无功功率完整指南：它是什么、如何测量以及如何减少它
无功功率完整指南：它是什么、如何测量以及如何减少它
无功功率是电网中的一个基本概念，常常被忽视，但它可能对许多公司的能源效率和电费产生重大影响。尽管无功功率不会转化为有用功，但其正确管理对于避免额外成本和优化电网的使用至关重要。本文将深入探讨什么是无功功率、无功功率的测量方法、它对电气装置的影响以及可以采取哪些措施来避免它引起的问题。
什么是无功功率？
无功功率是通过电网循环的电力形式之一，但不像电力那样直接转化为有用功。有功功率。由于电气设备中线圈和电容器的影响，无功功率不是被设备消耗，而是在电源和负载之间振荡。此类电源是电机、变压器或照明设备等设备运行所必需的。
在交流 (AC) 电路中，由于电流和电压之间的相位差而产生无功功率。理想情况下，电压和电流应同相，这将使所有循环功率处于活动状态并完全可用。然而，由于许多设备的性质，电流和电压波是异相的，从而产生无功功率。
无功功率的测量单位是无功伏安 (VAr)，该功率可以使用以下公式计算：
无功功率 (Q) = V * I * sinphi，其中 是电压和电流之间的相位角。
有功功率和无功功率的区别
La有功功率它是一种被消耗并执行有用功的能量，例如机器的操作或灯泡的照明。它以瓦 (W) 为单位，是我们实际使用的功率，反映在我们的电费单中。
另一方面，无功功率不会产生有用功，但对于维持某些电气设备的运行至关重要。虽然它不被直接消耗，但它对电力系统有影响，因为它占据输电网络的空间并影响有功功率的传输能力。
这两种权力都与视在功率，它是有功功率和无功功率的组合。这是两者的矢量和，以伏安 (VA) 为单位进行测量。将它们联系起来的公式是：
(视在功率)² = (有功功率)² + (无功功率)²
这个功率三角形使我们能够了解如何优化电力消耗：无功功率越低，我们可以使用的有用有功功率部分就越大。
功率因数和余弦 phi
El功率因数，也称为余弦 phi (cos φ)，是有功功率与视在功率之间的比率。功率因数反映了装置使用电网的效率。如果功率因数为1，则电压和电流完全同步，并且没有无功功率。实际上，该值通常较低，例如 0,85 或 0,9，具体取决于安装情况。
硅EL余弦值小于0,85，可能会出现过流问题、电压下降以及电力传输中的额外损耗，从而对能源性能产生负面影响。在许多情况下，网络运营商强加处罚对于低功率因数的大消费者。
无功功率的类型
无功功率可分为两种主要类型：
- 感性无功功率：它是在产生磁场的设备中产生的，例如电动机、变压器和电磁体。在这种情况下，电流滞后于电压。
- 容性无功功率：它是在电容器和某些类型的现代照明（荧光灯管和 LED 灯）等组件中产生的。这里，电流领先于电压。
为了保持功率因数在最佳水平上，许多工业设施都采用电容电池，补偿感性无功功率引起的相移。
无功功率对电费的影响
安装中功率因数低和无功功率大的最直接后果之一是电力成本增加。很多企业都受到影响处罚电网运营商施加的压力，特别是当功率因数低于 0,85 时。
例如，在西班牙，大消费者对于合同功率大于15kW的情况，他们必须特别注意这一点，因为如果无功功率过高，他们将面临每消耗千伏安无功（kVAR）的额外成本。
有趣的是，许多附加费发生在夜间，此时公司的活动往往较少，因此消耗的有功功率也较少。这可能会导致在此期间无功电能的百分比显着增加。
如何降低无功功率
降低无功功率对于提高装置的能源效率和避免不必要的成本至关重要。最常见的措施包括：
- 电容器组的安装：补偿感性无功功率的最常见解决方案是安装电容器组，这是一种产生容性无功功率以平衡线圈设备产生的相位差的设备。
- 无功发生器：这些设备将无功电流注入网络以保持相移受控。它们可以补偿感性和容性无功功率。
- 设备的正确维护：良好的电气设备维护对于避免产生不必要的无功功率至关重要。某些设备，例如调整不当的电机或荧光照明系统，可能会产生超出所需的无功功率。
产生无功功率的设备
大多数产生无功功率的设备都是使用电磁线圈或电容器的设备。我们发现最常见的是：
- 电机和压缩机，例如冰箱、冰柜和空调系统中的电机和压缩机。
- 照明与荧光灯或 LED 灯，尤其是年纪大的。
- 工业机械和家用电器中使用的变压器和电磁铁。
重要的是要意识到，即使是家庭中的日常设备，例如计算机或某些电器，也可能产生少量的无功功率，尽管通常大公司由于高消耗而面临最大的问题。
随着技术的发展，我们发现越来越多的设备不是产生无功功率，而是帮助补偿无功功率。例如，一些现代 HVAC 系统设计有内置补偿以防止滞后。
无功功率测量
没有直接测量电气装置中无功功率的物理设备。相反，使用一个数学公式来考虑两个变量之间的张力、强度和相位差。这电气网络分析仪它们是允许记录这些值并计算无功功率的工具。
此外，在许多地区，配电公司定期测量这些值，以便在无功能耗超过一定限制时计算相应的电费处罚。
降低无功功率的好处
降低无功功率具有经济和操作方面的多重优势。他们之中：
- 节省电费：通过最大限度地减少无功功率，可以避免与低功率因数相关的处罚。
- 设备使用寿命更长：较低的无功功率意味着设施的过载较少，从而降低了故障风险。
- 网络容量优化：通过减少无功功率，可以释放电网容量以承载更多有功功率，这意味着无需增加电力基础设施即可增加产量。
因此，保持对无功功率的良好控制不仅有助于避免不必要的成本，而且还可以提高装置的整体运行效率。
本文原文来自华为开源社区