功率因素是一个重要的组成部分,交流电(AC)电路,但是理解它的实际效果是很困难的。为什么我们中的许多人PF神秘吗?它和它是解释说。
PF通常被定义为真正的负载功率的比值的视在功率电路。真正的权力由电路、功率消耗和视在功率是实际功率和无功功率的总和。无功功率通常被称为虚,幻影或借来的力量。真正的权力是用瓦,在volt-amps测量无功功率。
不是一个瓦特volt-amp ?也许不是,如果这些安培都是虚构的。另一种解释使用矢量三角形显示真实的关系,活性和总功率。这可能是有用的,但别人混淆。最简单的方法是,PF可以被定义为的余弦值电压和视在功率之间的相位角。
当我提出我的交流电源和汽车研讨会在1990年代末,我使用了上面的一些信息来解释功率因数。结果是,一些观众了解,但大多数没有。2007年,我改变了我的话题。今天,大多数人说他们理解它,但少数仍然不。
虽然结果并不完美,但比以前更好。我将使用当前的方法在本专栏。虽然几个感应设备有助于PF,本专栏将讨论AC马达。而不是权力,电压和电流的上升和下降在交流周期将是重点。插图从我目前的交流电源,汽车研讨会。
功率因数是什么?
PF表明有效交流电动机使用电流(转矩)和执行工作范围从0到100(0 - 1)。例如,假设1马力,230伏,单相电动机效率是100%。如果电机功率因数是100(1),这是不可能的,该实用程序将提供3.24安培(746瓦),发动机在全负荷运行。75年在一个更实际的功率因数(0.75),该实用工具将提供4.32安培(994瓦)。
虽然不是电动机消耗的额外的安培数,该实用程序还必须提供或电动机不能在全负荷运转。成功的汽车操作”两个电流的故事”,在这两种类型的当前要求:负载电流,执行工作;和磁化电流,启动一个定子的磁场。
查尔斯·狄更斯可能这样总结:“这是最好的电流,这是最糟糕的。”
电动机使用工作负载电流。根据实际负载电流增加或减少电动机上的负载。它从不为零,即使断开负载,由于摩擦和游隙与转子和轴承。
图1显示了一个完整的交流周期(360度)。蓝色曲线是电压,另三条曲线在各种电动机负载的负载电流。当前的负载起落同步(阶段)和电压在90年和270年达到高峰值度。在任何时候周期期间,瓦特的功率等于伏特和安培的产物,因为它是一个真正的电阻负载。
图1所示。负载电流和电压(图形由作者)即使在消极的部分周期,产品-伏特(V)和负amp (a)产生一个积极的瓦特(W)。负载功率(W = VA)通常被称为“真正的权力”,是衡量公用事业公司的千瓦小时(kWh)米。
当前启动在定子磁场所需的行为不同。它不流同步电压。图2显示了电压和磁化电流在一个完整的周期。电流滞后于电压的90度,在180年达到顶峰,360度。
图2。磁化电流和电压磁化电流使用能量来建立磁场,因为它返回时电路衰减。所需的数量取决于电机设计,但与负载电流,它仍然相对稳定无论电机负载。磁化电流通常被称为无功,虚构或借来的力量。标准电表不测量电流,因为它是与电压。下一节将解释如何结合不同负载电流和持续的磁化电流导致PF不同其铭牌值。
功率因数是如何计算的?
图1和图2说明了负载和磁化电流在一个周期的上升与下降AC。负载电流与电压同相,但磁化电流滞后于电压90度。图3显示了在一个周期的影响。红色曲线是负载电流,和绿色的磁化电流。在本例中,我选择显示相同的电流强度,从而保持简单的结果。在满载的情况下电机、负载电流将大大高于磁化电流。
图3。总电流和电压黑色的曲线在图3是总当前或负载和磁化电流的总和在任何时候在交流周期。产品总均方根(RMS)的电流和电压通常被称为视在功率。在这个例子中,总电流的峰值在135度,或负载和磁化山峰中间。这个地方它向右45度电压和负载电流的峰值。
总电流和电压之间的相位角度是45度,而这个角的余弦是PF。因此,PF = cos 45 = 0.707(或70.7)的风险。PF只是总电流的比例实际上执行的工作。从权力的角度来看,它是视在功率的百分比(kVA)执行工作。功率因数也是视在功率负载功率的比值(PF =千瓦/ kVA)。
如果一个电动机铭牌显示了一个满载安培数(佛罗里达州)22安培和功率因数为70.7,只有15.5安培是电动机消耗的。其余建立磁场在定子和返回到电路衰减。即使安培数返回给电路,该实用程序仍有供应,和电路的布线必须大小的铭牌。
之前,我说,负载电流随电机负载,但磁化电流仍相对稳定无论负载。电机铭牌上的PF测量在满载PF。电动机负载减少时,总电流峰值进一步右边的负载电流和电压峰值。这增加下面的相位角,降低PF值显示在铭牌。随着电动机负载增加,总电流将接近峰值电压峰值和PF增加。
10月在我的专栏中,我将讨论低功率的主要影响因素以及如何提高了电容电抗。