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功率因数解析

更新时间: 2022-07-07   点击次数: 852次

含义

功率因数是衡量电气设备工作效率高低的参数指标。在交流电路中,它定义为有功功率与视在功率的比值。在非正弦波电路中,功率因数PF与总谐波失真THD及基波功率因数cosΦ有关,具体公式如下:

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上式说明,在基波功率因数cosΦ不变时,降低总谐波失真THD,可以提高功率因数PF,即THD越小则PF越高。

某场合测量数据

 

现场主要负载为电阻加热炉,现场功率因数低需要提高功率因数。

图一:电压/电流波形

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                                                                 图二:电流及电流畸变率

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图三:功率及功率因数

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图四:电网各次谐波列表

图五:进线柜多功能仪表功率因数PF

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图六:实拍无功柜功率因数COSΦ

 

测量数据分析及选型参考

现场测量时只开了一组电阻炉,根据图片数据可知,电流有效值为268A,谐波电流约为107A;但是现场实际有5台同样的电阻炉,所以估算满负荷电流有效值约为1338A,谐波电流约为535A,在暂时不考虑补偿时谐波放大和设备间谐波互相抵消的情况下,滤波器选型在600A左右。

根据图三可知sum-PF为0.88,这和图五多功能仪表显示数据(0.884)一致,但是图六功率因数控制器上显示为0.98,这是因为图五显示的为全波功率因数PF,而图六显示的是基波功率因数cosΦ,当cosΦ=0.98,THD=50%时,可计算得出PF=0.876,与图三、图五数据一致,所以当现场谐波电流畸变率THDi无法降低时,即使补偿完所有的无功功率,PF最大也只能到0.88左右,无法达到0.92或以上;只有在补偿无功的同时,滤除系统谐波电流,降低电流畸变率THDi,才能进一步提高全波功率因数PF。

无功补偿串抗率为7%(或14%)时,可以抑制5次(或3次)及以上谐波流入电容器,但是对5次(或3次)以下的谐波极易产生谐振,从而烧毁电容器或其他元器件;根据图四可知,现场2/3/4次谐波都存在,所以使用的7%电抗器对于这三种谐波都极易引起谐振,建议改用抗谐波能力更强的滤波电容器或者使用SVG等有源设备进行无功补偿,达到更好的补偿效果。