张家口变频加压供水设备介绍:
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1.1 张家口变频加压供水设备几个基本定义
(1) 张家口变频加压供水设备功率因数的定义 在交流电路中,把平均功率与视在功率之比,称为功率因数: 式中,U─电压的有效值(V); I─电流的有效值(A)。
1.2张家口变频加压供水设备 同频率正弦电流的功率因数
(1) 张家口变频加压供水设备解析 实际上,DF=cosφ就是同频率正弦电流的功率因数。在电力电子技术未进入实用阶段之前,电气设备中的电流极大多数都是正弦波。所以,人们通常把电流与电压相位差角的余弦cosφ就定义为功率因数。
(2) 张家口变频加压供水设备物理意义 当电流与电压不同相(假设电流滞后于电压)时,在电流的方向与电压相反的区间,瞬时功率为负功率。其物理意义是:在该时间段内,是器件(电感或电容)中储存的能量(磁场能或电场能)向电源反馈的过程。 因此,电流中的一部分被用于电源和器件间进行能量交换,而并未真正作功,故平均功率被“打了折扣”。
1.3 张家口变频加压供水设备高次谐波电流的功率因数
(1) 张家口变频加压供水设备解析 在电工基础里,非正弦电流可以通过傅里叶级数分解成许多高次谐波电流。或者说,非正弦电流可以看成是许多高次谐波电流的合成。 对于分析非正弦电流的功率因数来说,了解高次谐波电流的平均功率是至关重要的。今以5次谐波电流为例,分析如下: 式(6)表明,5次谐波电流的平均功率为0。可以进一步证明:所有高次谐波电流的平均功率都等于0。或者说,高次谐波电流的功率都是无功功率。
1.4 张家口变频加压供水设备非正弦电流的功率因数
(1) 基波电流与电压同相位 在基波电流与电压同相位的情况下,上述的位移因数可不必考虑。 非正弦电流的有效值由下式计算: 式中,I1、I5、I7分别是基波电流、5次谐波电流和7次谐波电流的有效值(三相对称电路中不存在以3为倍数的高次谐波电流。 因为非正弦电流的无功功率是由于电流波形发生畸变而形成的,故其功率因数用畸变因数来表述: 式中,Kd─畸变因数。
(2) 基波电流与电压不同相 当基波电流的相位与电压之间存在相位差时,有: ·各高次谐波电流的平均功率仍为0; ·基波电流与电压之间因有相位差而产生的位移因数必须考虑。 所以,非正弦电流的功率因数的表达式为: 字串2
2.1 张家口变频加压供水设备考察的对象
(1) 功率因数偏低的影响
a) 张家口变频加压供水设备对电动机的影响 对于电动机来说,功率因数低,将会降低电动机的效率。如图3所示,功率因数低,意味着电流与电压之间的相位差较大,故在有功电流I1a相等的情况下,有: 可见,功率因数低的最终结果,是电动机的铜损增加,故效率降低。 电动机效率的降低,虽然是用户应该考虑的问题,但却并不是供电系统考虑的主要问题。
b) 张家口变频加压供水设备对供电系统的影响 供电系统在为用户提供电源时,要受到电流大小的制约。因为电流太大了,会使导线发热严重,损坏绝缘。 如果供电线路里无功电流太多了,则有功电流必减小,影响了供电能力。对于供电系统来说,这是更为重要的问题。所以,供电系统总是通过进线处的无功电度表来考察用户的功率因数的。
(2) 张家口变频加压供水设备变频器的功率因数问题
(3) a) 电动机侧的功率因数 对于交-直-交变频器而言,电动机侧的无功电流将被直流电路的储能器件(电容器)吸收,反映不到变频器的输入电路中。因此,电动机的功率因数并不是供电系统考察的对象。
(4) b) 变频器输入电流的功率因数 变频器的输入侧是三相全波整流和滤波电路,如图 5(a)所示。显然,只有当电源线电压的瞬时值uL大于电容器两端的直流电压UD时,整流桥中才有充电电流。因此,充电电流总是出现在电源电压的振幅值附近,呈不连续的冲击波状态,如图5(b)和(c)所示。显然,变频器的进线电流是非正弦的,具有很大的高次谐波成份。有关资料表明,输入电流中,高次谐波的含有率高达88%左右,而5次谐波和7次谐波电流的峰值可达基波分量的80%和70%,如图5(d)所示。
如上述,所有高次谐波电流的功率都是无功功率。因此,变频器输入侧的功率因数是很低的。有关资料表明,甚至可低至0.7以下。 因此,张家口变频加压供水设备需要考察的是输入电流的功率因数。
(3) 功率因数测量的误区 a) 输入电流的位移因素 因为变频器输入电流的基波分量总是与电源电压同相位的,所以,其位移因数等于1。 b) 功率因数表的测量结果 功率因数表是根据电动式偶衡表的原理制作的,其偏转角与同频率电压和电流间的相位差有关。但对于高次谐波电流,则由于它在一个周期内所产生的电磁力将互相抵消,对指针的偏转角不起作用。功率因数表的读数将反映不了畸变因数的问题。如果用功率因数表来测量变频器输入侧的功率因数,所得到的结果是错误的。
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