功率因数补偿器原理是什么_功率因数补偿器原理

电网中的电机、变压器、荧光灯、电弧炉等电力负荷多为感性负荷。在运行期间，这些感性设备不仅需要吸收来自电力系统的有功功率，还需要吸收无功功率。因此，在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，可以提供无功功率补偿感性负载，减少电网电源侧感性负载提供的和线路输送的无功功率。减少电网中无功功率的流动，可以减少输配电线路中变压器和母线因输送无功功率而造成的功率损耗。这种措施称为功率因数补偿。

因为功率因数提高的根本原因在于无功功率的降低，所以功率因数补偿通常称为无功功率补偿。

自动功率因数补偿器是电网系统中提高功率因数的全自动电子装置。通过它的调节，最大限度地降低了电网中的无功消耗，达到了充分利用电能，节约用电的目的。我站使用的GBK4-1C控制器通过检测系统中负载的功率因数，自动投切补偿电容，使系统的功率因数运行在规定的范围内。

检测功率因数的投切方法的思想是，当系统的功率因数下降到下限设定值以下时，补偿电容投切，当功率因数超过上限设定值时，补偿电容投切。图1说明了这种控制模式的原理。

图中OA是功率因数下限设定值的线COSj A，OB是功率因数上限设定值的线COSj B。假设负荷线沿OD直线增加，其功率因数为COSj。当负载增加到临界调节功率点M1时，电容器C1投入运行。此时，补偿后的无功功率为M1K1，视在功率为OK1，因此功率因数在两条直线OA和OB定义的范围内。如果负荷继续增加到M2点，电容器C2将再次投入运行，功率因数将被控制在规定的范围内。如果负荷再次增加到M3点，电容器C3将投入运行，以保持功率因数在规定范围内。当负载减小时，例如从点K3到点N1，电容器C1被切断，当负载减小到点N2时，电容器C2再次被切断，当负载减小到临界调节功率线的左侧时，电容器被完全切断。临界调节线的位置取决于最小补偿电容器组的容量、负载的性质和功率因数的调节范围。图2是自动补偿控制器的原理图。

图中，控制器分为：测量部分；DC放大部分；执行部分；电源部分。工作如下：首先将交流电压和电流的相位差转换成DC电压信号，然后将DC信号放大驱动执行一些动作，投入或切除补偿电容。

测量部分的交流信号取自电网系统中母线A和C的线电压uAC和相电流iB。根据图3，在三相交流系统中，当相电流iB与B的相电压uB同相，即COSj=1时，相电流iB与线电压uAC的相位差为p /2，当iB超前或滞后uB时，iB与uAC的相位差将小于或大于p /2。为了测量这种相位关系的变化，测量部分采用半波。从图中可以看出，只有当u2处于负半周时，T1、T2的发射极结才是正向偏置的，才有可能导通。根据u1的极性决定是否产生集电极电流i1、i2。图四、图五、图6反映了检测回路中u1和u2与T1、T2集电极中流动的电流之间的相位关系。图4显示u1、u2同相，一周内只有T1导通。因为发射极和集电极施加电压的平均值u1、u2最大，集电极电流i1最大，T2不会导通，所以A和B之间的DC输出电压UAB=I1R1"0在一周内最大。图5示出了u1领先和u2相位p /2。从图中可以看出，0~p /2时，u1处于正半周，u2处于负半周，T2发射极结正偏置导通，集电极电流i2通过二极管D2流向电阻R2。3p /2~2p期间，u1、u2处于负半周，T1发射极结正偏，导通。这样，在一个周期内，T1、T2都是导通p /2，导通期间两个晶体管的基极电压和集电极电压的平均值相同，所以选择i1=i2，R1=R2，那么一周内DC输出电压Uab=i1R1-i2R2=0。图6显示u1和u2之差小于p /2。显然，T2的传导时间比T1短。此时i1的平均值大于i2一周的平均值，所以Uab=I1R1-I2R2"0。此时，UAB小于u1和u2同相时的DC输出值。如果u1和u2之差大于p /2，也可以得到UAB=I1R1-I2R20755-795。T3、R3发射极结加Uab，经T4、T6放大后驱动J2。J1动作时，J1的常闭触点断开，C5通过R7由负电源充电，使T7的基极电位不断下降。经过一段时间(延时)，T7、T9接通，继电器JBOY3乐队动作，使第一组电容器投入系统运行，同时控制投入第二组电容器的JBOY3乐队的常闭触点断开，第二组开始延时。如果第一组电容器投入系统运行，系统功率因数仍不能满足要求。另一方面，如果Uab大于零，T4、T6打开J2，J4延迟一段时间后动作，从系统中切断第一组电容器。如果Uab仍大于零，则延时后切断第二组电容，从而达到自动调节系统功率因数的效果。

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