無功功率
人氣:2741次發(fā)表時間:2013-01-04
無功功率(reactive power)
無功功率決不是無用功率,它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產生磁場,在二次線圈感應出電壓。因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。
在正常情況下,用電設備不但要從電源取得有功功率,同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求,用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場,那么這些用電設備就不能維持在額定情況下工作,用電設備的端電壓就要下降,從而影響用電設備的正常運行。
無功功率對供、用電也產生一定的不良影響,主要表現在:
(1)降低發(fā)電機有功功率的輸出。
(2)視在功率一定時,增加無功功率就要降低輸、變電設備的供電能力。
(3)電網內無功功率的流動會造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。
(4)系統(tǒng)缺乏無功功率時就會造成低功率因數運行和電壓下降,使電氣設備容量得不到充分發(fā)揮。
這樣大家就能看出來了,5噸車,實際上真正有用的只有3噸(有功功率),而另外2噸(無功功率)被載著在北京上海兩地來回跑卻沒有被用上,使得我們的運輸能力被大大浪費掉了。這也正是我們要減少無功功率的原因。
在電力網的運行中,功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度,我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小,視在功率將大部分用來供給有功功率,從而提高電能輸送的功率。
(2)變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%~15%,它的滿載無功功率約為空載時的1/3。因而,為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數,變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態(tài)。
(3)供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數造成很大的影響。
當供電電壓高于額定值的10%時,由于磁路飽和的影響,無功功率將增長得很快,據有關資料統(tǒng)計,當供電電壓為額定值的110%時,一般無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時,無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以,應當采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。
(1)合理使用電動機;
(2)提高異步電動機的檢修質量;
(3)采用同步電動機:同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小,而無功功率取決于轉子中的勵磁電流大小,在欠勵狀態(tài)時,定子繞組向電網"吸取"無功,在過勵狀態(tài)時,定子繞組向電網"送出"無功。因此,對于恒速長期運行的大型機構設備可以采用同步電動機作為動力。
異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流,使其呈同步電動機運行,這就是"異步電動機同步化"。
(4)合理選擇配變容量,改善配變的運行方式:對負載率比較低的配變,一般采取"撤、換、并、停"等方法,使其負載率提高到最佳值,從而改善電網的自然功率因數。
無功補償通常采用的方法主要有3種:低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。下面簡單介紹這3種補
償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優(yōu)缺點。
①同步發(fā)電機:
同步發(fā)電機是唯一的有功電源,同時又是最基本的無功電源,當其在額定狀態(tài)下運行時,可以發(fā)出無功功率:
Q=S×sinφ=P×tanφ
其中:Q、S、P、φ是相對應的無功功率、視在功率、有功功率和功率因數角。
發(fā)電機正常運行時,以滯后功率因數運行為主,向系統(tǒng)提供無功,但必要時,也可以減小勵磁電流,使功率因數超前,即所謂的"進相運行",以吸收系統(tǒng)多余的無功。
②同步調相機:
同步調相機是空載運行的同步電機,它能在欠勵或過勵的情況下向系統(tǒng)吸收或供出無功,裝有自勵裝置的同步電機能根據電壓平滑地調節(jié)輸入或輸出的無功功率,這是其優(yōu)點。但它的有功損耗大、運行維護復雜、響應速度慢,近年來已逐漸退出電網運行。
Q=ωCU2
其中:Q、U、Xc=1/ωC分別為無功功率、電壓、電容器容抗。
并聯電容器本身功耗很小,裝設靈活,節(jié)省投資;由它向系統(tǒng)提供無功可以改善功率因數,減少由發(fā)電機提供的無功功率。
與靜止無功補償器相比,靜止無功發(fā)生器響應速度更快,諧波電流更少,而且在系統(tǒng)電壓較低時仍能向系統(tǒng)注入較大的無功。
定義:在正弦電流電路中,復功率的虛部: ,且供給電感的無功功率為正值。
許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的,如配電變壓器、電動機等,它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率,因此,所謂的"無功"并不是"無用"的電功率,只不過它的功率并不轉化為機械能、熱能而已;因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外,還需要無功電源,兩者缺一不可。無功功率單位為乏(var)。
無功功率(reactive power)
在電網中,由電源供給負載的電功率有兩種:一種是有功功率,另一種是無功功率 。有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率,也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。比如:5.5kW的電動機就是把5.5kW的電力轉換為機械能,帶動水泵抽水或脫粒機脫粒;各種照明設備將電能轉換為光能,供人們生活和工作照明。無功功率比較抽象,它是用于電路內電場與磁場,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。比如40W的日光燈,除需40W有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來發(fā)光外,還需80var左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場用。由于它對外不做功,才被稱之為"無功"。無功功率概念的理解
無功功率的概念,[1]假如有一輛卡車從北京往上海運送貨物??ㄜ嚨暮硕ㄝd貨量為5噸??ㄜ嚢堰@5噸貨物從北京運到上海,這5噸貨物就相當于視在功率。到達上海后,把其中的3噸貨物卸下來給廣大的上海人民使用,這3噸貨物就相當于有功功率。然后又載著剩下的2噸貨物回北京,這2噸貨物就相當于無功功率。到達北京后,卡車又再裝上3噸貨物,把總共5噸貨物運到上海,然后同樣的卸下3噸,留2噸在車上回北京。無功功率與功率因數
在功率三角形中,有功功率P與視在功率S的比值,稱為功率因數cosφ,其計算公式為:Q=U×Isinφ,其中的φ指的是電壓和電流的相位差。
影響功率因數的主要因素
(1)大量的電感性設備,如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據有關的統(tǒng)計,在工礦企業(yè)所消耗的全部無功功率中,異步電動機的無功消耗占了60%~70%;而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60%~70%。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。設法提高系統(tǒng)自然功率因數
提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資,僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率,這是一種最經濟的提高功率因數的方法。無功補償
從發(fā)電機和高壓輸電線供給的無功功率,一般滿足不了負荷的需要,所以在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。無功功率