電工初學者會正確計算負載功率嗎?一篇文章徹底教會你
上初中物理就學過P=UI這個計算電功率的公式,相信大家對這個公式都不陌生。
但這個最基本的公式不是適用所有電路的,一般情況下只適用于直流電路和交流純電阻電路。直流電路不用說。交流純電阻電路就是電能完全轉化為內能的電路,如:白熾燈,電爐,電烤箱等。
白熾燈
電爐
其實正弦交流電路功率計算公式是P=UIcosφ(cosφ就是功率因數)φ為電壓和電流的相位差,純電阻電路φ=0,根據三角函數推出,cos0°=sin90°=1,所有,此公式可以簡化為P=UI。
對于感性負載和容性負載來說,電壓和電流就存在相位差,(純感性負載電壓超前電流90度,純容性是電流超前電壓90°)φ不為0,cosφ不等于1,所以就不能按P=UI來計算。
曾有初學電工的朋友問我,說一臺3000瓦的三相電機,電流=功率/電壓=3000/380=7.89A,為什么不對呢?
電機
這就涉及到三相功率的計算,P=UIcosφ是單相功率計算,三相功率計算公式是:P=3U相I相cosφ,這個公式中的電壓和電流指的是相電壓和相電流,但咱們平時所說的額定電壓、額定電流指的是線電壓和線電流。diangon.com這就要看負載的連接方式,當負載為對稱的星形聯接時線電壓=√3相電壓,線電流=相電流;當負載為對稱的三角形聯接時,線電壓=相電壓,線電流=√3相電流。所以無論對稱負載是星形聯接還是三角形聯接,P=3U相I相cosφ都可演變為P=√3U線I線cosφ,再通過這個公式就可以計算出線電壓和線電流。
對于三相異步電機功率的計算,還要考慮電機的效率,所以公式為:P=√3×U×I×COSΦ×η,例如計算3000瓦三相電機電流,(功率因數取0.86,效率取0.88的話)可代入公式,3000=√3×380×I×0.86×0.88,I=6.02A。
提高負載功率因數的幾種方法
可分為提高自然功率因數和采用人工補嘗兩種方法:
提高自然因數的方法:
1). 恰當選擇電動機容量,減少電動機無功消耗,防止“大馬拉小車”。
2). 對平均負荷小于其額定容量40%左右的輕載電動機,可將線圈改為三角形接法(或自動轉換)。
3). 避免電機或設備空載運行。
4). 合理配置變壓器,恰當地選擇其容量。
5). 調整生產班次,均衡用電負荷,提高用電負荷率。
6). 改善配電線路布局,避免曲折迂回等。
人工補償法:
實際中可使用電路電容器或調相機,一般多采用電力電容器補嘗無功,即:在感性負載上并聯電容器。一下為理論解釋:
在感性負載上并聯電容器的方法可用電容器的無功功率來補償感性負載的無功功率,從而減少甚至消除感性負載于電源之間原有的能量交換。
在交流電路中,純電阻電路,負載中的電流與電壓同相位,純電感負載中的電流滯后于電壓90o,而純電容的電流則超前于電壓90o,電容中的電流與電感中的電流相差180o,能相互抵消。
電力系統中的負載大部分是感性的,因此總電流將滯后電壓一個角度,如圖1所示,將并聯電容器與負載并聯,則電容器的電流將抵消一部分電感電流,從而使總電流減小,功率因數將提高。
并聯電容器的補償方法又可分為:
1. 個別補償。即在用電設備附近按其本身無功功率的需要量裝設電容器組,與用電設備同時投入運行和斷開,也就是再實際中將電容器直接接在用電設備附近。
適合用于低壓網絡,優點是補嘗效果好,缺點是電容器利用率低。
2. 分組補償。即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上,它可與工廠部分負荷的變動同時投入或切除,也就是再實際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上。
優點是電容器利用率較高且補嘗效果也較理想(比較折中)。
3. 集中補償。即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側的母線 上。在實際中會將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上,電容器組的容量按配電所的總無功負荷來選擇。
優點:是電容器利用率高,能減少電網和用戶變壓器及供電線路的無功負荷。缺點:不能減少用戶內部配電網絡的無功負荷。
實際中上述方法可同時使用。對較大容量機組進行就地無功補嘗。
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