡量用白話複述清楚,不足之處,歡迎補充。

時間關系,評論區的内容我一般不看。如果有任何關于用電方面的疑問,歡迎私信我提問。

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