关键词:自然功率因数;提高;原则与方法;分析
0 引言
电力网电能损耗是电能从发电厂传输到用户（企业单位及居民家庭等）的过程中，在输电、变电、配电和营销各个环节中产生的电能损耗和损失。电能损耗及损失率是综合反映供电企业（或厂矿企事业单位）的电力网规划设计、生产运行和企业管理水平的主要经济技术指标。提高电能使用的经济效益，缓解电力供需矛盾，促进企业设备技术改造和工艺改进工作，提高电气设备的效率，将使降损节电步入一个新的台阶；对自然功率因数及提高原则与方法分析，从而提高设备时使用效率和电能利用率。
1自然功率因数
电力设备或工厂及某一系统，在未投入任何无功补偿装置时的功率因数称为自然功率因数。在电力负荷中，大部分用电设备的实际自然功率因数都比较低，即提高自然功率因数的潜力很大。
2几种典型用电设备的自然功率因数
2.1电力变压器的自然功率因数
电力变压器（指电力降压变压器）的功率因数有一次侧和二次侧之分。由变压器的原理可知，变压器一次侧功率因数不但与二次侧的负荷功率因数有关，而且与负荷率有关。若变压器满载运行，一次侧功率因数仅比二次侧约低3%-5%；若变压器轻载运行，当负荷率小于60%时，一次侧的功率因数就明显下降，下降率将达11%-18%；而空载时，一次侧的功率因数极低。一般变压器在负荷率为60%以上运行才是比较经济的。
2.2异步电动机的自然功率因数
由理论表明，异步电动机的功率因数在效率为70%至满载运行时较高，在额定负荷时，其功率因数约为0.70-0.89；在75%的额定负荷时，功率因数接近0.80。但是实际运行中的电动机负荷率一般都在60%以下，而在50%额定负荷运行时，功率因数将低于0.7；空载时的功率因数只有0.20-0.30.因此外，电源电压过高或过低、电动机启动频繁、电动机转速及定转子之间的同心度等方面都会导致电动机功率因数的降低。
2.3、交流电弧焊机的自然功率因数
普通交流电弧焊机的自然功率因数约为0.5以下，其主要特点是安装分散，工作持续性一般不到50%，负载率一般常低于80%。
2.4、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯的自然功率因数
荧光灯、高压汞灯、高压钠灯都属于感性负载，它们使用稳定电流的电感性镇流器额外多消耗的功率约为灯管的10%-25%。
荧光灯，由于它的光线柔和，显色性好，灯管外表温度低，且品种规格多，加之使用方便，因而获得了广泛应用，尤其在商场等场所大量使用。因此，尽管它的单支功率小，但使用总量极大是不可忽视的，荧光灯的自然功率因数一般在0.3-0.5。
高压汞灯和高压钠灯是目前中国道路及公共场所的主要照明灯具。高压汞灯有50-400瓦，灯具的功率因数为0.42-0.62；高压钠灯有35-1000瓦，灯具的功率因数为0.3-0.44.他们的大量使用必然导致电路的功率因数大大降低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3提高用电设备自然功率因数的方法
提高自然功率因数的方法，是指在不采用任何无功补偿设备，使用电设备的自然功率因数得到提高。根据以上几种用电设备功率因数的介绍，提高用电设备的自然功率因数有以下三种方法。
3.1成分利用变电设备的容量和匹配合适电压
电力变压器不宜长期轻载运行，当变压器的负荷率小于30%时，应当更换小容量的变压器。
当变压器一次侧运行电压超过变压器电压发接头额定工作电压时，变压器励磁电流就急剧升高，将使变压器所消耗的无功功率大幅度增加。为此，一个尽量使配电变压器的一次侧电压和分接头的额定工作电压基本相符。
3.2异步电动机的合理使用
3.2.1合理确定异步电动机台数与容量。
异步电动机在电力用户的感性负荷中所占比重最大，加之其额定功率因数低，所消耗的无功功率占全部武功负荷的60%以上，可见若异步电动机台数过多，并且负荷率不高是影响自然功率因数偏低的重要原因。因此我们应从电动机台数及其容量上分析和解决提高自然因数。
3.2.2用适当功率的电动机取代负荷率偏低的大功率电动机。
选用适当功率的电动机取代负荷率偏低的大功率电动机，一般可使电动机的功率因数提高20%-25%。负荷率低于40%，并且无特殊要求时，均应更换；负荷率高于70%时，一般可以不更换；介于两者之间时，应根据技术经济比较分析决定是否更换。
3.2.3电源电压应与电动机额定电压相匹配。
选用安装电动机，应尽量使电动机铭牌上所要求的额定电压与电源电压之间的差额最小，电压过高或过低都会使其功率因数降低。
3.2.4正确选用一度电动机规格型号。
对于异步电动机规格型号应当正确选用：(1)节能型；（2）要时其额定容量与所带负荷相匹配，防止大马拉小车；（3）要尽量采用高转速；（4）要尽可能采用同步电动机或绕线型异步电动机同步化运行；（5）要正确安装，尽量减少定子、转子间的不同心度等。因为异步电动机的功率损耗，特别是无功功率损耗受绕组导线截面积、匝数、转子和定子之间的气隙大小、均匀度等因数的影响十分明显。
3.2.5影响电动机功率因数的后天性条件
主要有：电源电压过高或过低都会使电动机的功率因数降低。当电源电压超过电动机定子绕组额定电压值时，就会使电动机铁芯处于饱和状态，由磁化曲线可以看到，从而引起励磁磁电流增加，即增大无功损耗，因而造成电动机功率因数数值的降低。电压低于绕组额定电压值较多时，如降到20%，因负载功率不变，电动机的转差率自然升高，即转速变慢，从而使电动机负载的等致电阻减小，将增大定子电流负载分量，以加大转矩。在这种情况下电动机漏抗损耗无功功率增大。电压过低，电动机转子电路的功率因数同时降低，从而使得电动机消耗无功功率增大，整个电动机的综合功率因数反而降低。
电动机的功率因数选择不当，特别是偏大时，会使电动机功率因数下降。电动机在额定负载时，功率因数通常为0.7-0.9；而在空载时约为0.1-0.3，电动机轻载时则在0.3-0.7，显然偏低。工厂运行的电动机，很多事低于额定负载，电动机轻载时功率因数很低是一个现实问题。另外，电动机的频繁启动直接影响它的功率因数。由电动机的运行特征可知，电动机在启动过程中，其功率因数是很低的，因此频繁启动的电动机的平均功率因数将是大大偏低的。
3.3选择现金节能的用电设备和及时改善其运行状态
选择先进、节能的用电设备（包括灯具），确定合理容量（即用电设备的功率与负载的功率接近），合理安排和调整生产程序，改善用电设备运行状态，例如，电动机的负载在额定值的40%及以下时，若电动机的定子绕组是三角形接法，则可改为星形接线，提高负载率及暂载率，限制用电设备空载运行等。
4结论
提高功率因数的实际意义在于提高功率因数能提高供电设备的有功出力及减少占用容量；提高功率因数能减小负荷电流；实施无功功率补偿来实现降损节电。
论文作者:何苍贵,高艳红
论文发表刊物:《科技新时代》2018年3期
论文发表时间:2018/6/6
标签：功率因数论文; 电动机论文; 负荷论文; 电压论文; 自然论文; 电能论文; 设备论文; 《科技新时代》2018年3期论文;