计算公式
P=U×Icosφ。
其中的φ指的是电压和电流的相位差。在电力网的运行中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小,视在功率将大部分用来供给有功功率,从而提高电能输送的功率。
无功功率的定义
要认识无功功率首先要知道,电网中,由电源供给负载的电功率有两种:一种是有功功率,另一种是无功功率(reactive power) 。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。
比如:5.5kW的电动机就是把5.5kW的电力转换为机械能,带动水泵抽水或脱粒机脱粒;各种照明设备将电能转换为光能,供人们生活和工作照明。无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。凡是有电磁线圈的电气设备,要建立磁场,就要消耗无功功率。比如40W的日光灯,除需40W有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外,还需80var左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它对外不做功,才被称之为“无功”。
无功功率有哪些危害
1.降低发电机有功功率的输出,原因为发电机的总容量(即视在功率S)恒定,如果发出的无功功率Q过 多,有功功率P相应减少,否则发电机会过载。
2.降低输、变电设备的供电能力,道理与发电机一致。
3.造成线路电压损失增大,电路中无功电流分量增大,总的电流也增大,电压降:δU=IZ,压降与电流成正比,线路电压降增大,需要相应增大线路的截面,造成投资增大。
无功功率的用处
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。
因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。因此可以看出,无功功率在电能的转换和变压过程中起到辅助的作用,没有无功功率就无法建立磁场;就无法将电能转换成机械能。
影响功率因数的主要因素
(1)大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%~70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%~70%。
(2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%,它的满载无功功率约为空载时的1/3。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期处于低负载运行状态。
(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。