為什麼並聯電容器可以提高功率因數而串聯不行?

追番小白


為什麼並聯電容器可以提高功率因數,而串聯不行?

●對於低壓供電系統中無法確定線路中的感性負載的電感量,採用並聯方式為最佳選擇,並且容易採集電感負載的電感量,利用功率因數來自動調節補償電容器的容量大小達到補償的目的。此時,電感負載的端電壓與電容端電壓大小相等,相位相反,互相補償,電阻端 電壓等於電源電壓。


●首先得了解電容補償的原理:

在交流供電系統的電路中,電阻、電感、電容元件的電壓、電流的相位特點為在純電阻電路中,電流與電壓同相位;在純電容電路中電流超前電壓90°;在純電感電路中電流滯後電壓90°。在交流電路中,平均功率P=UIcosΦ,其中cosΦ稱為功率因數,也就是電壓U與電流I之間的餘弦。從物理意義上看,功率因數是有功功率UIcosΦ與視在功率UI的比值。說明在由電壓U與電流I的乘積所表達的視在功率中,究竟有多少是在電路中被消耗掉的。

●當功率與電壓為一定值時,並聯電容器補償,功率因數會提高,則需要的電流越小,如果採用串聯電容在電路中,電路無法連接在一起,不能夠補償。如果電路呈現電阻性負載,則無需補償,電流與電壓相位相同。另外,電容器串聯阻抗最小,電流最大:這時Z=R,則I=U/R。串聯諧振時電感(電容)端電壓與電源電壓的比值稱為品質因數Q,也等於感抗(或容抗)和電阻的比值。當Q>>1時,L和C上的電壓遠大於電源電壓(類似於共振),這稱為串聯諧振,這種方式的諧振常用於信號電壓的放大;但在供電電路中串聯諧振應該避免。

●功率因數指在交流電路中,電壓與電流之間的相位差φ的餘弦,用希臘字母cosφ表示。換一種通俗解釋即;功率因數是有功功率與無功功率之比,稱為功率因數;cosφ=P/S。常用的計算公式請看下圖所示


●從供電角度,理想的負載是P與S相等,功率因數cosφ為1。此時的供電設備的利用率為最高。而在實際上是不可能的,只有假設系統中的負荷,全部為電阻性才有這種可能。電路中的大多數用電負荷設備的性質都為電感性,這就造成系統總電流滯後電壓,使得在功率因數三角形中,無功Q邊加大,則功率因數降低,供電設備的效率下降。見下圖所示。

●功率三角形是一個直角三角形,用cosφ(即φ角的餘弦)來反映用電質量的高低,大量的感性負載使得在電力系統中,從發電一直到用電的電力設備沒有得到充分的應用,相當一部分電能,如果沒有采用電容補償,它將經過輸配電系統與用戶設統與用戶設備之間進行往返交換,白白浪費了。

●低壓供電系統中的電容電流與電感電流相位差為180°稱作互為反相,可以利用這一互補特性,在配電系統中並聯相應數量的電容器。用超前於電壓的無功容性電流抵消滯後於電壓的無功感性電流,使系統中的有功功率成分增加,cosφ得到提高利用率。

以上為個人觀點,僅供提問者和頭條上的閱讀者們參考一下。

知足常樂於上海2019.12.31日


知足常樂0724


●對於低壓供電系統中無法確定線路中的感性負載的電感量,採用並聯方式為最佳選擇,並且容易採集電感負載的電感量,利用功率因數來自動調節補償電容器的容量大小達到補償的目的。此時,電感負載的端電壓與電容端電壓大小相等,相位相反,互相補償,電阻端 電壓等於電源電壓。

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●首先得了解電容補償的原理:

在交流供電系統的電路中,電阻、電感、電容元件的電壓、電流的相位特點為在純電阻電路中,電流與電壓同相位;在純電容電路中電流超前電壓90°;在純電感電路中電流滯後電壓90°。在交流電路中,平均功率P=UIcosΦ,其中cosΦ稱為功率因數,也就是電壓U與電流I之間的餘弦。從物理意義上看,功率因數是有功功率UIcosΦ與視在功率UI的比值。說明在由電壓U與電流I的乘積所表達的視在功率中,究竟有多少是在電路中被消耗掉的。

●當功率與電壓為一定值時,並聯電容器補償,功率因數會提高,則需要的電流越小,如果採用串聯電容在電路中,電路無法連接在一起,不能夠補償。如果電路呈現電阻性負載,則無需補償,電流與電壓相位相同。另外,電容器串聯阻抗最小,電流最大:這時Z=R,則I=U/R。串聯諧振時電感(電容)端電壓與電源電壓的比值稱為品質因數Q,也等於感抗(或容抗)和電阻的比值。當Q>>1時,L和C上的電壓遠大於電源電壓(類似於共振),這稱為串聯諧振,這種方式的諧振常用於信號電壓的放大;但在供電電路中串聯諧振應該避免。

●功率因數指在交流電路中,電壓與電流之間的相位差φ的餘弦,用希臘字母cosφ表示。換一種通俗解釋即;功率因數是有功功率與無功功率之比,稱為功率因數;cosφ=P/S。

1.

●從供電角度,理想的負載是P與S相等,功率因數cosφ為1。此時的供電設備的利用率為最高。而在實際上是不可能的,只有假設系統中的負荷,全部為電阻性才有這種可能。電路中的大多數用電負荷設備的性質都為電感性,這就造成系統總電流滯後電壓,使得在功率因數三角形中,無功Q邊加大,則功率因數降低,供電設備的效率下降。

2.

●功率三角形是一個直角三角形,用cosφ(即φ角的餘弦)來反映用電質量的高低,大量的感性負載使得在電力系統中,從發電一直到用電的電力設備沒有得到充分的應用,相當一部分電能,如果沒有采用電容補償,它將經過輸配電系統與用戶設統與用戶設備之間進行往返交換,白白浪費了。

●低壓供電系統中的電容電流與電感電流相位差為180°稱作互為反相,可以利用這一互補特性,在配電系統中並聯相應數量的電容器。用超前於電壓的無功容性電流抵消滯後於電壓的無功感性電流,使系統中的有功功率成分增加,cosφ得到提高利用率。


信陳家電


1、並聯補償作用:

(1)向電網提供或從電網吸收無功和/或有功功率。

(2)改變電網的阻抗特性。

(3)提高電力系統靜態穩定性。

(4)改善電力系統的動態特性。

(5)維持或控制節點電壓。

(6)通過控制潮流變化來抑制系統振盪。

(7)快速可控的並聯補償可提高系統的暫態穩定性。

2、電容器串聯作用:

電容器串聯等效電容的倒數等於每個電容器的倒數之和:1/C總=1/C1+1/C2+……+1/Cn。並聯電容增大電容,串聯電容減小。電容器串聯也是一種無功補償裝置,通常在330kV及以上的超高壓線路中串聯。其主要功能是從補償(降低)電抗的角度提高系統電壓,從而降低功率損耗,提高系統的穩定性。


夢醒無蹤還是夢


因為我們供電是電壓形式供給用戶的。電器的規格都是某個標準電壓。不可能以電流形式供電。所以感性負載也是在同一個電壓下存在著,它的電流滯後於電源電壓,電壓做基準,等值電路的電感電流是-j(1/ωL)U,要想抵消這感性電流,只能加個相反的負載電流,這就是電容電流jωCU。這個電容電流和感性電流值完全相等就是功率因數Cosφ等於1。也就是並聯諧振。電力網不需要真的達到諧振,那樣電容太多成本過高,只要達到功率因數Cosφ>0.90就滿足了。(本人將文字修改一下)。


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