提高单相电动机功率因数方法研究
电机功率因数
电机功率因数引言电机功率因数是衡量电机运行效率和能源利用效率的一项重要指标。
在工业生产中，电机广泛应用于各种设备和系统中，因此电机功率因数的提高对工业生产具有重要的意义。
本文将从电机功率因数的定义、计算方法和提高电机功率因数的措施等方面进行介绍，旨在帮助读者了解电机功率因数以及如何提高电机功率因数。
电机功率因数的定义电机功率因数是指电机消耗和输入的有功功率之比，常用符号为PF(power factor)。
在交流电动机中，电机功率因数是指电机输出所需有功功率与电机输入所需视在功率之比。
功率因数是一个介于0和1之间的数值，如果功率因数接近1，说明电机能够有效利用输入的电能，反之，如果功率因数接近0，则说明电机存在较大的无功功率损耗。
电机功率因数的计算方法电机功率因数的计算方法可以通过测量电机的有功功率和视在功率来获得。
常用的计算方法有以下两种：1.直接测量法：通过使用功率因数仪或功率因数表来测量电机的有功功率和视在功率，然后将有功功率除以视在功率，即可得到电机的功率因数。
电机功率因数 = 有功功率 / 视在功率2.间接计算法：通过测量电机的电流和电压来计算电机的有功功率和视在功率，然后再进行计算得到电机功率因数。
电机有功功率 = 电流 × 电压 × 功率因数电机视在功率 = 电流 × 电压电机功率因数 = 电机有功功率 / 电机视在功率提高电机功率因数的措施为了提高电机功率因数并降低无功功率损耗，可以采取以下几项措施：1.定期进行功率因数检测：定期使用功率因数仪或功率因数表来测量电机的功率因数，及时发现功率因数过低的问题，以便采取相应的措施进行调整。
2.增加电容器：通过在电机电路中并联连接适当容量的电容器，可以提高电路的功率因数，减少电机的无功功率损耗。
3.优化电机的运行方式：在设计和使用电机时，合理选择电机的额定功率和运行参数，尽量避免电机过载或长时间低负载运行，以提高电机的功率因数。
提高电动机电路功率因数的方法
作者简 介： 施树春（９７ ）男 ， １５一 ， 甘肃兰州人 ， 兰州城市学 院培 黎工程技 术学院副教授 ． 主要从事电子工学的教学和研究工作．
３ ５
第１ ３卷第 ２ ２０ ） 期（０ ８ 功率因数为 ｃ 。 —Ｆ 。 ＝
施树春
李勇英 ： 提高电动机 电路功率 因数的方法
Ｖ １ ３Ｎ ．（０ ８ ｏ １ ｏ ２ ０ ） ． ２
是在实际 中将 电容器直接接在用 电设备附近．
ＶＲ＋
当并联上电容 Ｃ ， 后 ｊ 电压及感性负 载的参数 均未改变 ， 和
适合 用于低压 网络 ， 优点是补偿效 果好 ， 缺点是 电容器 利用率低． ２ 分组补偿． ． 即将电容器组分组安装在车间配电室或变电 所各分路出线上 ， 它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除，
也就是在实际中将电容器分别安装在各车间配电盘的母线 Ｅ ．
但是电压屿 线路总电流的相位差减小到 ． 因为ｊ — ｃ 一＝ ＝
— —
Ｌ
ｊＣ ∞
ｊ Ｃ １故 ， ｊ ｊ ， ｔ ［， ＝ 肚＋ 。 相量 图如 图图 ｌｂ 所示 ． ｏ （） 由相量 图可见 ，
优点是 电容器利用率较高且 补偿效果也较理想 （ 比较折
Ｓ—－ ＿ 视在功率 ， Ｖ ｜ Ｕ Ｋ Ａ； Ｓ ／ ＝ Ｃ 一 用电设备 的额定 电压 ； 『 ＿
卜—一 用电设备 的运行 电流
（） ３ （） ４
（） ５
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 能提高企业 用 电设 备的利用率 ， 分发挥 企业 的设 充
动机 电 路也 有提 高功率 的问题． 本文在提 高电动机 电路功率 因数方 面做 了一些探 索 。 并且取得预期的效果． 关键词 ： 异步电动机 ； 率因数 ； 工补偿装 置 ； 功 人 电能损耗
电力系统中的功率因数校正方法研究
电力系统中的功率因数校正方法研究在电力系统中，功率因数是一个非常重要的参数。
功率因数是指电流和电压之间的相角差值的余弦值，它反映了电源的有效功率和视在功率之间的比例关系。
功率因数的大小直接影响到系统的效率和能源利用率。
一个高功率因数可以减少电流的损耗和能源的浪费，同时也可以提高系统的稳定性。
因此，对于电力系统来说，如何进行功率因数校正是一个非常重要的问题。
传统的功率因数校正方法主要包括电容器补偿、感性负载接入和主动功率因数校正。
这些方法各有优劣，下面我们将对它们进行分析和比较。
首先，电容器补偿是一种常见的功率因数校正方法。
它通过接入适量的电容器来补偿感性负载的功率因数。
这种方法操作简单，成本相对较低。
然而，电容器补偿存在一些问题。
一方面，电容器的容量需要根据感性负载的功率因数进行选择，容量选择不当会导致系统过补偿或欠补偿，影响系统的性能。
另一方面，电容器需要占用一定的空间，并且需要进行定期维护和更换，增加了系统的管理成本。
其次，感性负载接入是另一种功率因数校正方法。
当系统中存在感性负载时，可以通过接入一定量的感性负载来提高功率因数。
这种方法操作相对简单，成本也较低。
然而，感性负载接入也存在一些问题。
一方面，接入感性负载会增加系统的电流，导致线路的损耗增加和电源的负荷增加，影响系统的效率。
另一方面，感性负载不易控制，需要根据实际情况进行调整，增加了系统的管理难度。
最后，主动功率因数校正是一种较为先进的功率因数校正方法。
主动功率因数校正利用电力电子技术，通过对电流和电压进行实时检测和调整，使电力系统的功率因数始终保持在一个合理的范围内。
这种方法操作灵活，可以实时监测和调整功率因数，保持系统的稳定性和高效性。
然而，主动功率因数校正也存在一些问题。
一方面，主动功率因数校正需要较高的技术和设备投资，成本相对较高。
另一方面，主动功率因数校正对系统的稳定性要求较高，需要进行复杂的系统分析和设计。
综上所述，电力系统中的功率因数校正方法有电容器补偿、感性负载接入和主动功率因数校正等。
提高电机功率因数的常用方法
提高电机功率因数的常用方法嘿，你问提高电机功率因数的常用方法啊？这提高电机功率因数可有不少招儿呢。
一个办法呢，就是合理选择电机。
就像你买鞋子得选合脚的一样，选电机也得选合适的。
不能选功率太大的，那浪费资源；也不能选太小的，不够用。
要根据实际需求来选，这样电机在运行的时候就能更高效，功率因数也会高一些。
比如说，要是你就用电机带动一个小风扇，你选个特别大的电机，那肯定不合适嘛。
还有啊，可以给电机安装电容器。
这电容器就像个小助手，能帮电机提高功率因数。
它可以补偿电机运行时需要的无功功率，让电机更省电。
就像你干活累了，有人给你递杯水，让你更有劲儿。
安装电容器的时候要注意选合适的容量，不能随便装一个。
另外呢，优化电机的运行方式也很重要。
比如说，避免电机长时间空载运行。
要是电机空转着，啥也不干，那不是浪费电嘛。
就像你开车一直空踩油门，那多费油啊。
还有，尽量让电机在额定负载附近运行，这样效率高，功率因数也高。
再者，保持电机的良好状态也能提高功率因数。
要是电机脏兮兮的，或者有故障，那肯定运行不好。
要经常给电机做清洁，检查有没有问题，及时维修。
就像你要保养好自己的身体，才能更有精神干活。
举个例子哈，我有个朋友开了个小工厂。
他们厂里有很多电机，一开始功率因数不高，电费可高了。
后来他们听了别人的建议，合理选择了电机，给一些电机安装了电容器，还优化了电机的运行方式。
结果呢，电费降了不少，功率因数也提高了。
他们可高兴了，说这都是他们用心管理的结果。
总之呢，提高电机功率因数的常用方法有合理选择电机、安装电容器、优化运行方式、保持良好状态等。
功率因数的提高实验报告数据
功率因数的提高实验报告数据
本次实验旨在探究影响电机功率因数的因素，观察不同变位、电压调节等方法对功率
因数的影响。
实验装置为电动机模拟系统，其由上游高压发电机、起动系统和低压供电电机组成，
可以通过控制上游高压发电机频率调节电压，使用起动系统控制电机变位。
实验结果表明，当变位率从3/4位置（低变位）至2/2位置（高变位）时，功率因数
由0.7提升至0.9左右，表明变位调节可以有效改善电机的功率因数；而电压调节率从
380V至420V时，功率因数从0.81降至0.71，表明增加电压会降低电机的功率因数。
实验数据还表明，在变位及电压调节率变化时，运行效率也会相应变化，当变位率增
加时，运行效率会随之提高；而当电压调节率增加时，运行效率会降低。
此外，实验还发现，当电机运行于低变位且高电压状态时，功率因数最高可达到0.93，这也符合经典电机原理：处于低变位及高电压条件下，电机的功率因数最高。
总之，本次实验可以有效地探讨影响电机功率因数的因素，并验证电机受到变位和电
压干扰时功率因数的变化规律。
今后，可以深入实验，以进一步促进电机的功率因数提高。
电路实验文档实验十功率因数的提高
实验十 功率因数的提高一、实验目的1.了解日光灯结构和工作原理；2.学习提高功率因数的方法；3.了解输电线线路损耗情况，理解提高功率因数的意义。
二、实验原理与说明1.正弦电流电路中，不含独立电源的二端网络消耗或吸收的有功功率P=UI cos ϕ,cos ϕ称为功率因数，ϕ为关联参考方向下二端网络端口电压与电流之间的相位差。
2.在工业用户中，一般感性负载很多，如电动机、变压器等，其功率因数较低。
当负载的端电压一定时，功率因数越低，输电线路上的电流越大，导线上的压降也越大，由此导致电能损耗增加，传输效率降低，发电设备的容量得不到充分的利用。
从经济效益来说，这也是一个损失。
因此，应该设法提高负载端的功率因数。
通常是在负载端并联电容器，这样流过电容器中的容性电流补偿原负载中的感性电流，此时负载消耗的有功功率不变，且随着负载端功率因数的提高，输电线路上的总电流减小，线路损耗降低，因此提高了电源设备的利用率和传输效率。
电路见图10-1。
3.图10—2是供电线路图，在工频下，当传输距离不长、电压不高时，线路阻抗1Z 可以看成是电阻R 1和感抗X 1相串联的结果。
若输电线的始端(供电端)电压为U 1，终端(负载端)电压为U 2，负载阻抗和负载功率分别为()222Z =R +jX 和P 2，负载端功率因数为2=cos λϕ，则线路上的电流为222P I U cos ϕ＝线路上的电压降为12U U -U ∆=输电功率为22221221P P P P P P P I R η∆===++ 式中，P 1为输电线始端测得的功率，P ∆为线路上的损耗功率。
实验时，可以用一个具有较小电阻的元件模拟输电线路阻抗，用日光灯模拟负载阻抗Z 2，研究在负载端并联电容器改变负载端功率因数时，输电线路上电压降和功率损耗情况以及对输电线路传输效率的影响。
图10-1 图10-2 负载的功率因数可以用三表法测U 、I 、P 以后，再按公式P=cos =UIλϕ计算得到，也可以直接用功率因数表或相位表测出。
《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。
提高功率因数的串联电容法研究
L eq = 0. 046 1 H R eq = 4. 30Ω
L eq = 0. 046 8 H R eq = 6. 52Ω
L eq = 0. 049 7 H
串联电容法 启动电流
并联电容法 启动电流
I1 = IN = 10. 60 A I2 = IN = 10. 13 A
1 减小电容量
图 1为串联电容法提高 2台同工况电动机功 率因数的电路 (以 U 相为例进行分析 ) 。图 2 为 并联电容法提高 2台同工况电动机功率因数的电 路。
图中 RN 为电动机的每相等效电阻 , LN 为电 动机的每相等效电感 。
现把图 1、图 2 两电路的功率因数均提高到 1,对应的向量图分别如图 3、图 4所示 。
=
- B ′eq
G
′2
eq
+B
′2
eq
(4)
电动机的等效复阻抗 :
Zeq = ( r1 + R ′eq ) + j ( xσ1 + X ′eq )
(5)
对一台额定电压为 220 V , Y接 , f = 50 Hz,额 定转速 nN = 1 426 r /m in, r1 = 0. 9Ω , Xσ1 = 7. 2Ω , r′2 = 0. 9Ω , x′σ2 = 10. 8 Ω , rm = 5 Ω , xm = 20 Ω 的 三相异步电动机进行串联电容法和并联电容法启
表 1 2 种电路的等效参数及启动电流
转速
n1 = nN = 1 426 r/m in s = 0. 05
n1 = 200 r/m in s = 0. 87
n1 = 500 r/m in s = 0. 67
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
学号：20100602050202密级：公开兰州城市学院本科毕业论文提高单相电动机功率因数方法研究学院名称：培黎工程技术学院专业名称：电子信息科学与技术学生姓名：曹志鹏指导教师：施树春教授二○一四年五月BACHELOR'S DEGREE THESIS OF LANZHOU CITY UNIVERSITYThe Study of Method of Improving Single-phase Motor Power FactorCollege ：School of Bailie Engineering & TechnologySubject ：Electronic Information Science and Technology Name ：Cao ZhipengDirected by ：Shi Shuchun ProfessorMay 2014郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于培养单位。
本人签名：日期：摘要根据功率因数的特性，论文从四个方面介绍了影响功率因数的因素，在此基础上介绍了提高功率因数的两种方法，即提高自然功率因数和人工补偿法，又通过实验对电动机功率因数用并联电容法进行了深入研究。
最后分析了提高功率因数对提高经济效益和解决能源危机所具有的重要意义。
关键词：功率因数；提高；经济效益ABSTRACTAccording to the character of the power factor, this paper states the reasons that affect the power factor from four aspects. On this basis, the paper introduces two kinds of methods of improving the power factor: one is increasing the natural power factor，another is artificial compensation. And the motor power factor is further studied through the experiments by using the shunt capacitance method. At last, the paper analyzes the significance of improving the power factor in enhancing the economic benefit and solving energy crisis.Key words：power factor; improvements; economic benefits目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 本课题的研究内容 (1)1.3 提高功率因数的意义 (2)1.3.1 提高功率因数能提高设备的利用率 (2)1.3.2 提高功率因数能降低输电线上的损耗 (2)1.3.3 提高功率因数能改善供电质量 (2)1.3.4 提高功率因数能减少电力设备的投资 (2)第2章单相电动机及功率因数简介 (4)2.1 单相异步电动机 (4)2.2 功率因数 (4)2.2.1 功率因数的定义 (4)2.2.2 有功功率 (4)2.2.3 无功功率 (5)2.2.4 视在功率 (5)2.3 功率因数的计算公式 (5)第3章影响功率因数的主要因素 (6)3.1异步电动机及变压器的负载情况 (6)3.2供电电压 (6)3.3变压器的选择 (7)3.4电网频率的波动 (7)第4章提高功率因数的方法 (8)4.1提高自然功率因数 (8)4.1.1 合理选用感应电动机 (8)4.1.2 合理选择电力变压器的容量 (8)4.1.3 减少电动机的空载或轻载运行 (8)4.1.4 提高异步电动机的检修质量 (9)4.1.5 采用同步电动机 (9)4.2 功率因数的人工补偿 (9)4.2.1 并联电容器 (9)4.2.2 并联电容器的实验过程 (11)4.2.3 实验结果分析 (12)4.2.4同步调相机 (13)4.2.5 静止补偿器（SVC） (13)总结 (15)参考文献 (16)致谢 (17)第1章绪论1.1 研究背景随着经济的日益发展，电力需求不断提高，伴随而来的突出问题是能源无效的巨大消耗，资源利用率低下。
电力系统是一个庞大的系统，其电能损耗的数值相当可观，能源的合理配置是急需解决的问题。
功率因数是决定发电系统和供电系统经济效益的一个极为重要的因素，它直接反映了系统中有功功率与无功功率的分配。
对于发电系统和供电系统来说，对负荷不但要求有高的负荷率，而且也要求有高的功率因数。
在供电系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性（诸如：感应电动机、电力变压器，电焊机等）。
这些设备不仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以提供这些设备正常工作所需要的交变磁场。
然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数。
因此，功率因数是衡量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，而如何改善功率因数是要探讨的课题。
1.2 本课题的研究内容本论文首先分析了影响功率因数的主要因素，即异步电动机及变压器的负载中的大量电感性元件是无功功率的主要消耗者，供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响，变压器长期空载运行或长期处于低负载运行状态下会造成功率因数的低效运行，接着又分析了电网频率的波动对异步电机和变压器的磁化无功功率造成的影响。
并在此基础上，着重研究并得出了提高功率因数的方法，即提高自然功率因数的方法和提高功率因数的人工补偿方法，阐述了根据不同的情况应采取相应的措施。
同时，对单相电动机的功率因数用人工补偿法中的并联电容法进行了不同的实验研究，并测得了相应的实验数据，又将两组不同的实验数据进行了对比，仔细分析研究后得出了并联电容法对于低功率因数的补偿具有很好的效果，提高空间大，方法简便安全高效。
最后分析讨论了提高功率因数在提高设备的利用率、减少输电线上的损耗、改善供电质量和减少电力设备的投资等实际生产生活中的意义。
提高功率因数对能源的有效利用和人类的可持续发展起到了促进作用。
1.3 提高功率因数的意义提高功率因数是非常必要的，其意义就在于能提高供电设备的利用率和提高输电效率。
1.3.1 提高功率因数能提高设备的利用率在电力系统中，提供电能的发电机是按要求的额定电压N U 和额定电流N I 设计的。
发电机长期运行时，其电压和电流都不能超过额定值，否则会使发电机的寿命缩短，甚至损坏。
发电机的容量是额定电压与额定电流之积他是发N N I U ，电机在安全运行下所能产生的最大功率。
发电机在额定电压与额定电流下运行时送出的有功功率P 与所接负载的功率因数ϕcos 密切相关，即ϕcos UI P =。
只有当所接负载是电阻时，1cos =ϕ，发电机输出的有功功率恰好等于其容量。
当负载是感性或容性时，由于1cos <ϕ，发电机输出的功率要小于其容量，发电机得不到充分的利用。
因此，为了尽可能的提高发电机的利用率，必须提高功率因数。
1.3.2 提高功率因数能降低输电线上的损耗设输电线上的损耗2I R P l l =，当l U 是负载端电压的有效值时，负载吸收的有功功率为ϕcos I U P L L = （5-1） 负载上的电流为ϕcos L L U P I =。
则此电流流过输电线，在输电线的电阻上产生的损耗为)c o s(ϕl l l l U P R P = （5-2） 当负载ϕcos 较低时，线路中的电流会增大，从而引起线路损耗增大，而当l U 和l I 不变时，提高功率因数ϕcos 会降低输电线上的损耗。
1.3.3 提高功率因数能改善供电质量已知功率因数越低，线路上的电流I 越大，由于线路上的阻抗存在，则必然造成电压损失，使线路电压降低。
若电压损失过大，电网末端就会长期处于低电压运行状态，引起变压器过负荷、电动机过热、日光灯不能启辉、点灯昏暗等后果。
因此提高功率因数能减小电压损失，满足工农业生产和人民生活对供电电源的质量要求。
1.3.4 提高功率因数能减少电力设备的投资为尽量减小输电线路上的功率损耗，往往会增加导线截面积以减小阻抗。
而在有功功率P和电源电压U一定的情况下，功率因数的提高可是线路中通过的电流减小，则导线截面机就可以相应设计的小一些，这样就可以节约线路的投资。
其次，在有功功率P一定时，提高功率因数可是视在功率S降低，对于用电单位而言，在满足用电需要的情况下，减少了所需变压器的容量，也就降低了投资和损耗。
第2章单相电动机及功率因数简介2.1 单相异步电动机定义：采用单相交流电源的异步电动机称为单相异步电动机。
结构：定子——单相绕组，转子——笼型转子。
原理：当单相定子绕组中通入单相交流电，在定子内会产生一个大小随时间按正弦规律变化而空间位置不动的脉动磁场。
分析表明，此交变脉动磁场可分解成两个转向相反的旋转磁场，因而在电动机静止时正反两个转矩相等，即，起动转矩为零，不能自行起动。
适用对象：广泛应用于电动工具、家用电器、医用机械和自动化控制系统中[1]。
2.2 功率因数2.2.1 功率因数的定义在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。
但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。
有功功率与视在功率之比叫做功率因数，而最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差，得出的结果就是功率因数。
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ϕcos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即ϕUIP=(2-1)cos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1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1[2]。
在交流电路中，有三种重要的功率参数，分别是有功功率、无功功率和视在功率。
2.2.2 有功功率电路中电能通过用电负载转换为其他形式的能量（如机械能、光能、热能、化学能等），参加能量转换的实际电功率被称为有功功率，也叫平均功率，是电路中实际消耗的功率。
单相电路中，有功功率ϕP=(2-2)UIcos其中，U为相电压，I为相电流，ϕ为线电压与线电流的相角。