实际功率因数校正
当需要校正交流电源系统中较差的功率因数时,您可能无法知道负载的准确电感(以亨利为单位)以用于计算。
您可能有幸拥有一种叫做功率因数计的仪器 告诉您功率因数是多少(0 到 1 之间的数字)和视在功率(可以通过以伏特为单位的电压表读数乘以以安培为单位的电流表读数来计算)。
在不太有利的情况下,您可能需要使用示波器来比较电压和电流波形,以度为单位测量相移 并通过该相移的余弦计算功率因数。
最有可能的是,您可以使用瓦特计来测量真实功率,您可以将其读数与视在功率的计算结果(通过总电压和总电流测量值相乘)进行比较。根据有功功率和视在功率的值,可以确定无功功率和功率因数。
示例问题
让我们做一个示例问题来看看它是如何工作的:(下图)
瓦特表读取真实功率;电压表和电流表读数的乘积产生视在功率。
如何计算以 kVA 为单位的视在功率
首先,我们需要计算以 kVA 为单位的视在功率。我们可以通过将负载电压乘以负载电流来实现:
正如我们所看到的,2.308 kVA 是一个比 1.5 kW 大得多的数字,这告诉我们该电路的功率因数很差(基本上小于 1)。现在,我们通过将实际功率除以视在功率来计算该负载的功率因数:
使用这个功率因数值,我们可以绘制一个功率三角形,并由此确定该负载的无功功率:(下图)
无功功率可以根据有功功率和视在功率计算。
如何使用勾股定理确定未知三角形数量
为了确定未知(无功功率)三角形数量,我们“向后”使用勾股定理,给定斜边的长度(视在功率)和相邻边的长度(真功率):
如何用电容器校正功率因数
如果此负载是电动机或大多数其他工业交流负载,它将具有滞后(感应)功率因数,这意味着我们必须使用电容器对其进行校正 大小合适,并联。
现在我们知道了无功功率 (1.754 kVAR),我们可以计算抵消其影响所需的电容器尺寸:
将此答案四舍五入为 80 µF,我们可以在电路中放置该尺寸的电容器并计算结果:(下图)
并联电容器校正滞后(感性)负载。
80 µF 电容器的容抗为 33.157 Ω,电流为 7.238 安培,相应的无功功率为 1.737 kVAR(仅用于电容器 )。由于电容器的电流为 180 o 与负载对电流消耗的感性贡献异相,电容器的无功功率将直接从负载的无功功率中减去,导致:
当然,这种修正不会改变负载消耗的实际功率量,但会导致视在功率和从 240 伏电源汲取的总电流大幅降低:(下图)
电容校正前后的功率三角形。
新的视在功率可以从真实和新的无功功率值中找到,使用勾股定理的标准形式:
相关工作表:
- 交流电源工作表
工业技术