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为什么要进行无功功率补偿?
为什么要进行无功功率补偿?
 

一、为什么要进行无功功率补偿?   

    在正常情况下,用电设备不但要从电源取得有功功率,同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求,用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场,这些用电设备就不能维持在额定情况下工作,用电设备的端电压就要下降,从而影响用电设备的正常运行。
  但是从发电机和高压输电线供给的无功功率远远满足不了负荷的需要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率,以保证用户对无功功率的需要,这样用电设备才能在额定电压下工作。
  无功补偿的基本原理是:把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路,能量在两种负荷之间相互交换。这样,感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
  无功补偿可以改善电能质量、降低电能损耗、挖掘发供电设备潜力、无功补偿减少用户电费支出,是一项投资少,收效快的节能措施。
  不过在确定无功补偿容量时应注意在轻负荷时要避免过补偿,倒送无功功率势必造成功率损耗增加;另外功率因数越高,补偿容量减少损耗的作用将变小,通常情况下,将功率因数提高到0.95就是合理补偿。
二、发现无功功率能做的证据
当代人们可以不承认无功功做功的事实,但不能不利用它来做功。最早使用直流电时,是利用热能做功。当发明交流电以后,人们又利用电磁能做功,如变压器和电动机。这时人们把无功功率做的功,当成是有功功率做的功。就使人们在错误的道路上越走越远,出现了许多人们无法解答的怪现象。无功功率能做功的表现如下:
1、无功功率在电流表中能产生转矩,指针转动就是无功功率做的功
实践得知:电流指针走动大小与有效电流大小成正比。证明无功功率在电流表中能产生转矩。电流表虽小,说明问题很大,电表与电动机性质相同,都是利用电磁能做的功,转矩大小都与电流大小成正比,推理无功功率在交流电动机中一定会做功。
2、无功功率在变压器中能进行转换,证明无功功率做了功
书中承认变压器的空载电动势是由无功功率电流产生的,并且承认输入电流的相位,是输出电流的相位决定的,两个电流相位差180度,当输出有功功率时,输入就是有功功率;输出无功功率时,输入也是无功功率。如果无功功率不能做功,那么,原边电流的相位,就不会由负边的电流相位和大小而改变。变压器能进行能量转换,证明无功功率能做功。
3、在负载和电源电压不变的条件下,在异步电动机中,并联适当的电容器,消耗的有功功率减少,说明无功功率在交流电动机中做了功。
实践得知:在异步电动机中,定子电流的相位和变压器一样,是由转子电流的相位决定的,两个电流相位差180度。如果有功功率能做功,那么无功功率也能做功,因为它们的两个磁场的相对位置是一样的。
书中认为异步电动机转动原理与直流电机原理相同是不对的,它不是通电导体在磁场中受力作用产生的,而是定子旋转磁场拖动转子产生的。因定子磁场大小与视在功率成正比,所以无功功率能做功。
在并联电容器后,电路中增加一个内电动势,输入了新的能量,在负载大小不变时,从电网中输入的电流减少,所以节约了有功功率。
如果无功功率不能做功,那么,负载大小不变,消耗有功功率也不能发生变化,但实践证明消耗有功功率减少,就证明无功功率做了功。
4、无功功率在有功功率电表中不产生转矩,不能做为证据?
书中认为无功功率不能在测有功功率时产生转矩,就认为无功功率不能做功。此种说法是不对的,有功功率在测量无功功率大小时也不产生转矩,两种情况都是人为造成的,有功功率电表不能做为否认无功功率能做功的证据。
通过对以上各种问题的探讨:发现无功功率能做功,视在功率代表总电能
三、新理论
由于对无功功率认识不同形成不同的学说。
1、当代的电工书可称为《有功功率中心说》:
①无功功率瞬时平均功率为零,没有功率量纲,故起名无功功率。
②无功功率的电流与电压相位差90度,它不能做功。电功率公式P=IUcos∮
③无功功率在电动机和有功功率电表中不能产生转矩。
④有效电流和有效电压没有实际意义,视在功率不代表总电能。
⑤电路谐振不产生能量,不承认《内电动势》是能源。
⑥在电能收费方面,不收无功功率电费。
通过以上几个问题可以看出,当代的电工理论实际就是一个有功功率中心说(暂时虽然还没有这个提法,实际是。),要承认电路谐振时产生能量,不是一件容易的事情,不改变对无功功率的认识,不承认视在功率代表总电能,不提出视在功率中心说是不行的,是无法办到的。
2、新理论-视在功率中心说:
①瞬时平均功率不为零,有无功功率量纲,因为感抗属于保守力,所以可以改名为保守功率。
②无功功的电流与电压相位差90度,是时间角度,不是空间角度。它好比是宏观两个相差900度的分力,它们合力的功,等于分力功的矢量和。电功率公式S=IU
③无功功率在电动机和有功功率电表中能产生转矩,可以转变为机械能做功。
④有效电流和有效电压有实际意义,视在功率不代表总电能。
⑤新理论能达到理论与实践相一致,宏观与微观相统一。感抗和宏观中的重力相同,都是一个保守力,在宏观消耗在保守力方面的能量称为:保守功率。同理在微观消耗在感抗或电抗中的电功率也可称为:保守电功率。

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