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第3章 電動機無功功率的節能補償

3.1 無功電流和無功功率

工業中使用的用電設備一部分為電阻性負載,如電阻加熱爐、反應釜加熱棒、化學反應容器加熱套等,而更多的用電設備則是電動機、變壓器等具有電感性質的用電負載。對于電阻性用電負載,線路中的電流與工作電壓的相位相同,對于電感性用電負載,由于電路中受功率的限制,電感上的電流不能突變,所以,感性線路中的電流相位滯后于工作電壓90°。

以三相電動機為例,假設電動機為Y形連接方式,相電流為I,線電流Ii等于相電流I,相電壓為U,線電壓Ui= U,相電流I滯后與相電壓U相位角φ,把線路中的相電流I分解成兩部分I1I2,如圖3-1所示。

圖3-1 電流的分解

圖3-1中,電流I1與相電壓U同方向,I1為有功電流,I1U產生單相有功功率P1,有功功率P1轉換為機械能和熱能,即

圖3-1中,電流I2與相電壓U垂直,I2為無功電流,它是由線圈電感L引起的,I2U產生單相無功功率P2,無功功率P2用于電場與磁場之間的轉換能量,雖然它不做功,但這種能量轉換卻是電動機運轉所必需的,所以無功電流在電動機內也是必需的,無功功率為

當電動機空載運行時,電動機的有功電流分量很小,電動機的電流基本為無功勵磁電流,這時cosφ→0,sin φ→1。

從供電側看,線路輸送的總容量(也稱視在功率)為

電動機的三相總有功功率為P,這也是常說的電動機的消耗功率,即

電動機的三相總無功功率為

無功電流I2在電動機內是建立旋轉磁場所必需的,而無功電流在輸送線路中會產生熱損耗,并且這些損耗被浪費掉了,無功電流流過變壓器,也會占用供電變壓器的容量,這部分容量又不做功,使變壓器的供電能力下降。

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