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什么是功率因数?一文讲透

标签:什么,功率,功率因数,因数,一文 时间:2019年04月24日 阅读4
【导读】功率因数(Power Factor)是衡量电源模块气设备服从高低的一个系数。它的大小与电源模块路的负荷性子有关, 如白炽灯泡、电源模块阻炉等电源模块阻负荷的功率因数为1,一样平常具有电源模块感性负载的电源模块路功率因数都小于1。功率因数低,说明无功功率大, 从而降低了设备的行使率,增长了线路供电源模块损失。   关于功率因数的讨论网上也有不少文章,但许多人仍然对一些概念存有误解,这将为体系的设计带来诸多危害,有需要在此再加以澄清。   一、功率因数的由来和含义   在电源模块气领域的负载有三个基本品种:电源模块阻、电源模块容和电源模块感。电源模块阻是消费功率的器件,电源模块容和电源模块感是储存功率的器件。日常所用的交流电源模块在纯电源模块阻负载上的电源模块压和电源模块流是同相位的,即相位差q = 0°,如图1(a)所示;交流电源模块在纯电源模块容负载上的电源模块压和电源模块流关系是电源模块流超前电源模块压90°(q =90°),如图1(b)所示;交流电源模块在纯电源模块感负载上的电源模块压和电源模块流关系是电源模块流滞后电源模块压90°(q = -90°),如图1(c)所示。   什么是功率因数?一文讲透 图1 不同性子负载上的电源模块流电源模块压关系   功率因数的定义是:什么是功率因数?一文讲透 (1)   在电源模块阻负载上的有功功率就是视在功率,即二者相称北京人事考试网,所以功率因数F=1。而在纯电源模块容和纯电源模块感负载上的电源模块流和电源模块压相位差90°,所以所以功率因数F=cosq = cos90°=0,即在纯电源模块容和纯电源模块感负载上的有功功率为零。   从这里可以看出一个题目,同样是一个电源模块源,对于不同性子的负载其输出的功率的大小和性子也不同,因此可以说负载的性子决定着电源模块源的输出。换言之,电源模块源的输出不取决于电源模块源的自己,就像一座水塔的供水水流取决于水龙头的开启程度。   从上面的讨论可以看出,功率因数是表征负载性子和大小的一个参数。而且一样平常说一个负载只有一种性子,就像一小我只有一个身份证号码一样。这种性子的确定是从负载的输入端看进去,称为负载的输入功率因数。一个负载电源模块路完成了,它的输入功率因数也就定了。   比如UPS作为前面市电源模块或发电源模块机的负载而言,比如六脉冲整流输入的UPS,其输入功率因数就是0.8,不论前面是市电源模块电源模块网照旧发电源模块机,比如要求输入100kVA的视在功率,都必要向前面的电源模块源索取80kW的有功功率和60kvar的无功功率。假如UPS的输入功率因数是0.6,就必要向前面的电源模块源索取60kW的有功功率和80kvar的无功功率。像如许的输出分配,前面电源模块源是“无权”决定的。   二、表征UPS输出能力的参数——负载功率因数   1. 负载功率因数被误称为“输出功率因数”   UPS不能一对一地制造,也要事先根据当前用电源模块器的情势和规模预先制造出一批或几批不同功率因数和功率规格的机器,以备市场现货贩卖。预先制造出一批或几批UPS的根据就是负载功率因数。当UPS的负载功率因数与负载的输入功率因数相称时,就称为完全匹配,UPS就可输出悉数功率。碰到不匹配负载时,就必须降额使用。图2示出了UPS负载功率因数与负载输入功率因数的关系。   什么是功率因数?一文讲透 图2 UPS负载功率因数与负载输入功率因数的关系   有的就误把UPS的负载功率因数称为UPS的输出功率因数。这种误解的来源也许认为UPS既然有输入功率因数就肯定有输出功率因数,如许一来UPS的性子就有两种,从输入看进去是一种性子,从输出看进去又是另一种性子,误解了电源模块路性子的唯一性。既然是UPS的输出功率因数,如前所述百度搜索引擎优化,假如UPS有输出100kVA的能力,那么应当在任何负载性子的条件下都可给出功率因数所指出的有功功率和无功功率。比如被称为输出功率因数的数值为0.8时,在任何负载性子的条件下都可给出80kW的有功功率和60kvar的无功功率。但现实上不是如许。比如每每出现这种情况,当负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时,就会因过载而转旁路,这是其一;其二,当勤奋率因数表测量UPS输出端时发现,在带线性负载时其功率因数值为1,当带二极管整流滤波输入的IT负载时其功率因数值又是0.7,怎么也出不来0.8!现实上这两种情况测得的都是负载的功率因数,所谓输出功率因数0.8根本就不会出现,除非带输入功率因数为0.8的负载时,但那时测得的也仍然是负载的功率因数。即,只要带负载测量,测得的就是负载的功率因数。如许一来,只有不带负载时才可测得UPS的“输出功率因数”,这时有功功率P的输出电源模块流IP=0,视在功率S的输出电源模块流IS=0,尽管二者的电源模块压UP和US不为零,但根据式(1)   什么是功率因数?一文讲透  (2)   这个效果就是一个无理数。功率因数表测试根本就测不出任何值。也就是说所谓的“输出功率因数”没有任何操作性。   2.负载功率因数的确定因素   那么负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时,为什么给不出80kW呢?一样平常这种情况下的工频机UPS设计是根据额定的有功功率选择逆变器,而无功功率部分由逆变器后面的电源模块容器C来承担,如图3所示。在图中的逆变器功率选择就是根据负载功率因数设定的。这里是以负载功率因数为0.8的100kVA UPS为例的数字。逆变器是根据80kW选择的功率管,电源模块容器C的容量是根据输出的无功功率60kvar选定的(当然还需另外加上滤波时所需的容量)。由于在全匹配负载时电源模块容C的输出无功功率QC和负载上的容性无功功率负载上的感性无功功率 QL绝对值相称而符号相反,完全互补(直接相减),即:QC-QL=0   而且C和L形成的回路电源模块流并不流经逆变器,即无功电源模块流不流经逆变器,UPS就是在这种设定条件下制造的。   什么是功率因数?一文讲透 图3 一样平常工频机UPS与负载匹配情况下的主电源模块路结构   所以在全匹配的条件下,负载功率因数为0.8的100kVA UPS能将80kW的有功功率和60kvar的无功功率悉数输送给负载。即在UPS的负载功率因数与负载的输入功率因数完全匹配时,负载上得到的功率就是:   什么是功率因数?一文讲透  (3)   假如负载的输入功率因数与UPS的负载功率因数不相称,情形又会怎样呢?比如后面的负载是线性负载,即负载的输入功率因数=1,这种情况经常出如今UPS带假负载考机情况,如图4所示。在这里有一个很大的区别,负载中的电源模块感部分没有了。这就造成了逆变器后面电源模块容器C的无功功率再也不能向负载端提供的局面。因为60kvar的容抗XC是:   什么是功率因数?一文讲透  (4)   从上式可以看出,逆变器输出首先并联了一个小于1W的电源模块抗,假如让逆变器输出端建立起220V的电源模块压,首先要向电源模块容C提供一个电源模块流IC,其值的大小为:   什么是功率因数?一文讲透  (5)   而原来逆变器可以提供的电源模块流IINV为:   什么是功率因数?一文讲透  (6)   很显然,必须从逆变器输出电源模块流中减去上述的容性电源模块流,余下的才是负载应得的电源模块流Ir,即:   什么是功率因数?一文讲透  (7)   那么此时负载上能够得到的功率Pr就只有:   Pr =241A´220V»53kW (8)   什么是功率因数?一文讲透 图4 一样平常工频机UPS与线性负载不匹配情况下的主电源模块路结构   或者勤奋率计算式得出同样的效果:   什么是功率因数?一文讲透  (9)   因此负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时,只能给出53kW的功率,在以往的机器中不止一次地证实了这个结论。也就是说当负载的输入功率因数不等于UPS的负载功率因数时,UPS就必须降额使用。这是一样平常规律,当然对不同负载功率因数的UPS有着不同的降额值。   3. 对UPS功率因数的误解危害   正是因为有的用户将负载功率因数误认为是UPS的“输出功率因数”,不但将归属关系搞错了,而且还引出了一个根本不存在的概念。既然是“UPS的输出功率因数”,那么UPS的输出功率就必须听从这个功率因数值,也就是说“功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时也应给出80kW的输出功率”。假如这种误解仅仅是个别用户,最多导致用户和供给商方面的矛盾。但假如是制订标准者陷入这个误区,危害就是全国的UPS制造商。   比如原来都是进口的大功率UPS,在带线性实验负载时发现功率因数为0.8的100kVA UPS给不出80kW,于是就认为是厂家的产品不合格,在加之厂家也说不清楚缘故原由,于是就只好加大逆变器的功率,也就是说在逆变器中必须也把60kvar的无功功率包含进去,即:   什么是功率因数?一文讲透  (10)   无形中将逆变器的造价增长了20%,但逆变器的驱动电源模块路也比需响应地升级,那就不止20%了。全国所有的厂家都必须照此办理,这个影响面就大了!如许一来,80kW的输出功率是给出来了,可惜的是负载功率因数F就不是0.8了,由于陷入误区的制造商是不会将原来60kvar的无功功率作任何改变的,即仍然保留了60kvar的电源模块容器,如许一来按着原来的对负载功率因数F的设计活动策划公司,就变成了:   什么是功率因数?一文讲透  (11)   当然,只要输出给够了80kW,至于此时的功率因数值也就无人顾及了。假如真的有人看到了这一点,是不是认为这台100kVA 的UPS只要给出68.4kW就达标了!   很显然韩妆品牌,如许的改变是不应该的,一来是损害了制造商的利益,二来也不吻合科学道理,只是由于误解缘故原由而人为地认为如许做。甚至有的说:多数人赞成如许做那就对。要知道科学的题目不是靠举手表决解决的,自由落体的苹果就是要落在地上,再多的人举手表决也不会飞到天上去。   和负载功率因数并列的一个量就是UPS输出电源模块压的谐波失真度,有的将二者混为一谈,认为只要输出电源模块压的谐波失真度达到要求,那么负载功率因数也就知道了。现实上在产品设计中负载功率因数协调波失真虽然有些联系,但不是一码事,各自的考虑不同。谐波失真度就好比是衡量这件衣服做得活计好不好,针脚密不密,样式好不好。而功率因数透露表现的则是男服装照旧女服装,是多大号的衣服,等等。所以这两个指标且不可厚此薄彼,甚至舍弃其中之一。   更不能令人放心的是有些读者至今仍认为功率因数是百分数,常听到有人问:你的UPS的输入功率因数是百分值多少?这从上面的计算就可清楚地看到,有功功率和无功功率是正交关系。从式(11)也可看到视在功率、有功功率和无功功率三者之间的关系是直角三角形勾股弦的关系。所以有功功率和无功功率是不能直接加减的。比如上面的例子,假如将80kW看做80%,那么60kvar就是60%,如许一来有功功率和无功功率加在一路就是140%,显然是舛错的。这个最基本的基本概念假如搞不清楚,其他概念就很难去理解了!    

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