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1 无功功率的基础知识1

1.1交流电阻电路2

1.1.1电阻电路中电压与电流的关系2

1.1.2瞬时功率与平均功率3

1.1.3电阻电路的能量转换4

1.2交流电感电路4

1.2.1电感电路中电压与电流的关系4

1.2.2感性无功功率与磁场贮能6

1.3交流电容电路7

1.3.1电容电路中电压与电流的关系7

1.3.2容性无功功率与电场贮能8

1.4复合电路10

1.4.1电阻与电感串联的电路10

1.4.2电阻、电感、电容串联的电路11

1.4.3并联补偿电路12

1.5有功功率、无功功率及视在功率13

1.5.1Q、S与P及cos？的关系14

1.5.2复数与极坐标换算15

1.5.3无功功率补偿计算16

1.6功率因数的确定17

1.6.1功率因数的瞬时值17

1.6.2功率因数的平均值18

1.6.3加权平均功率因数值18

1.7无功功率的并联补偿19

1.7.1并联补偿电容器的选用19

1.7.2并联补偿容量的确定20

1.8按功率因数调整电费22

1.9功功率的经济当量24

1.10无功负荷的测量25

1.11提高用户功率因数的经济效益27

1.12检查用户自然功率因数的节能意义28

1.13电网低电压运行的危害性及其防止对策29

1.13.1对电网电压规定29

1.13.2电网低电压运行的危害30

1.13.3防止电网低电压的对策31

1.14电网频率对于无功负荷的影响32

1.15技术经济比较方法34

1.15.1折回年限法34

1.15.2计算费用法34

1.15.3考虑时间因素的计算费用法35

2 提高功率因数的方法与无功补偿36

2.1按设备分类看无功负荷的构成36

2.2工矿企业中提高功率因数的节能效益37

2.3感应电动机的负荷率与功率因数的关系38

2.4感应电动机的合理使用与节能39

2.5降低轻负载感应电动机的电42

2.5.1降低电动机的电源电压43

2.5.2改变电动机的内部结线43

2.6感应电动机的定子绕组由△型改为Y型43

2.7 △-Y接线的自动切换46

2.8感应电动机定子绕组的几种改接方式48

2.8.1双路并联定子绕组改接成单路串联48

2.8.2并联双路星形绕组改成串联单路三角形49

2.8.3并联双路三角形绕组改成并联双路星形49

2.8.4并联双路三角形绕组改成串联单路星形49

2.8.5其他改接方法50

2.9怎样控制感应电动机的空载损失51

2.10几种常用的切除空载电动机的装置52

2.10.1机床半自动停机装置52

2.10.2故障电控切除电动机装置52

2.10.3冲床空载自动停机装置53

2.11感应电动机检修质量对功率因数的影响54

2.12异步电动机同步化55

2.13同步电动机在工矿企业中的应用58

2.14变压器的无功损耗59

2.14.1避免变压器轻载运行59

2.14.2切除空载变压器61

2.15 工频感应电炉62

2.16电焊机与弧焊变压器63

2.16.1交流电焊机手控式及简易自动式开、停机装置64

2.16.2三种交流电焊机空载自停装置的接线图65

2.16.3三种直流电焊机空载自停装置的接线图68

2.17晶闸管串级调速引起的无功损耗71

2.17.1采用晶闸管串级调速的节能意义71

2.17.2常规串调与超前导通串调的无功损耗72

2.18跟随馈电系统与功率因数控制器73

2.18.1电气传动系统中的跟随馈电73

2.18.2功率因数控制原理73

2.18.3 Frank Nola型功率因数控制器74

2.19功率因数控制器的应用实例75

2.20变频调速技术的推广应用78

2.20.1电动机变频调速技术的发展前景78

2.20.2变频器的功率因数78

2.21三种变频器功率因数分析79

2.21.1 PAM（Pulse Amplitude Modulation）脉幅调制方式调节电压79

2.21.2 PWM（Pulse Width Modulation）脉宽调制逆变方式80

2.21.3 PWM脉宽调制整流器80

2.21.4三类变频器的功率因数80

2.22大型硅整流装置的功率因数81

2.23采用移相电容器的三种补偿方式82

2.23.1集中补偿82

2.23.2分组补偿83

2.23.3就地补偿83

2.24移相电容器及其辅助电气设备计算84

2.24.1移相电容器的容量计算84

2.24.2移相电容器的辅助电气设备与保护85

2.24.3移相电容器的放电设备86

2.25移相电容器组的运行87

2.25.1正常运行电压87

2.25.2允许过电流87

2.25.3电网谐波的影响88

2.25.4电容器投入时的涌流89

2.25.5防止电容器组投切引起的操作过电压89

2.26功率因数自动调节89

2.26.1按功率因数控制90

2.26.2按母线电压控制91

2.26.3按负荷电流控制92

2.26.4按昼夜时间控制93

2.26.5按无功功率的超前与滞后控制94

2.26.6按功率因数控制并按电压及负荷校95

2.27同步调相机95

2.28静止无功补偿装置（SVC）97

2.28.1静止无功补偿装置的性能97

2.28.2静止无功补偿装置的种类99

2.28.3 TCR+TSC+FC组合型静止无功补偿装置99

2.29国外无功静止补偿装置发展概况100

2.29.1西欧几种无功静止补偿装置100

2.29.2负荷型静止无功补偿装置102

3 异步电动机无功功率就地补偿106

3.1三相异步电动机106

3.1.1三相异步电动机分类106

3.1.2三相异步电动机的型号108

3.1.3三相异步电动机的铭牌109

3.2三相异步电动机运行状况110

3.2.1三相异步电动机的性能水平110

3.2.2三相异步电动机配套110

3.2.3三相异步电动机运行功率因数112

3.3无功就地补偿原理113

3.3.1无功就地补偿节电原理113

3.3.2三种无功功率补偿度114

3.4无功就地补偿的效果114

3.4.1减少线路电能损耗及相应电费114

3.4.2提高功率因数及减少相应电费115

3.4.3增加电功率和减少用电贴费116

3.4.4改善电压质量和电动机运行状况117

3.4.5减轻电器、开关和供电线路负荷，减少维修量延长使用寿命，提高安全可靠性117

3.4.6使调速系统的节能效果提高118

3.4.7变压器损耗降低118

3.5无功就地补偿器容量的确定119

3.5.1用实测有功功率和功率因数方法确定119

3.5.2按异步电动机空载电流的计算方法确定119

3.5.3查无功功率补偿率的方法确定122

3.5.4按经验表格方法确定123

3.6无功就地补偿的节电计算123

3.6.1按补偿后电能损耗减少方法计算123

3.6.2按异步电动机有功、无功功率计算124

3.6.3按无功功率经济当量计算127

3.7三相异步电动机无功就地补偿综合计算步骤128

3.7.1计算步骤128

3.7.2实例129

3.8无功就地补偿器与异步电动机的接线方式131

3.8.1对于直接起动的电动机131

3.8.2对于新装且有热保护器的电动机132

3.8.3对于已装有热保护器的电动机132

3.8.4补偿器接在断路器下端的接线方式132

3.8.5对于Y-△起动的电动机133

3.8.6其他接线方式133

3.9三相异步电动机无功就地补偿的测试134

3.9.1电能综合分析测试仪接线134

3.9.2测试点的位置135

3.10运行电压变化对补偿器的影响136

3.10.1电压对补偿器无功功率的影响136

3.10.2电压对补偿器功率损耗、发热及寿命影响137

3.11电源谐波对无功就地补偿器的影响137

3.11.1电源谐波的产生138

3.11.2谐波对无功补偿器的危害138

3.11.3供电系统的谐波限制标准139

3.11.4防止谐波危害的措施140

3.12防止自励磁142

3.12.1自励磁现象的产生142

3.12.2防止电动机自励磁的措施143

3.13低压无功就地补偿器143

3.13.1使用环境及主要技术参数143

3.13.2主要结构部件144

3.14高压无功就地补偿器145

3.14.1使用环境及主要技术参数145

3.14.2主要结构部件145

3.15无功就地补偿应用实例146

实例1146

实例2150

实例3152

实例4153

附录155

表1 SL7-35KV及以下系列电力变压器有关技术数据155

表2 SJL1系列电力变压器有关技术数据157

表3 YX系列（IP44）三相异步电动机额定效率、功率因数保证值159

表4 Y系列中型高压三相异步电动机额定效率、功率因数保证值160

表5 YR系列中型高压三相异步电动机额定效率、功率因数保证值160

表6 Y系列（IP44）三相异步电动机额定效率和空载损耗值161

表7 JO2系列三相异步电动机额定效率和空载损耗值162

表8 量的单位符号与单位中文符号对照162

表9 SI词头163