功率因數降低的原因及改善方法

功率因數的技術經濟價值

功率因數的大小表徵電源有功功率的利用程度。越高 電接收器的功率因數，發電廠的發電機及其原動機（渦輪機等）、變電站變壓器和電網越好。

在相同的有功功率值下，較低的功率因數 (cos phi) 值會導致建造更強大的電站、變電站和網絡的額外成本，以及額外的運營成本。

公用事業電力用戶的真正力量隨著時間不斷變化。這是由於企業個別科室或車間工作時間不重合所致。此外，一些設備可能在部分負載下運行，甚至處於閒置狀態。受電器有功功率和無功功率的變化導致功率因數的變化。

功率因數低的原因

無功能量的主要消耗者是異步電動機、變壓器和感應爐、電焊機、氣體放電燈等。

以接近額定負載運行的感應電機具有最高的 cos phi 值。隨著電機負載的降低，功率因數降低。

這是因為電動機端子處的有功功率與其負載成比例變化，而無功功率由於勵磁電流的微小變化實際上保持恆定。在怠速時，cos phi 具有最小值，根據電動機的類型、功率和轉速，該值在 0.1 - 0.3 範圍內。

感應電機等電力變壓器的負載功率因數降低不到 75%。

由於漏磁通量增加，過載感應電機的功率因數也較低。

冷卻條件比封閉式電機更好的電機可以承載更多負載（有功功率），因此具有更高的功率因數。

鼠籠式轉子電機，由於較低的感應洩漏電阻值，具有比繞線轉子電機更高的功率因數。

同類型機器的功率因數值會隨著額定功率和轉子轉速的增加而增加，因為這會降低勵磁電流的相對大小。

由於負載減少（例如，在夜班期間和午休期間），電力變壓器次級側的電壓增加導致電壓與運行中的電動機端子的額定電壓相比增加.這又會導致電動機的勵磁電流和無功功率增加，從而導致功率因數降低。

隨著軸承磨損而發生的轉子旋轉，使轉子不接觸定子，導致定子和轉子之間的氣隙增加，從而導致磁化電流增加和減少功率因數。

在重繞期間減少定子槽中的導線數量會導致勵磁電流增加和感應電動機的功率因數減小。

在沒有補償裝置的情況下，在電路中使用具有感應電阻（扼流圈）的氣體放電燈（DRL 和熒光燈）也會降低電氣裝置的功率因數（見 - 熒光燈鎮流器的佈置和工作原理).

功率因數改善技術

要提高電氣裝置的功率因數，首先要通過正確合理地操作電氣設備，即以自然的方式進行。電動機的功率必須嚴格按照驅動機構所需的功率來選擇，已經安裝但負載較輕的電動機必須更換為相應功率較小的電動機。

但是，應該考慮到，如果新安裝的電動機的效率低於以前安裝的電動機，有時這種更換會導致電動機本身和網絡中的有功能量損失增加一。因此，必須通過計算驗證這種替代的可行性。

此外，有必要根據允許的發熱和過載條件，有時還有加速時間來檢查備用電動機。通常，負載低於 40% 的電動機需要更換。當負荷超過70%時，更換就無利可圖了。

在所有可能的情況下，鼠籠式電機都應優於相位轉子。如果由於環境條件允許使用開放式或受保護設計的電動機，則有必要放棄使用封閉式電動機。

驅動各種機器和機構的電動機並不是一直滿負荷運轉。例如，在機器上安裝新的加工零件時，電動機有時會以低功率因數空轉。因此，建議將電機與網絡斷開，以保持交互週期持續時間為 10 秒或更長時間的空閒時間（此要求也是強制性的，以節省有功電量）。

交互期是將刀具縮回其原始位置、從機器上卸下加工零件、在機器上安裝新零件以及將刀具帶到工作位置所花費的時間。在操作週期與互操作週期交替出現的機器和機構上，建議安裝自動怠速限制器。

還建議更換或暫時斷開負載平均低於其額定功率 30% 的變壓器。

異步電動機的質量維修顯著影響 cos phi 值的增加。維修良好的發動機應該有銘牌。您必須仔細監控定子和轉子之間的氣隙大小，不允許偏離標準，根據計算將活動線的數量放入凹槽中。應徹底測試翻新電機，包括檢查空載電流。

在某些情況下，根據工藝過程的條件，提高自然功率因數的措施不允許將 cos phi 提高到 0.92 — 0.95。在此類電氣裝置中，人工方法用於補償無功功率——通過使用增加功率因數 特殊補償裝置.

此類裝置包括：靜態電容器、同步補償器和過勵磁同步電動機。然而，大功率同步電動機和補償器在工廠中很少見。最廣泛用於提高功率因數的是 靜電電容.

通過適當選擇電容器的電容，可以使電壓和電流之間的相位角達到任何需要的值。供電網絡中的電流減少是由於無功分量而實現的，這由電容器組的電容電流進行補償。