功率因数及其对能源使用的影响

随着能源效率低下的容易找到的来源的推动,一个关键领域的调查是您的设施的电力因素和您的自动化设备对其产生的影响。

计算功率因数。来源:CAS数据记录器
计算功率因数。来源:CAS数据记录器

大多数关于制造业能源效率的讨论集中在识别容易发现和修复的能源浪费,如压缩空气泄漏、低效的照明、设备总是在不需要的时候开着,等等。但是,随着这些能源浪费的解决,下一步是了解您的生产设施的功率因数。

功率因数是实际功率与视在功率的比值,视在功率从源流向负载。这对制造商来说是一个重要的知识,因为低功率因素会增加你的工厂或工厂的电费。

下面简要介绍一下什么是功率因数,如何计算功率因数,以及如何解决功率因数。郑重声明,这一信息是由中科院数据记录器,提供数据记录设备;它的Accsense Electrocorder EC-7VAR功率数据记录器可用于帮助识别功率因素问题。

测量功率因数
功率因数(PF)在0到1.0之间测量(通常以百分比表示,100%或1.0为单位)。如果您的设施的PF低于某个水平(通常95- 96%),您的公用事业将收取无功费用。这是因为低PF代表了一个低效的负载源,它会吸引无功功率(即非工作功率),而公用事业必须加以弥补。

在交流电路中,当电压和电流对齐时,功率的最佳利用。然而,你的大部分电气设备在吸收电流时可能会延迟,这意味着电流和电压不一致,导致它吸收更多的电流来工作。

交流电路的功率因数是用三个方面的电力来计算的,因为它们彼此相关(见与这篇文章相关的图像):
*实际功率运行设备所需的功率,单位为kW。
*无功功率不产生功的功率,用kVAr表示。随着无功功率使用的增加,你的电力系统损失更多的能量,因此无功功率费用。
*视在功率:实际功率和无功功率的组合,以kVA表示。

底线是你的PF百分比显示了你所绘制的总电流中有多少被用来做实际工作。例如,PF为80%意味着流入您的设备的电流中有20%是非工作电源。

提高你的功率因数
有几种功率因数校正技术可以应用。一种更常见的方法是安装矫正设备,以减少或消除这些成本。但有一些简单的方法,你可以使用提高你的PF,而不需要购买这些昂贵的设备,如:

检查您现有的设备,看看是否有任何部件的工作电压高于额定电压。您还可以减少工厂运行轻负荷电机的频率,避免长时间运行空转电机。

具有低功率因数的线性负载,如感应电机,可以使用无源电容器或电感网络进行校正。例如,可以通过使用局部连接的电容器来抵消电机负载的感应效应。如果负载有电容值,连接电感器(也称为电抗器)来修正功率因数。

使用自动功率因数校正装置,由许多通过接触器开关的电容器组成。这些接触器是由一个调节器控制的,它测量电力网络中的功率因数。根据网络的负载和功率因数,功率因数控制器将分步骤切换必要的电容器块,以确保功率因数保持在一个选定的值以上。

对于高压电力系统或大的、波动的工业负荷的功率因数校正,电力电子装置如静态无功(伏安无功)补偿器或STATCOM(静态同步补偿器)正越来越多地被使用。这些系统能够比接触器开关电容器组更快地补偿功率因数的突然变化。

功率因数校正的好处
除了降低您的设备的电费和避免无功电费,增加您的设备的功率因数还可以减少碳排放,减少变压器和配电设备的I2R损耗,并减少电缆、开关设备、变压器和交流发电机的热量,从而延长设备的寿命。

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