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何謂功率因數,何謂功率因數“超前”、“滞後”為你揭開它的奧秘

大家好,我是猶如雨下,今天我們來談一談電路中常見的功率因數是什麼?

我們知道視在功率S(也就是正弦電路中的總功率容量)在一定的條件下可以轉換成有功功率P和無功功率Q。通過生活的實踐我們總是希望視在功率S能夠越多的轉換成有功功率P,那麼視在功率向有功功率的轉換到底和什麼有關呢?奧秘就在功率因數上!

一、用功率因數表示P與S的關系

有功功率一般小于視在功率,将二者作比來找出他們的關系,我們令λ=P/S。

視在功率S、有功功率P、無功功率Q,三者之間可以構成功率三角形。如下圖所示,我們發現cosθ=P/S。可以看到有功功率P與S的關系與功率間的夾角有關。

我們認為有功功率P與視在功率S之間的關系可以用比值來衡量!λ=P/S,将λ定義為功率因數,cosθ=P/S,我們把θ定義為功率因數角。

二、什麼是功率因數'超前'、'滞後'

在電路中這個θ角不僅僅是功率因數角,同時也是阻抗角,它表征的是電壓超前電流的角度!當θ>0時,對應在阻抗上就是(XL-XC.>0),電路呈感性!當θ<0時,對應在阻抗上就是(XL-XC<0),電路呈容性!

經過之前的學習我們知道了λ=P/S=cosθ。在三角函數計算中當-90°<θ<90°時,cosθ≥0,我們發現這樣一個問題!就是雖然θ角的大小可以反映電路是感性還是容性,但是cosθ值的大小并不能直接反映電路是感性還是容性,直白的說就是無法通過功率因數λ來但判斷電路的性質!

為了能夠通過功率因數λ的值來簡單直接的判斷出電路的性質,我們在表示功率因數的時候往往會在前面加上'超前'或'滞後'的标志。注意!這裡的超前是指電流超前電壓,也就是θ<0的情況,這裡的滞後是指電流滞後電壓,也就是θ>0的情況。這一點很特殊,要單獨的加以注意!

現在來做一個小結!

這樣通過前面的分析我們知道了,視在功率S與有功功率P之間的關系用它們的比值來衡量,λ=P/S,λ就是功率因數。功率因數還可以用功率三角形中的功率因數角來表示,cosθ=P/S。功率因數越大,表示越多的視在功率轉換成有功功率,更少的去轉換成無功功率Q。為了能夠通過功率因數λ直接判斷出電路的性質,我們在功率因數λ前加上'超前'或'滞後'的前綴,'超前'表示電流超前電壓為容性電路,'滞後'表示電流滞後電壓為感性電路!

現在我們知道一個發電機或者變壓器能輸出多大的有功功率與負載功率因數有關系,功率因數越低,輸出的有功功率越少,設備的利用率越低,不符合經濟性!另外當負載需要的功率輸出一定時,功率因數越低,線路上電壓損失和功率損耗就越大,經濟性越差!因此提高功率因數具有重要的經濟意義!

提高功率因數的有效方法就是在負載則并聯電容進行無功補償!那麼是無功補償?怎麼樣進行無功補償呢?

下一個專欄,我們将通過一個簡單的例子為大家詳解什麼是無功補償!

謝謝大家的收看,我們下期再見

猶如雨下

2020.05.09于長春!

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