電路分析實驗報告

5/5關(guān)于功率因數(shù)補償?shù)难芯磕夸汿OC\o"1-1"\h\u56951、概述 1172932、功率因數(shù)補償?shù)谋匾?2135123、采用并聯(lián)固定電容器的方法補償功率因數(shù)的可行性（理論計算和仿真驗證） 348214、該方案在實際工況下的運行效果、遇到的問題和改進(jìn)方案 3194235、結(jié)論 5功率因數(shù)補償?shù)难芯?、概述功率因數(shù)是用電設(shè)備的有功功率與視在功率的比值，表示用電設(shè)備（供電設(shè)備、配電設(shè)備等）的用電效率。它反映了設(shè)備充分利用的程度，如果功率因數(shù)低，則引發(fā)設(shè)備不能充分利用的問題，電流到了額定電流值，但功率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于視在功率值。

功率因數(shù)的特性：

1、功率因數(shù)越大，表示用電效率越高。

2、在任何情況下功率因數(shù)都不可能大于1。 3、當(dāng)交流電路中電壓與電流同相位時，有功功率等于視在功率，此時功率因數(shù)最 大，等于1（即電阻型設(shè)備）。功率因數(shù)補償在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（Φ)的余弦叫做功率因數(shù)，用符號

cosΦ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S.

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機(jī)、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負(fù)荷,這些電感性的設(shè)備在運行過程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率，還同時吸收無功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無功補償設(shè)備后，將可以提供補償感性負(fù)荷所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源側(cè)向感性負(fù)荷提供及由線路輸送的無功功率。減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，可以降低輸配電線路中變壓器及母線因輸送無功功率造成的電能損耗，這種措施稱作功率因數(shù)補償。//由于功率因數(shù)提高的根本原因在于無功功率的減少，因此功率因數(shù)補償通常稱之為無功補償。2、功率因數(shù)補償?shù)谋匾杂泄β蔖=UIcosφ由此可以看出，電路中消耗的功率P，不僅取決于電壓U與電流I的大小，還與功率因數(shù)有關(guān)。功率因數(shù)的大小，取決于電路中負(fù)載的性質(zhì)。對于一般性電路，功率因數(shù)介于0到1之間。由P=UIcosφ可知，相同電壓下，功率因數(shù)過低，就要用較大的電流來保障用電器正常工作，與此同時輸電線路上輸電電流增大，從而導(dǎo)致線路上焦耳熱損耗增大。另外，在輸電線路的電阻上及電源的內(nèi)阻上的電壓降，都和用電器中的電流成正比，增大電流必然會導(dǎo)致輸電線路和電源內(nèi)部的電壓損失增大。因此，提高用電器的功率因數(shù)，可以減小輸電電流，進(jìn)而減小了輸電線路上的功率損失。所以功率補償就顯得尤為重要！通過功率補償，可以提高功率因數(shù)（后面實例解釋），進(jìn)而充分發(fā)揮電力設(shè)備的潛力；減小供電線路的損耗；減小供電線路的電壓損失；提高供電能力，降低電能成本。如左圖所示，在某工廠動?設(shè)備采?380V50Hz供電，功率因數(shù)為0.65，全部滿載運?時需要功率500kW，平均每天運?16個?時，每月平均開機(jī)26天,基本電價0.6元/千瓦時的情況下，需要電力局供電的功率為767.60KV*A，一個月需要繳納電費約191592.96元。根據(jù)電網(wǎng)政策，實際應(yīng)繳納191592.96*（1+15%）=220331.90元，加了補償電器后供電功率僅需555.56KV*A，一個月僅需繳納138666.67元，每月少繳81665.23元。3、采用并聯(lián)固定電容器的方法補償功率因數(shù)的可行性（理論計算和仿真驗證）理論計算I=1451A，Q_2=240401.68var，買補償電容器的價錢為(Q_1-Q_2)*25/1000=8574.38元。仿真驗證I=1.45KA，Q_2=240236var，買補償電容器的價錢為(Q_1-Q_2)*25/1000=8578.50元。綜上，購置無功補償器的價錢8600元遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于一個月省下的電費81665.23元，所以采用并聯(lián)固定電容器的方法補償功率因數(shù)完全可行。若采用，則滿載下一個月可以省下電費73065.23元。4、該方案在實際工況下的運行效果、遇到的問題和改進(jìn)方案經(jīng)計算，設(shè)備在平均負(fù)載率80%的情況下的實際功率為400W，此時電路各元件參數(shù)如下：L_2=L_1/(80%)=0.567mH R_2=R_1/(80%)=0.152Ω仿真電路如圖：可以看出功率因數(shù)為0.95，電路總電流為1.08KA，視在功率為：380*1090=414.2KW。這里一個月的電費p=26*16*414.2*%0.6=103384.32元。根據(jù)電網(wǎng)政策，最后應(yīng)繳納電費為p`=p*（1-0.75%）=103125.86元。設(shè)備在最低負(fù)載率60%的情況下的實際功率為300W，此時電路各元件參數(shù)如下：L_3=L_1/(60%)=0.748mH R_3=R_1/(60%)=0.203Ω仿真電路如圖：可以看出功率因數(shù)幾乎達(dá)到100%，電路總電流為788A，視在功率為:380*791=300.58KW這里一個月的電費p=26*16*300.58*0.6=75024.77元。根據(jù)國家電網(wǎng)政策，最后應(yīng)繳納的費用為p`=p*(1-0.75%)=74462.08元。綜上：該方案在實際工況中運行時效果顯著但卻略有不足，當(dāng)負(fù)載率低至60%于滿載時，可以觀察到電路略過補償。可能的改進(jìn)方法：機(jī)器大多數(shù)運行在80%即400KW的情況下，購置電容器時不應(yīng)按照滿載下的功率因數(shù)而是400KW下的功率因數(shù)為0.9來購置更便宜的電容器。5、結(jié)論