談提高電路的功率因數

摘 要：本文根據功率因數的特性，主要討論了提高電路功率因數的原因、方法及注意事項。

關鍵詞： 電路；功率因數；原因；方法；注意事項

功率因數是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S，在純電阻電路中，功率因數cosΦ=1，表示電源發出的電能全部被負載所消耗利用；在感性電路中，功率因數cosΦ＜1，則表示電源發出的電能只有一部分被負載所消耗利用，另一部分電能則在電源和負載之間不停地進行能量的交換。功率因數直接反映了交流電路中負載消耗電能的情況，是供用電的一項重要指標，功率因數低于0.7時，供電局將不予供電。本文針對提高電路的功率因數談一些看法。

一、提高電路功率因數的原因

電力系統的負載大多為感性負載，這使得負載工作時電路的功率因數會比較低，將對電力系統造成極其不利的影響。功率因數過低，電源設備的容量就不能充分利用。像發動機或變壓器這樣的供配電設備在運行時不能超過其額定電壓和額定電流的數值，也就是電源的視在功率有一個確定的值，S=UeIe。在這種情況下，電路的功率因數越低，根據P=S·cosΦ=UeIe cosΦ，發動機發出的被負載所消耗的有功功率就越小，電源設備的利用率就越低。例如：某用戶所需要的有功功率為100kW，當功率因數為0.5時，需220kVA的變壓器；如果將功率因數提高到0.9，變壓器的容量只要稍大于110kVA就可以了。提高電路的功率因數，可以使電源設備的容量得到充分利用，使同等容量的供電設備可以向用戶提供更多的有功功率。功率因數過低，線路上將引起較大的電壓降和功率損失。從公式P=UIcosΦ可知，當要求輸送的電壓U和有功功率P一定時，功率因數越低，線路的電流I就越大。由于輸電線路本身具有一定的阻抗，因此就使得線路的電壓降將會越大，這不僅會造成線路上白白消耗更多的電能，而且會使負載的端電壓隨之減小，這將影響用戶端負載的正常工作。提高電路的功率因數，可以減小線路上的電壓降和功率損失，改善供電質量。綜上所述，提高電路的功率因數就能提高供電設備的利用率和電路的輸電效率，因此，提高

電路的功率因數是必要的。

二、提高電路功率因數的方法

提高功率因數的途徑主要在于如何減小電力系統中各個部分所需的無功功率，特別是減小負載取用的無功功率。提高用電設備的自然功率因數，合理選擇電動機的型號與容量，使其額定容量與所帶負載相配合，使其接近滿載運行；根據負載正確選擇變壓器的容量，提高變壓器的負荷率，變壓器的負荷率越低，功率因數越差；合理安排和調整工藝流程，改善電氣設備的運行方式，限制電焊機和機床電動機空載運行。也就是說，要合理選擇變壓器和電動機的種類，避免出現“大馬拉小車”的現象。

人為改善功率因數的方法：采用提高自然功率因數措施后，仍達不到電業部門規定的標準時，必須采用補償裝置提供無功功率，以改善電路的功率因數。常采用的方法是并聯電容補償法，即在電動機、變壓器等感性負載的兩端并聯合適的電容器來提高電路的功率因數。

在圖1中，R和L為等效的感性負載，C為補償電容器。在開關S閉合(即感性負載兩端并聯電容器)前，電路中的總電流為I，在開關S閉合(即感性負載兩端并聯電容器)后，

電路中的總電流為I'，通過做矢量圖2發

現:I' 比I減小了，并且功率因數角從ф減

小到?準'，從而使電路的功率因數得到提高。

人為提高電路功率因數的兩個注意事項：（1）不能采用串聯電容的方法來提高電路的功率因數。采用并聯電容補償法來提高電路的功率因數，能保證負載兩端的工作電壓、負載的電流不發生改變。如果采用串聯電容的方法，同樣可以達到提高電路功率因數的目的，但感性負載兩端的工作電壓也將改變，所以在實際電路中不能采用串聯電容的方法來提高電路的功率因數。（2）補償后仍使整個電路呈感性。實際生產中，感性負載兩端并聯電容補償后，電路的功率因數并不追求為1或非常接近于1，而使整個電路呈感性。實際證明，如果電路的功率因數越接近于1，所需的電容就越大，這樣就要大大地增加設備的投資，一般在工程上是通過經濟和技術的比較，把功率因數提高到適當的數值即可。

參考文獻：

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(鄭州市技師學院