功率因素的滞后与超前
功率因数分析
13.5功率因数分析大多数用电设备都是感性负载，如电动机、日光灯、变压器等。
它们在运行中电流总是滞后电压一个φ角，这个相位角影响重大，其电流有两个电流分量。
产生功率的电流或称工作电流，即通过设备能转换成有用功的电流，通常转换成热、光或机械能。
这些功率的单位为W。
磁化电流，即无功或非工作电流，用以产生电磁设备工作所需磁通的电流。
没有这种磁化电流，能量就不能通过变压器铁芯或穿越感应电动机的气隙传送能量。
无功功率的单位为Var(乏)。
有功电流与无功电流的矢量和为总电流，在已知电压为V时，有功功率、无功功率及视在功率与电流成正比，功率的相量图与电流的相量图相似。
13.5.1功率因数的定义(1)功率因数定义由于感性负载电流滞后电压φ角，所以功率计算时，需要把电流矢量投影到电压矢量方向上去(如果以电压矢量作为参考矢量)，因此出现一个COSφ，这个相位差角φ的余弦称为功率因数。
此值变化范围为0～1。
实用中，功率因数也可以定义为线路内有功功率与视在功率之比值称为功率因数。
COSφ＝P/S (13-1)根据功率三角形关系，功率因数也等于有功功率与视在功率夹角的余弦值。
所以有功功率等于视在功率乘功率因数。
(2)功率因数的超前与滞后功率因数是超前还是滞后，取决于有功功率与无功功率两者输送的方向。
如果输送方向相同，则在此点的功率因数为滞后；如果两个功率分量的输送方向相反，则在此基准点的功率因数为超前。
因电容器是一种无功功率源，所以其功率固数总是超前的。
感应电动机是滞后的功率因数，因其需要将有功功率与无功功率同时送入电动机（方向相同）。
过激同步电动机能供给系统无功功率。
有功功率分量送入电动机，而无功功率则送入系统（方向相反），所以功率因数是超前的。
在实际的电力系统中，即使系统中有一些超前功率因数的设备，如过激同步电动机等。
系统功率因数仍可能是滞后的。
(3)功率因数的大小根据负载的性质决定功率因数的大小，当负载为纯电阻时，电流和电压的相位差角为0°，所以COS=1；当负载为纯电感时，电流和电压的相位差角为90°，COSφ=0；当负载为纯电容时，电流和电压的相位差角也是90°，COSφ=0；而感性负载(相当于电阻和电感串联负载)，COSφ=0和1之间，见图(13-5)。
功率因数调整电费办法
功率因数调整电费办法标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-功率因数调整电费办法《电力系统和无功电力管理条例》中的『电力用户的功率因数及无功补偿设备的管理』第十二条规定：《用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到下列规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户功率因数为及以上；其他100kVA及以上电力用户和大、中型电力排灌站功率因数为及以上；销售和农业用户功率因数为及以上。
凡功率因数未达到上述规定的新用户，供电局可拒绝供电。
第十四条规定：《为调动用户改善电压，管好无功设备的积极性，对电力负荷不满足第十二条规定的电力用户，按国家批准的《功率因数调整电费办法》的有关规定进行功率因数考核和电费调整。
以为标准值的功率因数调整电费表如下：以为标准值的功率因数调整电费表如下：某用户变压器容量为S9-160kVA，采用低压计量，2004年5月份所消耗有功电量为25000kWH，无功电量为27000kVAH，试计算1、该用户当月的功率因素，及功率因互调整电费2、如该用户有功用电不变的情况下，加装电容后，功率因素提高到，计算该用户的功率因素调整电费为多少解：（一）、当月用户无功电量与有功电量的比值为(27000+无功变损3790)÷(25000+有功变损1036)=查表可知功率因素为,对照力率调整电费查对表得出调整百分数为+13%,即当月该用户的力率调整电费为电度电费总额乘以13%=25000××15%=元。
（二）、功率因素为时，查表得出调整百分数为－0。
75，即该用户的力率调整电费为：25000××%= —元（即奖励电费）。
1）.功率因素的计算：凡实行功率因素调整电费的用户，应装设无功电度表。
按每月实用有功电量和无功电量，计算月平均功率因素。
所谓功率因素就是有功功率与视在功率的比值，通俗地讲就是用电设备的实际出力与用电设备的容量的比值，又简称为力率。
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。
所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。
合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。
反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
一、按投切方式分类:1. 延时投切方式延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。
这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。
当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。
通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。
下面就功率因数型举例说明。
当这个物理量满足要求时，如cosΦ超前且>0.98，滞后且>0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。
当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且<0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。
当检测到超前信号如cosΦ<0.98,即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。
要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。
如果把延时时间整定为300s，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。
在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。
空载线路功率因数
空载线路功率因数
空载线路功率因数是指线路在没有负载的情况下，其功率因数的值。
它由线路电感和电容的比值决定。
计算公式：
功率因数 = cos(arctan(XL/XC))
其中：
•XL：线路电感
•XC：线路电容
在空载条件下，线路电感和电容并联，因此总电抗为：
XT = XL - XC
如果线路电感大于线路电容（即 XL > XC），则总电抗为正，功率因数滞后。
如果线路电感小于线路电容（即 XL < XC），则总电抗为负，功率因数超前。
典型值：
空载线路功率因数通常在 0.9 到 0.98 之间，具体值取决于线路的长度、电压和导
线尺寸。
影响因素：
影响空载线路功率因数的主要因素包括：
•线路长度：线路越长，电感越大，功率因数越小。
•线路电压：电压越高，电容越小，功率因数越小。
•导线尺寸：导线尺寸越大，电感越小，功率因数越大。
意义：
空载线路功率因数是一个重要的参数，因为它会影响线路的电压、电流和功率损耗。
低功率因数会导致电压下降、电流增加和功率因数罚款。
每日一题电气[精华]
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1、电机过热主要有哪几个原因？1.端盖温升高：轴承坏2.•中间热：电流大（1）定子扫膛；（2）负载过重；（3）电压过高或电压过低；（4）相电压220V的接成了380V。
3.•定子绝缘不良。
4.多次修理的电机，铁芯导磁率降低。
5.通风不好，风扇叶损坏。
6.周围环境温度高(包括从负载传导的热)。
7.起动时间过长。
8.连续频繁起动。
9.•电机功率配的小了。
10.转子断条。
11．定子缺相 .2、对本岗位变压器的运行维护（巡检）主要有哪些内容？1.根据控制盘上仪表指示，监视变压器的运行负荷情况（电压、电流、有功功率、无功功率），并按时抄录有关数据及温升。
2.按时对变压器的各部进行检查。
同时注意运行时，声音是否异常。
3.检查油位、油色情况及是否有漏油情况。
4.检查呼吸器内的硅胶吸湿情况。
5.检查变压器的进线、出线的接线端子的连接情况。
6.风扇是否正常。
7.运行环境是否符合要求（如防雨、防雷、附近有无杂物等）。
8.看保护装置是否正常，是否有掉牌。
3、运行中的电机应做哪些检查？1.电机的运行环境是否符合要求。
2.电机的开关、电缆、保护装置应齐全合格。
3.检查各固定螺丝是否有磨损松动现象。
4.电机附件（防雨罩、风扇等）是否齐全有效。
5.电动机外壳是否有可靠的保护接地（接零）。
6.听声音是否异常。
7.测温度（端盖、接线盒、机身）是否异常。
8.测电流是否正常（大小、平衡度等）。
4、导致电机烧毁的原因主要有哪些？1.电机自然老化，导致绝缘降低而烧毁。
1.电机长期过负荷运转，造成电机绝缘老化加速而烧毁。
2.电源电压过低。
3.电源缺相。
4.电机堵转。
5.运行环境不好（散热不好、无风扇，环境温度过高等） 6.轴承不好（轴承坏、缺油等）。
5、•一台7.5KW的普通电机应用多大的空气开关？多大接触器？多大的电缆（铝）？1.20A、25A的空气开关。
DZ5—25/330，In＝25A2.20A、25A的接触器。
CJ20—253.10平方电缆。
功率因数滞后和超前
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功率因数0.4滞后 -回复
功率因数0.4滞后-回复什么是功率因数？功率因数是衡量交流电路中有功功率和视在功率之间关系的参数。
在交流电路中，电流和电压不一定同相位，如果电流滞后于电压，就会导致有功功率降低，无效功率增加，从而影响电路的运行效率。
功率因数是指有功功率与视在功率之比。
具体计算公式为：功率因数（PF）= 有功功率（P）/ 视在功率（S）。
为什么功率因数为0.4滞后？滞后是指电流滞后于电压，使得电流波形相对于电压波形向后移动。
功率因数为0.4滞后意味着电流与电压之间的相位差为arccos(0.4)≈66.42。
当电路中存在电感元件，或存在容性元件导致电感时，就会出现功率因数滞后的情况。
滞后的功率因数在工业和商业电路中可能是正常现象，但过低的功率因数会导致电路效率下降，并给电力系统带来负面影响。
功率因数0.4滞后对电路和电力系统有何影响？功率因数0.4滞后的电路将面临以下几个方面的问题：1. 降低的有功功率：有功功率是电路中产生实际功效的功率，它与通过电路产生能量的速率成正比。
功率因数滞后导致有功功率下降，意味着电路内能量的利用效率降低。
2. 增加的无效功率：无效功率是电路中未能转化为有用功率的功率，即电路中不产生功效的功率。
功率因数滞后会导致无效功率的增加，这会使电路的运行效率降低。
3. 线路过载：功率因数滞后会使得电路中的电流增大，相对而言，视在功率保持不变。
这样电路中的线路将承受较大的电流负荷，可能导致线路过载。
4. 提高供电能力要求：由于功率因数滞后导致电路中的电流增大，电力系统需要提供更大的电流来满足电路需求。
这将增加电力系统的供电能力要求，可能需要更新、加强电力设备与电网。
如何改善功率因数0.4滞后的问题？为了改善功率因数为0.4滞后的问题，可以采取以下几种措施：1. 安装功率补偿设备：可以使用电力电子器件（如电容器、静止无功发生器等）来改善功率因数滞后的情况。
这些装置通过补偿无功功率，使得电路中有功功率和视在功率之间的比值得到提高。
输出功率因数0.8leading 08lagging
输出功率因数0.8leading 08lagging
输出功率因数是指电源输出电压与输出电流之间的相位差与电源输出功率的比值。
在电力系统中，功率因数是一个重要的参数，它反映了电源输出功率的有效利用率。
功率因数可以分为领先和滞后两种情况。
当输出电压的相位超前于输出电流的相位时，称为功率因数领先；当输出电压的相位滞后于输出电流的相位时，称为功率因数滞后。
在输出功率因数0.8领先的情况下，意味着电源输出电压的相位超前于输出电流的相位，此时电源的输出功率利用率较高。
而在输出功率因数0.8滞后的情况下，意味着电源输出电压的相位滞后于输出电流的相位，此时电源的输出功率利用率较低。
需要注意的是，不同的负载和电源特性会导致不同的功率因数。
因此，在实际应用中，需要根据具体的负载和电源特性来选择合适的功率因数控制策略，以提高电源的输出功率利用率。
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功率因素表显示的超前与滞后，反映了线路中电压电流的相位关系。
滞后，是常见的情况，表示电流的相位滞后于电压的相位，说明线路是感性的，以发电机类的负载为主。
超前，是少见的情况，表示电流相位超前电压相位，说明线路呈现容性，负载中电容过大，一般出现在电容补偿补过头了。
正常的负载少见容性的。
功率因素超前，通常会使电网出现不稳定现象，容易产生震荡，造成电网故障，故要尽量不免出现超前。
如果线路中没有容性负载，功率因素显示超前，通常是表计的接线有问题，否则就是表计坏了。
也可以简单地这样说，功率因数表显示超前，是本电气系统向供电电网输送无功电流；功率因数表显示滞后，是本电气系统从供电电网吸入无功电流。
同步发电机的功率因数
一·增加它的励磁电流，电动势E0就增大，同步发电机就会在过励状态下运行。
这时，同步发电机定子电流越前端电压（即为电容性），反电势-E0比较大，发电机从电网吸取容性电流和容性无功功率，或者说向电网发出感性电流和感性无功功率。
正好补偿了附近电感性负载的余姚，使整个电网的功率因数得到了提高。
二·减小同步发电机的励磁电流，-E0就减小，同步发电机就在欠励状态下运行。
这时同步发电机从电网吸收感性电流，对电网来说，就是增加了电感性负载，使负载需要的感性无功电流增加，降低了整个电网的功率因数。
因此同步发电机一般不在欠励状态下运行，是按照过励的运行条件设计的。
同步发电机的励磁电流不能过分加大，因为励磁电流太大会引起定子电流增大，定子和转子损耗都要增加，使电机的温升增加。
同步发电机接入电网后。
电网电压和频率是一定的，同步发电机从电网吸收的有功功率的大小由它所带动的负载大小决定的。
如果负载不变，调节发电机的励磁电流，就会使定子电流也发生变化。
同步发电机的功率因数是由励磁电流决定的。