變頻器能改善功率因數(shù)嗎

1、變頻器能改善功率因數(shù)嗎 ？又是怎么改善的?一、先確定幾個概念：1、無功功率，是負載與電源之間交換能量的快慢；2、功率因數(shù)，是指有功功率與視在功率的比值；2、電容的電流超前電壓 90度；二、變頻器產(chǎn)生高次諧波 ，又使功率因數(shù)下降。到底變頻器是提高還是降低功率因數(shù)？為什么？1、變頻器的輸入側(cè)是整流、電容濾波電路；2、由于整流二極管只是在正弦交流電壓的最大值處導(dǎo)通，主要是電容的充電脈沖電流；3、所以變頻器產(chǎn)生了高次諧波電流；4、 由于整流管導(dǎo)通時，電流、電能只有輸入沒有輸出，是單方向的，所以電源功率是有功功率=視在功率，沒有交換能量的無功功率，功率因數(shù)是1 ；5、所以變頻器產(chǎn)生高次諧波，但功率因數(shù)沒

2、有下降，因為變頻器只吸收了能量；6、所以變頻器產(chǎn)生高次諧波，功率因數(shù)也沒有提升，因為變頻器只吸收了能量，沒有給電網(wǎng)提供無功功率三、有些資料說變頻器有電容器能提高電網(wǎng)的功率因數(shù)：1、如果測量電壓與電流的相位角，確實是 容性角；2、 如果功率因數(shù)表是 根據(jù)此容性角計算功率因數(shù)，則功率因數(shù)低于1 ；3、 依此功率因數(shù)計算得出的容性無功功率 ，認為是給電網(wǎng)提供的無功補償功率，并得出變頻器有電容器能提高 電網(wǎng)的功率因數(shù)”。4、這是測量原理上造成的錯誤！5、如果實測有功功率和視在功率；6、變頻器與電源之間就不存在無功功率；7、也沒有電容為電源提供的容性無功功率；8、也不會出現(xiàn)變頻器提高電網(wǎng)功率因數(shù)的錯誤說

3、法；四、從變頻器輸入端看，能量實際傳遞的過程和方式：1）當交流電壓大于濾波電容的電壓時，整流二極管導(dǎo)通，濾波電容充電;2）當交流電壓經(jīng)過最大值開始減小，小于于濾波電容的電壓時，整流二極管反向截至，濾波電容充電結(jié)束并向負載測逆變電路供電；3）這樣沒有電能不斷的由電源輸入到電容器，電容器不斷的將電能輸入到負載；4）電流、電能是單方向流動或傳輸，沒有逆向電源的無功功率；晶閘管整流裝置之所以得到廣泛應(yīng)用，是因為這種整流裝置簡單、便宜、可靠，而且無需換相電路。由于它顯示出的極大優(yōu)越性，使它成為弱電控制與強電輸出之間的得力橋梁。但是這種裝置不是完美無缺的。其缺點是當它 輸出的電壓低于它的最大值.亦即在開通

4、角較大時，功率因數(shù)低。而低功率因數(shù)運行，浪費電能，這在大功率應(yīng) 用中是首先要考慮的問題。變頻器運行改善其輸入側(cè)的功率因數(shù)較低的問題一、變頻器的無功功率與功率因數(shù)由于變頻器輸入側(cè)功率因數(shù)偏低的原因，與工頻電動機的運行功率因數(shù)低有著重要的區(qū)別。由于電動機是感 性負載，運行電流的相位滯后于電壓，功率因數(shù)的高低取決于電流與電壓之間的相位關(guān)系。而變頻器功率因數(shù)低 是由其電路結(jié)構(gòu)造成的。變頻器通常是交一直一交”式結(jié)構(gòu)，即三相交流電源經(jīng)三相整流橋和濾波電容器變?yōu)橹绷鳎俳?jīng)控制電路和逆變管轉(zhuǎn)換為頻率可調(diào)的交流電。在整流過程中，只有當交流電源的瞬時值大于直流電壓UD時，整流二極管才會導(dǎo)通，整流橋中才有充電電流，

5、顯然，充電電流總是出現(xiàn)在電源峰值附近的有限時間內(nèi)，呈 不連續(xù)的脈沖波形。這種非正弦波具有很強的高次諧波成分。高次諧波的瞬時功率一部分為+ ”另一部分為一”,屬于無功功率。這種無功功率使得變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)較低，約為0 . 70 . 75。二、提高功率因數(shù)的措施由于變頻器輸入側(cè)功率因數(shù)較低的原因。不是電流波形滯后于電壓，而是高次諧波電流造成的，所以不能通過并聯(lián)補償電容器來提高功率因數(shù).而應(yīng)設(shè)法減小高次諧波電流接入電抗器。交流電抗器，接在三相電源與整流橋之間；直流電抗器，接在整流橋與濾波電容器之間。使用其中一種就有明顯效果，兩種共同使用可將功率因 數(shù)提高到0 .95以上。直流電抗器除了提高功率

6、因數(shù)外。還能限制接通電源瞬間的充電涌流。另外，不允許在變頻器輸出端，即與電動機的連接端并接電容器。因為變頻器輸出的所謂正弦波，實際上是脈沖寬度和占空比 的大小按正弦規(guī)律分布的脈寬調(diào)制波，這個脈沖序列是變頻器中逆變管不斷交替導(dǎo)通形成的，如果在輸出端接入電容器，則逆變管在交替導(dǎo)通過程中，不但要向電動機提供電流，還會增加電容器的充電電流和放電電流，會 導(dǎo)致逆變管損壞。三、電抗器的選用電抗器對大部分變頻器來說不是標準配置，是選配件?？筛鶕?jù)需要選用。四、交流電抗器的相關(guān)應(yīng)用有時為了降低設(shè)備投資的成本而不接交流電抗器，容忍變頻調(diào)速系統(tǒng)在低功率因數(shù)下運行。但在下列運行環(huán)境中連接交流電抗器則是必需的：1 .如

7、與變頻器在同一供電系統(tǒng)中的電子設(shè)備較多，變頻器的高次諧波將影響電子設(shè)備正常工作，這時應(yīng)在變頻器輸入側(cè)連接交流電抗器，同時用1000V 、100nF-220nF 的電容器進行濾波， 盡量減小高次諧波的干擾。2 同一供電系統(tǒng)中有容量較大的可控硅設(shè)備，由于可控硅設(shè)備也會導(dǎo)致電壓波形的畸變，與變頻器相互產(chǎn) 生影響，因此，兩種設(shè)備的輸入端都應(yīng)接入交流電抗器。3 多臺變頻器運行于同一供電系統(tǒng)中，除了變頻器之間互相影響外，還會導(dǎo)致相鄰設(shè)備工作失常，這時每 臺變頻器輸入端都應(yīng)接入交流電抗器。利用晶閘管提高功率因數(shù)的例子；通常的晶閘管整流裝置，隨控制角的增大（整流輸出電壓減?。﹦t牛角增大，使得位移因數(shù)減小。而交

8、流側(cè)的電流波形為方波或梯形渡，所以電流畸變因數(shù)也不等于丨。可見整流裝置對電網(wǎng)的不良影響是由電流畸變因數(shù)和位移因數(shù)造成的。所以改善功率因數(shù)也應(yīng)從改善這兩方面的特性入手。即一方面要盡量減小電流與電壓問的相角差； 另一方面應(yīng)使電網(wǎng)側(cè)電流波形盡量接近正弦渡。從電路構(gòu)成的形式上看，可把整流裝置進行適當?shù)亟M合，使它們 成為一個系統(tǒng)，通過這些裝置運動狀態(tài)的相互配合。使其對電網(wǎng)側(cè)所呈現(xiàn)的功率因數(shù)得以提高；另一方面對整流裝置的主回路進行改革，使之在同樣的電壓調(diào)整范圍內(nèi)，獲得功率較高的因數(shù)。如圖所示：ad . 2采用三相四線制電路改進的三相四線制整流電路如圖3所示。它與一般三相橋相比， 是在零線上接入了輔助晶閘管

9、、P|。P、人并非隨時都可以被觸發(fā)導(dǎo)通。若把它們能夠被觸發(fā)導(dǎo)通的開始時刻設(shè)為d 0,則輔助觸發(fā)角d定義為線電壓與相電壓的交點向右的角度，如圖所標。這種電曲的工惟眨理量當主魅發(fā)滋鼻殲十5耐門時.牠助贏期管X巧、K刊不具備導(dǎo)吐件，KP ,、KP。不導(dǎo)通，裝置工作情況與一般三相橋式電路相同當 在（/6，5 6）間，在a時刻觸發(fā)KP-、KP。，則KP。、KPs導(dǎo)通，輸出電壓為 U，導(dǎo)電途徑為負載一 P?一 60。在輔助觸發(fā)角d時，觸發(fā)KPs，則KP。通，受反壓關(guān)斷，輸出電壓為。導(dǎo)電途徑為 一 P 一負載一 一 0。接著相應(yīng) 時刻，KP :被觸發(fā)導(dǎo)通，KPs被關(guān)斷，輸出電壓。在相應(yīng)的d時刻，觸炭導(dǎo)通 K

10、P，輸出電壓，KP-被關(guān)斷。其它管子的通斷情況依此類推。其整流輸出電壓，靠輔助晶閘管KPt、KPs交替導(dǎo)通，使主可控硅KP- ?提前關(guān)斷，以減小每相導(dǎo)電時間，導(dǎo)致電流波形前移，使位移因數(shù)提高，從而使功率因數(shù)得到改善。幾乎所有的無效功都是電感性，電容性的非常少見，例如：變頻器就是容性的，在變頻器電源端加入電抗器可提 高功率因數(shù)。首先說變頻器提高功率因數(shù)的問題，因為有直流母線的存在，所以變頻器輸出的功率因數(shù)對變頻器輸入側(cè)影響就 大大降低了，而輸入側(cè)采用的是不可控的二極管整流，所以功率因數(shù)不會很低。這樣說，變頻器可以提高功率因 數(shù)的說法是可以的。其次，說電抗器的作用，如果加電抗器（輸入側(cè)），他可以抑

11、制諧波，而諧波的存在，會影響功率因數(shù)的下降。 因此說，加了輸入電抗器，可以提高功率因數(shù)，也是可以理解的。變頻器的結(jié)構(gòu)和電抗器的使用，是說兩個不同的問題，他們都與功率因數(shù)連在一起，這也許是一種技術(shù)與商業(yè)掛 鉤的一種炒作。反正電力電子電路的原理在那擺著，怎么有利怎么聯(lián)系唄。諧波的產(chǎn)生以及諧波對功率因數(shù)的影響，是多方面的，與具體體統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、技術(shù)路線、安裝等等都有關(guān)聯(lián)，真要 是分析諧波和產(chǎn)生以及消除的問題，一定要聯(lián)系現(xiàn)場的實際來談，才能有的放矢。當然，大型系統(tǒng)不允許不加輸 入電抗器的。這點是肯定的。1、 補償電容器只能提供超前電流，以彌補感性負載的滯后電流，但不能削弱變頻器輸入側(cè)的諧波電流，所以不起作

12、用。補償電容量大了，容易和某一諧波電流發(fā)生諧振，因而容易損壞。2、 目前使用的變頻器，絕大多數(shù)是交-直交變頻器，在變頻器的輸入側(cè)和輸出側(cè)之間，隔著一個直流回路。因此，提高電動機的功率因數(shù)，并不能提高變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)。實際上，是不起任何作用的。3、 滯后電流的功率 因數(shù)，則cos胡。然而，這并不是功率因數(shù)的全部。事實上，變頻器由于輸入電流中含有十分豐富 的諧波電流，其畸變因數(shù)較低，故總功率因數(shù)是不高的。通用變頻器一般是 AC-DC-AC 型，逆變器多為 VSI，整個變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)主要取決于變頻器輸入電流。電壓與電流間的相位差是一種功率因數(shù)的典型定義，即功率因數(shù)等于電壓與電流相角差的

13、余弦函數(shù)。功率因數(shù)可以反映有功、無功和視在功率的比例關(guān)系。只有阻性負載功率因數(shù)才是1，任何電抗，不論是電感或是電容，都會造成輸入電流相對于輸入電壓的相位改變。感性負載會造成功率因數(shù)降低，如異步電機直接接在電網(wǎng)上運行。不控整流器的運行特點是只在輸入交流電壓的峰值附近才有輸入電流，導(dǎo)致產(chǎn)生了很大的電流諧波含量，造成輸 入電流的諧波失真，因此這樣一個非線性的負載將會導(dǎo)致功率因數(shù)比較低。（1）功率因數(shù)偏低的影響a）對電動機的影響對于電動機來說，功率因數(shù)低，將會降低電動機的效率。如圖3所示，功率因數(shù)低，意味著電流與電壓之間的相位差較大，故在有功電流i1a相等的情況下，有：CQS * / < COS

14、叮 >It圖1功率因數(shù)與電流可見，功率因數(shù)低的最終結(jié)果，是電動機的銅損增加，故效率降低。電動機效率的降低，雖然是用戶應(yīng)該考慮的問題，但卻并不是供電系統(tǒng)考慮的主要問題。b)對供電系統(tǒng)的影響供電系統(tǒng)在為用戶提供電源時，要受到電流大小的制約。因為電流太大了，會使導(dǎo)線發(fā)熱嚴重，損壞絕緣。如果供電線路里無功電流太多了，則有功電流必減小，影響了供電能力。對于供電系統(tǒng)來說，這是更為重要的問題。所以，供電系統(tǒng)總是通過進線處的無功電度表來考察用戶的功率因數(shù)的。(2) 變頻器的功率因數(shù)問題a)電動機側(cè)的功率因數(shù)對于交-直-交變頻器而言，電動機側(cè)的無功電流將被直流電路的儲能器件(電容器)吸收，反映不到變頻器的

15、輸入電路中。因此，電動機的功率因數(shù)并不是供電系統(tǒng)考察的對象。圖2交一直一交變頻器的框圖b)變頻器輸入電流的功率因數(shù)變頻器的輸入側(cè)是三相全波整流和濾波電路，如圖3(a)所示。顯然，只有當電源線電壓的瞬時值u丨大于電容器兩端的直流電壓 ud時，整流橋中才有充電電流。因此，充電電流總是出現(xiàn)在電源電壓的振幅值附近，呈不連續(xù) 的沖擊波狀態(tài)，如圖 5(b)和(c)所示。顯然，變頻器的進線電流是非正弦的，具有很大的高次諧波成份。有關(guān)資料 表明，輸入電流中，高次諧波的含有率高達88%左右，而5次諧波和7次諧波電流的峰值可達基波分量的80%和70%，如圖3(d)所示。如上述，所有高次諧波電流的功率都是無功功率。

16、因此，變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)是很低的。有關(guān)資料表明，甚至可低至0.7以下。VDGVD6VH2Um(a)<b)3070：11240 502S0 390 550 650850 応土)(b)咀壓波形圖3輸入電流波形分析圖因此，變頻調(diào)速系統(tǒng)需要考察的是輸入電流的功率因數(shù)。(3)功率因數(shù)測量的誤區(qū)a) 輸入電流的位移因素因為變頻器輸入電流的基波分量總是與電源電壓同相位的，所以，其位移因數(shù)等于1。b) 功率因數(shù)表的測量結(jié)果功率因數(shù)表是根據(jù)電動式偶衡表的原理制作的，其偏轉(zhuǎn)角與同頻率電壓和電流間的相位差有關(guān)。但對于高次諧波電流，則由于它在一個周期內(nèi)所產(chǎn)生的電磁力將互相抵消，對指針的偏轉(zhuǎn)角不起作用。功率因

17、數(shù)表的讀數(shù)將反映 不了畸變因數(shù)的問題。如果用功率因數(shù)表來測量變頻器輸入側(cè)的功率因數(shù)，所得到的結(jié)果是錯誤的。3變頻器功率因數(shù)的改善根據(jù)以上的分析，改善變頻器功率因數(shù)的基本途徑是削弱輸入電路內(nèi)的高次諧波電流。因此，不能用補償電容的方法。恰恰相反，目前較多地使用電抗器法。3.1電抗器法(1)交流電抗器法如圖4(a)所示，在變頻器的輸入側(cè)串入三相交流電抗器al。串入al后，輸入電流的波形如圖4(b)所示，高次諧波電流的含有率可降低為38%;功率因數(shù)pf可提高至0.80.85中的接總 r»NBK«1UKM圖4交流電抗器連接示意圖除此以外，al還有以下作用：a）削弱沖擊電流電源側(cè)短暫的

18、尖峰電壓可能引起較大的沖擊電流。交流電抗器將能起到緩沖作用。例如，在電源側(cè)投入補償電容（用于改善功率因數(shù)）的過渡過程中，可能出現(xiàn)較高的尖峰電壓；b）削弱三相電源電壓不平衡的影響。（2）直流電抗器法直流電抗器dl接在整流橋和濾波電容器之間，如圖5（a）所示。 a）在牡應(yīng)屮的接匯（b）喲入壯流跛圖5直流電抗器連接示意圖接入直流電抗器后，變頻器輸入電流的波形如圖5（b）所示，高次諧波電流的含有率可降低為33%;功率因數(shù)pf可提高至0.90以上。由于其體積較小，故不少變頻器已將直流電抗器直接配置在變頻器內(nèi)。直流電抗器除了提高功率因數(shù)外，還可削弱在電源剛接通瞬間的沖擊電流。如果同時配用交流電抗器和直流電

19、抗器，則可將變頻調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)提高至0.95以上。（3）注意事項電路中串入電抗器后，變頻器的最高輸出電壓將降低23%。這將導(dǎo)致電動機運行電流的增加和起動轉(zhuǎn)矩的減小。因此，當電動機的裕量較小，或要求高起動轉(zhuǎn)矩的情況下，應(yīng)考慮加大電動機和變頻器的容量。異步電機在啟動時，轉(zhuǎn)差率S接近1時，轉(zhuǎn)差大時，無功率大，功率因數(shù)低異步電機在額定運行時，轉(zhuǎn)差率S接近0時，轉(zhuǎn)差小時，無功率小，功率因數(shù)高而變頻器在啟動電機時，輸出頻率低，就可以保證異步電機轉(zhuǎn)差在額 定轉(zhuǎn)差范圍內(nèi)，所以保證電機始終工作在高功率因數(shù)狀態(tài)所以可以這樣說，變頻器改變輸出頻率，控制異步電機 轉(zhuǎn)差在額定轉(zhuǎn)差范圍內(nèi)，從而保證電機的運行功率因數(shù)高

20、如果變頻器輸出頻率f與輸出電壓U的比值一定時，電機磁通是個定值，即勵磁電流（Nlo ）不變只有電機磁通 減小時，勵磁電流（Nlo ）減小所以變頻器提高功 率因數(shù)的主要方式是控制異步電機轉(zhuǎn)差率來實現(xiàn)的當異步電機處于大馬拉小車時，變頻器可調(diào)整頻壓比，減小電 機磁通 ，有降低無功電流，提高功率因數(shù)的作用所以，簡單說，低頻時，輸出電壓低，無功電流小”的結(jié)論是錯誤的，降低頻率，降低電壓，但頻壓比恒定，是保證電機鐵心磁通不變，等于電機設(shè)計磁通，即工頻時的磁通當大馬拉小車時，可以降低電機磁通，也就是改變頻壓比的值，也就是在相同頻率下，適當降低電壓，降低勵磁電流降低頻率，降低電壓，不降低磁通 ，勵磁電流不變，

21、無功功率不變改變頻壓比，降低電機磁通 ,降低勵磁電流，降低了無功功率，提高了功率因數(shù)提高自然功率因數(shù)，包括合理選擇電器設(shè)備.避免變壓器輕載運行，合理安排工藝流程，在條件允許的情況下盡量使用同步電動機；通過人工補償提高功率因數(shù)、最常用的 是并聯(lián)電容器補償。并不是經(jīng)補償后的功率因數(shù)越高越好，因為補償裝置消耗有功發(fā)出無功，隨著補償容量的增 加，其有功損耗也增加，初投資增大。就經(jīng)濟運行角度而言，補償后的功率因數(shù)過高或過低均會使總功率損耗增加；若補償功率因數(shù)恰當，能使總有功損耗最小，此時的補償容量及功率因數(shù)稱為按經(jīng)濟運行原則確定的補償容 量及功率因數(shù)。采用并聯(lián)電容器補償。下面是我找的2篇文章淺談交流變頻

22、傳動對功率因數(shù)的提高作用1引言在工業(yè)生產(chǎn)和工具中通常都需要用到交流異步電動機，然而與其他類型的負載相比較，它的功率因數(shù)相對較低，從而導(dǎo)致更高的線電流，這將最終導(dǎo)致線路電纜和變壓器額外的發(fā)熱。在特大型電機輕載運行的應(yīng)用場合，其功 率因數(shù)尤其低。如果你使用交流傳動的變頻器（vsd）來控制電機的速度則能夠提高功率因數(shù)，因此也能降低變壓器和線路上的電力損耗。這樣，交流傳動就能夠幫助管理者省去投資功率因數(shù)補償器設(shè)備的投資。本文將主要介紹使用變頻器后進線電流能小于出線電流現(xiàn)象的原因，同時比較了交流傳動與定速傳動或直流傳動等其他調(diào)速方式的異同點。2功率因數(shù)與變頻傳動2.1功率因數(shù)與cos ©的區(qū)別

23、功率因數(shù)（pf）是電氣系統(tǒng)中一個重要的測量指標，它定義為實際消耗功率（以kw為單位）與總裝置的視在功率（以kva為單位）的比值。功率因數(shù)是大部分人比較關(guān)心的話題，但是有時卻經(jīng)常與cos機phi）發(fā)生混淆。這里要注意一點，功率因數(shù)pf只有在系統(tǒng)電壓 u和系統(tǒng)電流i是正弦波的時候才等于cos機phi），也就是說電壓和電流在同一個頻率時二者才是等同的。但是實際上，電氣系統(tǒng)中的電壓和電流都包含諧波，因此在多數(shù)情況下，功率因數(shù)pf都不等同于cos ©（phi）。Uc = 1" Xr為理解功率因數(shù) pf的概念，下面以矢量形式來表示。圖1為電氣線路圖，電壓u( 一個固定的頻率)在該線路將

24、產(chǎn)生一線路電流i。根據(jù)歐姆定理，每個器件上的電壓降都由電流與電阻相乘，其矢量圖見圖2。在圖1中，電壓u由三部分產(chǎn)生，即電阻r產(chǎn)生的壓降ur=ir、電感xl產(chǎn)生的壓降ul=ixl和電容產(chǎn)生的壓降uc=ixc組成。其電壓和電流可以由圖2的矢量方式分解出來。本回路中，電流i都是相同的，電壓則在矢量表現(xiàn)方式上不同，有超前和滯后。根據(jù)圖2,我們可以得出cos ©的定義。為了更進一步地解釋，功率因數(shù)pf可以更加形象地用一匹馬在沿軌道拉有軌電車”來比方，因為軌道接頭是不平 的，必須要在邊上才能拉。這樣一來，馬拉的方向與實際有軌電車的方向有一個角度。馬實際所做的功只有一部 分是用來拖動車子的，其余的

25、就浪費掉了，這之間的關(guān)系可用圖3來表示?？偠灾邢旅鎺讉€結(jié)論：(1)功率因數(shù)pf是實際功率除以視在功率；(2) 當線路電壓和電流都是正弦波的時候，功率因數(shù)pf= cos(3) 功率因數(shù)的表示可以從0到1或是從0到100%;(4) 實際中功率因數(shù)pf受諧波和其他非線性波形影響；(5) 實際中功率因數(shù)pf比正弦波時的功率因數(shù)低。2.2提高功率因數(shù)的原因電站的功率因數(shù)通常是被設(shè)計成pf=0.8到0.9，如果實際的用戶端功率因數(shù)是比0.8還要低的話，要么發(fā)電機電流比額定值要增加，要么用戶端實際的功率必須降低?；谶@樣的原因，一般電力公司都把用戶消耗的無功功率 設(shè)定一個限值。該限值通常是只為大工業(yè)用

26、戶或公用用戶設(shè)定的。如果用戶端的功率因數(shù)低于一個設(shè)定值時不得不交罰款，通常該限值從0.8到0.97左右。由于電動機的作用，往往會導(dǎo)致功率因數(shù)的下降。通常電機的額定功率因數(shù)是依賴于額定功率，典型的pf=0.85，但當電機處于輕載運行時，問題就出來了，以下就討論這個問題。2.3電機功率因數(shù)低的分析在工業(yè)和裝置中大量使用的電動機通常需要消耗大約工業(yè)生產(chǎn)的50%左右的能量，但跟其他負載相比， 其產(chǎn)生的功率因數(shù)低得多。為防止由此產(chǎn)生的對電力變壓器和電力電纜的損耗，必須要提高功率因數(shù)。為了產(chǎn)生額定的轉(zhuǎn)矩和速度，電動機通常會產(chǎn)生有功電流和無功電流。電機轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生是由有功電流部分和磁場相互作用的結(jié)果，而磁場則

27、是由無功電流分量產(chǎn)生的。電動機輕載時只需要更小的有功電流，而勵磁部分的無功電流則保持不變。這就意味著一旦負載下降，功率因數(shù)也隨之下降。圖4為55kw電機在不同的負載電流時其不同功率因數(shù)的比較數(shù)據(jù)。在全負荷工作時，電流基本都是有功的，而輕載時電流主要是無功的mwDT-7- JOE* JMMQd 二 BdEsFQmuIJ6 10 Tb J) AJ J5 4U 45 5U W2.4功率因數(shù)提高的方式提高功率因數(shù)的方式有很多種。在電站，可以通過提高同步發(fā)電機的勵磁來補償過多的無功，也可以啟用獨立的 同步旋轉(zhuǎn)補償器。在電力傳輸或變電站，通過無功補償電容組來實現(xiàn)無功補償，該電容組可以考慮單一負載或整 個系

28、統(tǒng)的無功來安裝以提高功率因數(shù)。在工廠一級，可以選用無功補償電容組，也可以使用變頻調(diào)速裝置。二者不能共同使用，一方面沒必要，另一方 面?zhèn)鲃与姍C的諧波會損傷電容組。2.5應(yīng)用交流變頻調(diào)速時的功率因數(shù)對一個帶整流橋的 pwm變頻器而言，到交流線路上的功率因數(shù)基本是一致的，而輸出則會產(chǎn)生一個電感的功率 因數(shù)，這主要是由于電機的感應(yīng)線圈產(chǎn)生的。但是，電動機的無功電流是在電機和變頻器的直流電容組之間循環(huán) 的，而不會到電網(wǎng)上去。圖5為pwm變頻器的工作原理，它包括整流橋(交變直)、支路電容和igbt(直變交)三2.6變頻調(diào)速提高功率因數(shù)的解析先來看一下55kw/400v電機和變頻器的電流：(1) 電動機端額

29、定功率 55kw，89.5a，u=400v，效率=94.4%，功率因數(shù) pf=0.89電動機輸入功率=55kw/0.944=58.3kw電動機輸入視在功率 =55kw/0.89=65.5kva(2) 變頻器端額定輸出 p=58.3kw，94.5a，u=400v，效率=98%，功率因數(shù) pf=0.96變頻器輸入功率=58.3kw/0.98=59.5kw電動機輸入視在功率 =kw/pf=62.0kva從這里看出，變頻器的輸入電流比從變頻器輸出到電動機的輸出電流還要小5a(94.5-89.5a)，而有功功率從輸入端的59.5kw降至電機輸出端的 58.3w。變頻器輸入和輸出功率因數(shù)差就表明了變頻調(diào)速

30、系統(tǒng)是怎樣能夠提高功率因數(shù)的，也可以解釋為什么變頻器輸出電流可以比輸入電流高的原因，而這就會幫助工廠降低損耗和節(jié)省費用。估算在電力線路、變壓器和電纜上的能量損耗大約等同于電流的平方。因此我們可以這樣估算：a) 假定55kw電機上的平均負載是35kw;b) 由圖4可以看出，電機電流在35kw時是65a，在此條件下交流變頻器的輸入電流是60a;c) 使用了交流變頻器之后電流從 65a降至60a;d) 如采用交流變頻供電時，電機的能量將可以節(jié)省15%如果在輸入端的能量損耗為5%的話，那么交流變頻的能量損耗為4%。在總電能損耗降低1%的情況下，同樣也可以在費用上節(jié)省相同的量。當然，這里必須要指出的是安

31、裝和使用變頻器并不單單為了提高功率因數(shù)，而是為了在工藝過程控制、節(jié)能以及 降低機械損耗，功率因數(shù)的提高則是安裝變頻器之后的一個附帶作用。3結(jié)束語上面講的是交流傳動變頻對功率因數(shù)的影響，那同是調(diào)速的直流傳動又會是怎么樣呢？scr整標準的直流傳動和交流傳動的區(qū)分在于，交流變頻器采用的是二極管整流回路，而直流調(diào)速器則是晶閘管流回路。scr整流的控制是相位控制，因此會產(chǎn)生電壓和電流間的相位差。速度越低，移相角越大，則直流傳動的功率因數(shù)pf就越低。圖6所示為不同速度區(qū)間中交流傳動與直流傳動的pf特性，很顯然，直流在低速其pf很低，而交流傳動則基本保持在很高的水平。40上I 9 & _7 &

32、; & 4 ? ? 1 *-! * * o o o o o o o o O2C總而言之，功率因數(shù)這個話題是比較有趣的，同時對于眾多的電站和用電大戶來說也非常重要。工業(yè)、商業(yè)和家 庭消費者都希望使用最有效率的用電設(shè)備和電力設(shè)施，來為他們的機器服務(wù)。功率因數(shù)的低下不僅意味著額外的 浪費，也意味有可能遭受罰金。在另外一方面，電力公司都想把更多的電能賣給他們的用戶群，如功率因數(shù)一低，則必須降低發(fā)電和傳輸容量。功率因數(shù)補償器的制造商都非常愿意把電容器組和自動化設(shè)備賣給用戶以提高他們的功率因數(shù)，社會咨詢機構(gòu)也有興趣來幫助電力公司、用電戶和其他成員提出更好的計劃和方案來提高功率因數(shù)、獲取更高質(zhì)量的電能。而本 文通過分析得出結(jié)論，在工廠的電機拖動中采用交流變頻技術(shù)將解決困擾功率因數(shù)的難題，最終提高過程控制的 有效性，降低機器損耗、節(jié)約電力資源。變頻器運行時其輸入側(cè)的功率因數(shù)一般較低，通常都要采取一些措施于以改善。一、變頻器的無功功率與功率因數(shù)變頻器輸入側(cè)功率因數(shù)偏低的原因，與工頻電動機的運行功率因數(shù)低有著重要的區(qū)別。由于電動機