大家好,我是犹如雨下,今天我们来谈一谈电路中常见的功率因数是什么?
我们知道视在功率S(也就是正弦电路中的总功率容量)在一定的条件下可以转换成有功功率P和无功功率Q。通过生活的实践我们总是希望视在功率S能够越多的转换成有功功率P,那么视在功率向有功功率的转换到底和什么有关呢?奥秘就在功率因数上!
一、用功率因数表示P与S的关系
有功功率一般小于视在功率,将二者作比来找出他们的关系,我们令λ=P/S。
视在功率S、有功功率P、无功功率Q,三者之间可以构成功率三角形。如下图所示,我们发现cosθ=P/S。可以看到有功功率P与S的关系与功率间的夹角有关。
我们认为有功功率P与视在功率S之间的关系可以用比值来衡量!λ=P/S,将λ定义为功率因数,cosθ=P/S,我们把θ定义为功率因数角。
二、什么是功率因数'超前'、'滞后'
在电路中这个θ角不仅仅是功率因数角,同时也是阻抗角,它表征的是电压超前电流的角度!当θ>0时,对应在阻抗上就是(XL-XC.>0),电路呈感性!当θ<0时,对应在阻抗上就是(XL-XC<0),电路呈容性!
经过之前的学习我们知道了λ=P/S=cosθ。在三角函数计算中当-90°<θ<90°时,cosθ≥0,我们发现这样一个问题!就是虽然θ角的大小可以反映电路是感性还是容性,但是cosθ值的大小并不能直接反映电路是感性还是容性,直白的说就是无法通过功率因数λ来但判断电路的性质!
为了能够通过功率因数λ的值来简单直接的判断出电路的性质,我们在表示功率因数的时候往往会在前面加上'超前'或'滞后'的标志。注意!这里的超前是指电流超前电压,也就是θ<0的情况,这里的滞后是指电流滞后电压,也就是θ>0的情况。这一点很特殊,要单独的加以注意!
现在来做一个小结!
这样通过前面的分析我们知道了,视在功率S与有功功率P之间的关系用它们的比值来衡量,λ=P/S,λ就是功率因数。功率因数还可以用功率三角形中的功率因数角来表示,cosθ=P/S。功率因数越大,表示越多的视在功率转换成有功功率,更少的去转换成无功功率Q。为了能够通过功率因数λ直接判断出电路的性质,我们在功率因数λ前加上'超前'或'滞后'的前缀,'超前'表示电流超前电压为容性电路,'滞后'表示电流滞后电压为感性电路!
现在我们知道一个发电机或者变压器能输出多大的有功功率与负载功率因数有关系,功率因数越低,输出的有功功率越少,设备的利用率越低,不符合经济性!另外当负载需要的功率输出一定时,功率因数越低,线路上电压损失和功率损耗就越大,经济性越差!因此提高功率因数具有重要的经济意义!
提高功率因数的有效方法就是在负载则并联电容进行无功补偿!那么是无功补偿?怎么样进行无功补偿呢?
下一个专栏,我们将通过一个简单的例子为大家详解什么是无功补偿!
谢谢大家的收看,我们下期再见
犹如雨下
2020.05.09于长春!
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