提高功率因数的意义和方法
提高功率因数的意义
一．提高功率因数的实际意义1．对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。
由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cosØ中的cosØ=1；但是当负载为干性或容性时，cosØ<1,发电机就得不到充分利用。
为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。
2．对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cosØ ，因为I=P./V/ cosØ，所以Pl=R*P./V/cosØ（V是负载端电压的有效值）。
由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cosØ会降低输电线上的功率损耗！在实际中，提高功率因数意味着：1) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。
2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。
例如：当cosØ=时的损耗是cosØ=1时的4倍。
3) 能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。
4) 可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。
5) 因发电机的发电容量的限定，故提高cosØ也就使发电机能多出有功功率。
在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。
在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，更好利用现有资源是我们解决燃眉之急的唯一办法。
而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。
二．提高功率因数的几种方法可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法：提高自然因数的方法：1). 恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。
提高功率因数的意义和方法
提高功率因数的意义和方法一、提高功率因数的意义1.充分利用供电设备的容量，使同样的供电设备为更多的用电器供电每个供电设备都有额定的容量，即视在功率S UI =。
供电设备输出的总功率S 中，一部分为有功功率cos P S ϕ=，另一部分为无功功率sin Q S ϕ=。
ϕcos 越小，电路中的有功功率cos P S ϕ=就越小，提高ϕcos 的值，可使同等容量的供电设备向用户提供更多的功率。
因此，提高供电设备的能量的利用率。
例(补1) 一台发电机的额定电压为220V ，输出的总功率为4400kV ·A 。
试求：（1）该发电机能带动多少个220V ，，ϕcos =的用电器正常工作（2）该发电机能带动多少个220V ，，ϕcos =的用电器正常工作解：(1)每台用电器占用电源的功率:11 4.48.8()cos 0.5N P S kV A ϕ===台台 该发电机能带动的电器个数:331440010500()8.810N S n S ⨯===⨯电源台台(2)每台用电器占用电源的功率:1 4.45.5()cos 0.8N P S kV A ϕ===台1台该发电机能带动的电器个数:331440010800()5.510N S n S ⨯===⨯电源台台 可见，功率因数从提高到，发电机正常供电的用电器的个数即从500个提高到800个，使同样的供电设备为更多的用电器供电，大大提高供电设备的能量利用率。
2.减少供电线路上的电压降和能量损耗我们知道，cos P IU ϕ=，/(cos )I P U ϕ=，故用电器的功率因数越低，则用电器从电源吸取的电流就越大，输电线路上的电压降和功率损耗就越大；用电器的功率因数越高，则用电器从电源吸取的电流就越小，输电线路上的电压降和功率损耗就越小。
故提高功率因数，能减少供电线路上的电压降能量损耗。
例(补2) 一台发电机以400V 的电压输给负载6kW 的电力，如果输电线总电阻为1Ω，试计算： (1).负载的功率因数从提高到时，输电线上的电压降可减小多少 (2).负载的功率因数从提高到时，输电线上一天可少损失多少电能解：(1)cos ϕ=时，输电线上的电流3161030()cos 4000.5P I A U ϕ⨯===⨯ 输电线上的电压降1130130()U I R V ∆==⨯=cos ϕ=时，输电线上的电流3261020()cos 4000.75P I A U ϕ⨯===⨯ 输电线上电压降减小的数值：12302010()U U U V ∆=∆-∆=-=(2) cos ϕ=时输电线上的电能损耗:2211301900()W I R W ==⨯=损cos ϕ=时输电线上的电能损耗:222201400()W I R W ==⨯=2损输电线上一天可少损失的电能(900400)2412000()12()W W h ∆=-⨯==度二、提高功率因数的方法1．合理选用电器设备及其运行方式a. 尽量减少变压器和电动机的浮装容量，减少大马拉小车现象；b. 调整负荷，提高设备的利用率，减少空载、轻载运行的设备；c. 对负载有变化且经常处于轻载运行状态的电动机，采用Y ∆—自动切换方式运行。
试述提高功率因数的意义和方法
试述提高功率因数的意义和方法
提高功率因数的意义及方法
功率因数是指在实际使用中，电动机从电网中消耗的有功功率与其额定有功功率之比。
功率因数低，则意味着电路中有过多的虚功率，电网中的负载更加不均衡，降低了系统的效率。
因此，提高功率因数具有重要的意义，可以降低电费和降低发电机的损耗，提高能效，减少电网的负荷不均衡，减少电压降，改善电网的稳定性，确保供电的安全可靠，是电力工程技术的重要内容。
提高功率因数的方法可以分为两种，一种是改善设备设计，另一种是使用专用设备。
针对前者，可以采用可调负载电容器、可调抗功率因数补偿装置、调压器等，以降低设备虚功率损耗，达到提高功率因数的目的。
针对后者，可以使用专用功率因数补偿设备，如电力电容器、抗功率因数补偿装置、调压器等，可以有效改善电力系统的功率因数，提高系统的能效。
总之，提高功率因数具有重要的意义，可以降低电费，降低发电机损耗，改善电网的稳定性，确保供电的安全可靠，为此可以采取改善设备设计和使用专用设备两种方法。
电力系统提高功率因数的必要性及其补偿途径
电力系统提高功率因数的必要性及其补偿途径摘要：功率因数是电力系统中的重要参数之一，它反映了电能利用的效率和质量。
本文介绍了提高功率因数的必要性和意义，并综述了常用的功率因数补偿途径，包括静态无功补偿、动态无功补偿和谐波滤波器等。
文章还分析了不同补偿途径的优缺点和适用范围，并提出了一些优化建议，为提高电力系统的功率因数提供了有益的参考。
关键词：功率因数、无功补偿、谐波滤波器、电力系统、效率电力系统中的功率因数是衡量电能利用效率和质量的重要参数，它的大小对电力系统的稳定运行和电能质量有着重要影响。
目前，电力系统中功率因数低下、无功功率浪费等问题已经引起了广泛的关注。
为了提高电力系统的功率因数，需要采取一些有效的补偿措施。
本文将综述常用的功率因数补偿途径，并分析其优缺点和适用范围，为提高电力系统的功率因数提供有益的参考。
1功率因数的概述1.1 功率因数的定义和计算方法功率因数（Power Factor，PF）是指电路中有用功与总功率之比，它反映了电能利用的效率和质量。
功率因数越高，表示电路中有用功占总功率的比例越大，电能利用效率越高。
功率因数的计算方法为PF=P/|S|，其中P表示有用功，|S|表示总功率，单位为无量纲。
1.2 功率因数的重要性和意义功率因数对电力系统的负荷特性、电能质量和能源利用效率都有着重要影响。
功率因数低下会引起电力系统电压降低、线路损耗增加、设备寿命缩短等问题，严重时还会引起电力系统的稳定性问题和电能质量问题。
提高功率因数可以降低电力系统的无功损耗，提高电网设备的运行效率，减少电网的能源消耗，降低电网的运行成本，从而达到节能减排的目的。
2静态无功补偿2.1 静态无功补偿的原理和分类静态无功补偿技术是一种通过电子器件实现的无功补偿技术。
它通过控制电容器和电感器的接入和切断，实现对电力系统的无功功率补偿。
静态无功补偿技术主要分为并联型、串联型和混联型等不同类型。
并联型静态无功补偿器主要由电容器和开关元件组成，它通过在电容器和电源之间并联接入电源电网，实现无功功率的补偿。
功率因数的重要性和提高功率因数的方法
功率因数的重要性和提高功率因数的方法功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示，我们可以用以下几项来介绍功率因数的重要性，及提高功率因数的方法。
1 有功功率和无功功率企业的用电设备大部分都用电磁感应原理来工作的，比如：变压器、电焊机、电磁感应式电动机等等，它们都是靠电能转化成电磁能再转化为电能或机械能来实现的能量转换，这样，用电设备就必须从电网上吸收两种能量，一部分能量用于做功，即前边提到得机械能或热能，这部分能量大部分是为了满足生产和生活的需要，称为有功功率。
另一部分能量用来产生交变磁场，它是变压器、电焊机或电感线圈形成能量转换和传输的介质，没有了磁场，就没有了传输能量的介质，从而使能量只能在电源或用电设备内部消耗，而不能对外传输，不能对外做功，这部分功率叫做无功功率。
无功，顾名思义就是无用功，其实它并不是没有用，没有它，任何能量都只能自己消耗，不能传输，然而它确实在能量转换的过程中没有转换成其它能量，所以叫作无功功率。
有功功率和无功功率都是电能运用所必须的，若有功功率不足，就不能满足用电负荷的需要，会将电网电压拉低，系统发电机的转速变慢，发电频率降低，影响用电质量，威胁发电厂和各用电设备的安全。
若无功功率不足，系统电压也会降低，电流将会升高，电机过流过热，会导致用电设备绝缘破坏，甚至烧毁。
2 功率因数功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示。
一个供电设备的供电容量通常是用视在功率表示，字面意思就是我们所能看到的功率，即表见功率，但不是真实功率，它的真实功率是由视在功率和功率因数的乘积决定的。
所以说功率因数是一个非常重要的供电指标，而视在功率是由有功功率的平方与无功功率的平方和，开跟号得到的。
视在功率确定后，有功功率分量高就称为功率因数高，有功功率分量低就称为功率因数低，有功功率和无功功率都是靠发电机发出的，然而用电设备所需要的功率会因设备的感性和容性不同而不同，当用电设备是感性时，用电设备的电压会超前电流90°;当用电设备是容性时，电流超前电压90°，两个分量将在一条直线上，但方向相反，用电设备中感性的居多，所以这就需要一个容性的负荷进行无功补偿了。
提高功率因数的意义和措施要点
第七章三相交流电路采用并联电容器的方法提高功率因数时，须注意以下几点：（1）并联电容器之后，对原感性负载的工作状态没有任何影响。
这里所谓的功率因数提高，是指包括电容器在内的整个电路的功率因数比单独的感性负载的功率因数提高了。
（2）线路电流的减小是电流的无功分量减小的结果，而电流的有功分量并没有改变。
第七章三相交流电路实际生产中，电力系统一般都采用低压集中补偿的方式。
第七章三相交流电路采用并联电容器补偿功率因数时，并不要求把功率因数提高到1，而是0.9以上就可以了。
因为若将功率因数提高到1，容易发生并联谐振，导致供电线路的损坏。
第七章三相交流电路课堂小结 1.提高功率因数的意义是：（1）充分利用电源设备的容量。
（2）减小输电线路上的能量损失。
2.提高功率因数的措施有：（1）提高用电设备本身的功率因数。
（2）在感性负载两端并联适当容量的电容器。
正弦交流电路中提高功率因数意义和方法
正弦交流电路中提高功率因数意义和方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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《电工技术》课件 提高功率因数的意义和方法
I P
U cos
二、提高功率因数的方法
1.方法:在感性负载上并联适当的电容器 用电设备的大多数都是异步电动机，它的等效电路相当于电阻、电感串联。可以用电容与之并联以提
高功率因数。
2.分析
并联电容前：总电流就是负载RL中的电流 ，功
cosL 0.6
tanL 1.33
将已知条件代求 t得an
tan 0.95
cos 0.72
功率因数的提高及有功功率的测量（1）
提高功率因数的意义和方法
一、提高功率因数的意义
1.提高电源设备的利用率
可以为同等容量供电系统的用户提供更多的有功功率，提高供电能力。
当电源 SN U一N定IN时，供给负载的有功功率
与功PN率 因SN数cos有关。
cos
2. 减小输电线路上的能量损耗 在一定的电压下、向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，线路电流越大，造成输电线
I P U cos
IC
U XC
U 1
UC
C
UC
U
P cos L
sin L
U
P cos
sin
U
C
P U
tan
L
tan
C
P U
2
tan L
tan
三、习题讲解
例题 已知单相交流电动机的功率为10kW，电压U为220V，功率因数 为0.6，接2在电压为 220V的工频 交流电路中。若在电动机两端并联250μF的电容，试求电路功率因数能提高到多少？ 解：本题是由已知电容值，计算电路的功率因数，直接根据推导公式进行计算，比较简单。
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提高功率因数的意义和方法提高功率因数的意义和方法1.功率因数在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感负载的电路功率因数都小于1。
功率因数是电力系统的一个重要的技术数据,功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数, 功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。
电能占企业成本的5％～30％，有些企业占得更高。
因此如何提高电能的利用率和使用效率，保证电能质量，是企业节能提效的重要手段。
绝大多数企业是用电动机作为机械的原动机，而电动机是感性负载，功率因数并不高，因此企业的能源消耗中无功能源消耗占了很大成份。
尽可能的减少无功能量的消耗，是企业节能的头等大事。
对于企业而言，供电损耗主要是电动机损耗、低压线路损耗、高压线路损耗和变压器损耗。
安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，这样线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。
电动机损耗（即效率）是电动机本身固有的，目前Y系列的电动机的效率一般都在85％～95％。
但电动机的功率因数将影响整个电网的效率。
用电系统装设无功补偿设备，提高功率因数，对于企业的降损节电、用电系统的安全可靠运行具有极为重要的意义2.影响功率因数的主要因素异步电动机和电力变压器。
异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成,改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率,它和负载率的大小无关。
因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。
供电电压。
当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般工厂的无功将增加35%左右，当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。
但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。
3.提高功率因数的意义⑴提高功率因数可以提高设备的利用率由于有功功率：P=UI COSφ,当U和I为定值时,P∞COSφ,这就是说在电源提供同样的视在功率UI情况下,有功功率P与功率因数COSφ的大小成正比。
我们知道,电源设备的容量都是根据额定电压UN和额定电流IN确定的,因此其额定视在功率为SN=UN IN。
它表示该设备允许输出的最大有功功率,换句话说,假如负载COSφ=1,P=UN IN COSφ=UN IN=SN,此时电源的容量全部转换成有功功率,因而电源设备得到充分利用。
如果COSφ< 1则电源能提供的功率为P=UN IN COSφ<SN且COSφ愈小,在同样UN IN下,提供的有功功率愈小,电源设备愈不能充分利用。
⑵提高功率因数可以减少线路损耗由有功功率计算式可推导出电流I = P/ UCOSφ,当U和P一定时,电流I与COSφ成反比,即I∞1/COSφ这就是说在电源输出同样的有功功率情况下,功率因数愈低,电流通过输电导线,在电线路上的功率损耗愈大,这就意味着输电线路上传电能的效率低。
⑶提高功率因数能改善供电质量线路上输送的有功功率为P=UI COSφ,若要求有功功率P一定和电压U不变时,则电流和功率因数COSφ成反比。
功率因数越低,说明线路上的无功功率越大,因而通过线路的电流I也越大,由于线路具有一定的阻抗,必然造成电压损失,使线路电压降低。
⑷提高功率因数可以减少企业电费支出为了促进用户提高功率因数,电力部门对工业用户规定了按照月平均功率因数调整电费的办法。
月平均功率因数的计算方法为：月平均功率因数=月有功电度/户月有功电度+月无功电度。
目前电价制度规定：功率因数低于0.85时,企业的全部电费相应增加,以示惩罚,，功率因数高于0.85者时企业的全部电费相应减少,以资奖励。
由下表可见,提高功率因数减少了企业电费支出,即降低了产品制造成本。
减收电费增收电费实际功率因数月电费减少％实际功率因数月电费增加％实际功率因数月电费增加％0.85 0.0 0.84 0.5 0.70 7.5 0.86 0.1 0.83 1.0 0.69 8.0 0.87 0.2 0.82 1.5 0.68 8.5 0.88 0.3 0.81 2.0 0.67 9.0 0.89 0.4 0.80 2.5 0.66 9.5 0.90 0.5 0.79 3.0 0.65 10.0 0.91 0.65 0.78 3.5 0.64 11.00.92 0.80 0.77 4.0 0.63 12.0 0.93 0.95 0.76 4.5 0.62 13.00.94~1.00 1.10 0.75 5.0 0.61 14.0 0.74 5.5 0.60 15.0 0.73 6.0 功率因数自0.59及以下，每降低0.01电费增加2％0.72 6.50.71 7.04.提高负载功率因数的方法4.1提高自然功率因数的方法提高自然功率因数，就是不添置任何补偿装置，采取措施来减少供电系统中无功功率的需要量。
它不需增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。
在不进行任何人工补偿之前，首先从提高自然功率因数着手，能收到既节电又减少开支的效果。
其主要有：（1）正确选用异步电动机的型号与容量合理使用电动机；选择电动机既要注意机械性能,又要考虑电器指标。
若电动机长期处于低负载下运行,既增大功率损耗,又使功率因数和效率都显著恶化。
故从节约电能和提高功率因数的观点出发,必须正确的合理的选择电动机的容量。
提高异步电动机的检修质量。
异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数。
只要调节电机的励磁电流,使其处于过激状态,就可以使同步电机向电网“送出”无功功率,减少电网输送给企业的无功功率,从而提高企业的功率因数。
异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流,使其呈同步电动机运行,这就是“异步电动机同步化”。
调节电机的直流励磁电流,使其呈过激状态,即能向电网输出无功,从而达到提高低压网功率因数的目的。
合理选择配变容量,改善配变的运行方式。
对负载率比较低的配变,一般采取“撤、换、并、停”等方法,使其负载率提高到最佳值,从而改善电网的自然功率因数。
正确选用异步电动机, 使其额定容量与所带负载相配合, 对于改善功率因数是十分重要的。
在选型方面, 要注意选用节能型, 淘汰高能耗的电动机,并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调速等方面的具体要求, 选用不同的型号。
电动机的效率η与功率因数cosϕ是反映电动机经济运行水平的主要标,都与负载率β有密切关系。
GB/ T 12497- 90 对三相异步电机三个运行区域规定如下:当负载率β在70% - 100% 之间时, 为经济运行区；当40%≤β≤70% 时, 为一般运行区；当β< 40% 时, 为非经济运行区。
因此要防止“大马拉小车”,减少负载的无功消耗,使其尽可能在满载下运行,达到提高自然功率因数的目的。
（2）根据负荷选用相匹配的变压器。
电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关, 而且与负荷率有关,若变压器满载运行, 一次侧功率因数仅比二次侧降低约3 - 5%；若变压器轻载运行, 当负荷小于0.6时, 一次侧功率因数就显著下降, 下降达11 - 18%, 所以电力变压器的负荷率在0.6以上运行时才较经济, 一般应在60% - 70% 比较合适。
为了充分利用设备和提高功率因数, 电力变压器一般不宜作轻载运行。
当电力变压器负荷率小于30%时, 应当更换成容量较小的变压器。
根据变压器的最佳负载系数合理选用变压器，将变压器进行更换及调整，在负载小的时候切除部分变压器，这样可以减少无功功率的需求量，使自然功率因数得到提高。
（3）保证电动机的检修质量。
异步电动机定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功功率的主要因素。
当定转子间气隙增大或定子线圈减少时都会使励磁电流增大,从而增加向电网吸收的无功功率而使功率因数降低,因此要提高检修质量,保证电动机的结构参数和性能参数。
（4）对于容量较大且又不需要调速的电动机,应尽量选用同步电动机。
通过调节励磁电流处于过励状态,使其功率因数cos 的相位角变为超前(即成为感性负载),这样同步电动机不仅不会吸收无功功率,而且还可向电网输出无功功率,以补偿其他感性负载的无功功率要求,达到提高功率因数的目的。
通常对低速、恒速且长期连续工作的容量较大的电动机，宜采用同步电动机组,如轧钢的电动机组、球磨机、空压机、鼓风机、水泵等设备。
这些设备采用同步电动机为原动机时，其容量一般在250KW 以上环境与启动条件均能满足同步电动机的要求，而且停歇时间较少，因此对改善功率因数能起很大作用。
4.2功率因数的人工补偿人工补偿又称无功补偿,主要方法是在负载附近装设一些能够提供无功功率的设备,使无功功率就地得到补偿,从而有效地提高功率因数。
最常用的方法是采用电力电容器补偿无功,即在感性负载上并联电容器。
其电路图和相量图如下图所示。
C1iciR+ L_iu ϕ 1ϕ c.I.U 1..I（a ）（b ）图1电容器与电感性负载并联以提高功率因数（a ）电路图 （b ）相量图并联电容器以后，电感性负载的电流 122L UI R X =+ 和功率因数122cos LRR X ϕ=+压u 和线路电流i 之间的相位差ϕ变小了，即cos ϕ变大了。
这里我们所讲的提高功率因数，是指提高电源或电网的功率因数，而不是指提高某个电感性负载的功率因数。
在电感性负载上并联了电容器以后，减少了电源与负载之间的能量互换。
这时电感性负载所需的无功功率，大部分或全部都是就地供给（有电容器供给），就是说能量的互换现在主要或完全发生在电感性负载与电容器之间，因而使发动机容量得到充分利用。
其次，由相量图可见，并联电容器以后线路电流也减少了（电流相量相加），因而减小了功率损耗。
对于采用并联电容器进行无功补偿，按其在供电系统中安装的位置来分，可分为集中补偿、分组补偿和就地补偿三种。
（1）集中补偿：即在高、低压配电所内设置若干组电容器组，电容器接在配电母线上，补偿该配电所供电范围内的无功功率，并使总功率因数达到所规定的值以上。
如果电容器组容量较大，可采用电容器柜，如果企业配电容量大，需大量采用电容器进行无功补偿，则另外建造电容器室。
（2）分组补偿：有的企业小功率异步电动机较少，不可能都装无功就地补偿器。