感性负载功率因数的提高

设备容量S(额定)向负载送多少有功功率由负载的阻抗角决定。

P = Scosφ

1.功率因数低带来的问题

（1）设备不能充分利用，电流到了额定值，但功率容量还剩余；

（2）当输出相同的有功功率时，线路上电流大I =P/(Ucosφ)，线路压降损耗大，能量损耗也大；线路的有色金属消耗量也增加。

解决办法：改进自身设备；对于感性负载并联电容，提高功率因数。

日常生活中很多负载为感性的，其等效电路及其相量关系如下图。

其中消耗的有功功率为：

P = P_R = UICOSφ

2.功率因数(COSφ)和电路参数的关系

说明：

COSφ 由负载性质决定。与电路的参数和频率有关，与电路的电压、电流无关。

例1.40W白炽灯 COSφ =1

40W日光灯 COSφ =0.5

发电与供电设备的容量要求较大

供电局一般要求用户的COSφ >0.85，否则受处罚。

常用电路的功率因数

纯电阻电路　　COSφ =１(φ=0)

纯电感电路或纯电容电路 COSφ =0 (φ=±90^o)

R-L-C串联电路 0<COSφ <1 （ -90^o <φ <+90^o ）

电动机　空载　COSφ = 0.2~0.3

　　　　满载　COSφ = 0.7~0.9

日光灯 （R-L串联电路）　　COSφ = 0.5~0.6

3.提高功率因数的原则

必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负载上的电压和负载的有功功率不变。

提高功率因数的措施:感性负载并联电容。

并联电容后，原感性负载流过的电流不变，吸收的有功功率和无功功率都不变，即负载工作状态没有发生任何变化。

由于并联电容的电流_C超前90^o，端口总电流I减少了。从相量图上看，和的夹角减小了（ φ₁＞ φ₂），从而提高了功率因数COSφ 。

4.补偿电容量的确定

因电容不消耗有功功率，故并联电容前后电路所消耗的总有功功率不发生变化。

带入上面方程（1）得：

→

补偿容量也可以用功率三角形确定：

并联电容后，电源向负载输送的有功功率不变，但电源向负载输送的无功功率减少了，减少的这部分无功功率就由电容“产生”来补偿，使感性负载吸收的无功功率不变，而电路的功率因数得到改善。

功率因数提高后，减少了电源的无功“输出”，从而减小了电流的输出，这提高了电源设备的利用率，使其可以带更多的负载，充分利用设备的能力。同时线路上电流的减少，使得传输线上的损耗也相应的减少了；线路的有色金属消耗量也减少了。

5.无功补偿的3 种不同情况

全补偿：电容设备投资增加，经济效果不明显。

过补偿：使功率因数又由高变低(电路性质由感性变为容性)。要求使用的电容容量更大，经济上不合算，一般工作在欠补偿状态 ：λ提高到适当值为宜（0.9左右)。

　　　　　　　　愈式低电压并联电容器

6.串电容提高功率因数行不行？

串电容功率因数可以提高，甚至可以补偿到1，但不可以这样做！

原因是：在外加电压不变的情况下，负载电压会超过其额定工作电压。

所以负载有可能损坏。

例2. 已知 f = 50Hz，U = 380V，P = 20kW，cosφ₁ = 0.6(感性)。要使功率因数提高到0.9,求并联电容C。

解：