感性負載功率因數(shù)提高的研究與驗證

耿凡娜，梁博

（1.陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院；2。咸陽供電局，咸陽 712000）

在現(xiàn)代用電企業(yè)中，提高功率因數(shù)可以發(fā)電機容量的利用率，節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)電費開支，提高電力資源的利用率[1]。因而，從提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟效益和供電質(zhì)量，必須采取措施提高電感性負載的功率因數(shù)。工業(yè)上提高感性負載網(wǎng)絡(luò)功率因數(shù)的方法，通常是在負載的兩端并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙輀2]。本文將從理論分析、Multisim 軟件仿真兩方面來進行研究，并比較并聯(lián)不同容量的電容對功率因數(shù)的改變情況。

1 感性負載功率因數(shù)提高的理論分析

電力系統(tǒng)中，絕大部分都是感性負載，比如：日光燈、異步電動機、電焊變壓器、接觸器等，通常提高電感性負載功率因數(shù)的方法如圖1所示，在負載兩端并聯(lián)適當(dāng)數(shù)量的電容器，使負載的總無功功率Q=QL-QC減小，在傳送的有功率功率P 不變時，使得功率因數(shù)提高，線路電流減小。功率因數(shù)計算公式為：

圖1 感性負載并聯(lián)電容提高功率因數(shù)

圖2 日光燈電路

圖2 日光燈電路仿真

圖3 并聯(lián)電容與功率因數(shù)關(guān)系曲線

表1 提高電感性負載功率因數(shù)仿真數(shù)據(jù)

2 感性負載功率因數(shù)提高的Multisim 軟件仿真

以如圖2所示的日光燈電路[3]代表一感性負載，其中電源電壓有效值為220V，取電容C=0μF、1μF、1.5μF、1.8μF 、2.2μF、4.3μF，日光燈220V、40W，鎮(zhèn)流器40W。

日光燈電路仿真如圖3所示，并聯(lián)不同的電容值所得仿真數(shù)據(jù)記入表1中。從仿真的結(jié)果來看，并聯(lián)電容元件的方法并不改變有功功率P的大小，因為電容器是不消耗電能的。

需要注意的是提高功率因數(shù)是指提高電源或電網(wǎng)的功率因數(shù)。在電力系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)降低，會使電氣設(shè)備得不到充分利用，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下降、損耗增加，因此解決好網(wǎng)絡(luò)無功補償問題，對網(wǎng)絡(luò)降損節(jié)能有著重要意義[4]。通過理論分析和仿真數(shù)據(jù)顯示在感性負載上并聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙萜鳎梢赃_到提高功率因數(shù)的效果。但是并不是并聯(lián)的電容越大越好，如果持續(xù)增大電容值，反而可能會出現(xiàn)功率因數(shù)的下降。

[1]吳凌燕.基于Multisim的功率因數(shù)提高研究[J].國外電子測量技術(shù).2013.13（50-51）.

[2]蘆晶.電工電路分析及應(yīng)用[M].天津大學(xué)出版社.2011.8

[3]張玉潔.電工基礎(chǔ)實驗[M].西北大學(xué)出版社.2012.8

[4]邱衛(wèi)東.穩(wěn)定10KV 線路功率因數(shù)的補償措施[J].農(nóng)村電工.2013.3（39）.