PFC電容補償柜|無功補償控制器的技術原理

摘要:大多數電氣負載,電容補償柜的應用取決于其連接位置,安裝類型,外殼,電壓等。電氣承包商或電氣或機械工程師可以幫助您確定校正功率因數的較佳途徑。...

大多數電氣負載,包括變壓器,焊接裝置,感應電動機和感應爐,都是感應性的。感性負載需要工作功率(通常以千瓦(kW)為單位)和無功功率(通常以千伏安-無功(kVAR)為單位)來運行。工作功率用于執行實際工作,而無功功率用于維持感性負載所需的磁場。結合使用時,工作功率和無功功率形成視在功率,通常以千伏安(kVA)為單位。
 
功率因數是電力負載將電能轉換為有用功的效率的度量。它是有用功率(工作功率)與提供的總功率(視在功率)之比。高功率因數表示電氣負載有效利用功率,低功率因數表示連接的電氣負載無效利用功率。功率因數不佳會導致大量能源浪費,并降低電氣系統的容量。這可能是由電負載端子上電流和電壓之間的相位差或電流波形失真引起的。
 
功率因數校正解決方案
可以通過連接合適的電容器來糾正由于感應電動機,變壓器和其他感應負載引起的功率因數不佳。通過添加諧波濾波器可以糾正由電流波形失真引起的不良功率因數。產生感性負載所需的磁場的過程會導致電壓和電流之間出現相位差。電容補償柜通過提供超前電流以補償滯后電流來校正功率因數。功率因數校正電容器的設計可確保功率因數盡可能接近單位。盡管功率因數校正電容器可以大大減輕電源上的感性負載所造成的負擔,但它們不會影響負載的工作。通過中和磁流,
 
功率因數校正
 
可以通過連接合適的電容補償柜來糾正由于感應電動機,變壓器和其他感應負載引起的功率因數不佳。通過添加諧波濾波器可以糾正由電流波形失真引起的不良功率因數。產生感性負載所需的磁場的過程會導致電壓和電流之間出現相位差。電容器通過提供超前電流以補償滯后電流來校正功率因數。功率因數校正電容器的設計可確保功率因數盡可能接近單位。盡管功率因數校正電容器可以大大減輕電源上的感性負載所造成的負擔,但它們不會影響負載的工作。

通過中和磁流,
為了阻止能源浪費,一些配電公司對功率因數低于指定值的消費者進行了處罰,并鼓勵具有良好功率因數(通常高于0.95)的消費者。這鼓勵消費者在其電氣系統中安裝功率因數校正設備。在電網中增加功率因數校正電容器的好處包括減少損耗,改善電壓,增加系統容量以及減少電費。選擇用于功率因數校正的電容補償柜時要考慮的關鍵變量包括負載類型,負載恒定性,負載大小,負載容量,公用事業計費方法和負載啟動方法。
當涉及變電站或大型設施時,通常將功率因數校正電容補償器安裝為無功補償控制器組。在正弦或線性負載的情況下,它們可以作為易于安裝或更換且不需要單獨切換的單個電容器來安裝。另一方面,電容器組安裝的單位kVAR成本較低,并且在使用自動開關系統時可提供精確的功率因數校正電容。
 
根據特定變電站或設施的需求,可以安裝固定或自動切換的無功補償控制器組。固定的功率因數電容器組可以在電感性負載接通時接通,而在單個負載斷開時斷開。僅在需要功率因數校正時才為此類電容補償器通電。在具有多個負載的設施中,負載條件和功率因數校正需求經常變化。自動電容補償器系統適用于此類設施。它們可以防止過度校正和校正不足。
 
大型感應負載(例如,石油鉆機,風力渦輪機,大型電機,電弧爐和自動破碎機)具有動態負載特性。如此大的動態負載需要具有快速響應能力的精密自動電容器系統。無瞬態自動電容器組用于涉及大電感負載的應用中的功率因數校正。諧波會大大縮短電容補償器組的壽命。對于產生諧波的負載,應增加一個諧波濾波器。該濾波器可從電氣系統中消除有害的諧波頻率。
 
功率因數校正電容補償器的類型
用于功率因數校正的電容器有多種類型,尺寸和設計。較常用的類型是使用金屬化聚丙烯膜構造的,而少數類型則使用金屬化聚酯膜或紙制成。
 
雙金屬化紙電容器通常用于需要魯棒功率因數校正解決方案的應用中。用于構造這些電容器的專用紙包含一層金屬合金。紙片之間用聚丙烯薄膜隔開。這些無功補償控制器的構造可承受高溫和高諧波含量。雙金屬化紙電容器在電力電子領域有許多應用。金屬化聚酯薄膜電容器緊湊,輕巧,并具有出色的電容穩定性。盡管這些電容器主要用于直流應用,但它們仍然適用于交流線路濾波和功率因數校正。

功率因數校正是通過在相間和負載附近的中性線兩端固定一個高值電容器來減少電感性負載中滯后功率因數的方法。當交流電路中的電壓和電流彼此同相時,來自電源的能量會完全轉換成另一種形式來驅動負載,在這種情況下,功率因數是一致的。當功率因數下降時,系統效率降低。通常,功率因數從1降至0.9會使電流需求增加到15%或更多。
 
0.7%的功率因數將功率需求提高到40%左右。對于感應負載,例如電動機,冰箱,逆變器等,這是非常嚴重的。在這些感應負載中,電流“滯后”電壓,導致“滯后功率因數”。但是,如果電流“超前”電壓,則會發生相反的情況。這稱為“超前功率因數”。功率因數校正是通過在相間和負載附近的中性線兩端固定一個高值電容器來減少電感性負載中滯后功率因數的方法。這些電容器具有超前的功率因數,因此它將抵消負載的滯后功率因數。功率因數校正具有以下優點。
 
1.負載變得更有效率
2.防止熱量浪費能源
3.保持電壓穩定性
 
過度校正
 
重要的是要注意,如果功率因數電容器(PFC)連接在電源的入口點,例如在電表之后或在配電點,則當滿負荷的一小部分時,可能會出現“過度校正”的情況。已開啟。這種過度校正會導致較大的浪涌電流在切換期間流向負載,這可能會損壞負載。因此,PFC必須靠近感性負載連接,以便僅在該負載上進行功率校正。
 
PF校正電容器
 
功率電容器是巨大的非極化金屬膜電解型電容器。
 
功率因數電容器
這些電容器具有自愈特性。即在瞬時故障期間,電容器電極的一小部分蒸發以再次恢復其功能。有兩種類型的功率因數校正電容器。
 
1.在金屬外殼中注油的類型和
2.在塑料外殼中填充環氧樹脂的
 
這些PFC可以在高達70度的溫度下平穩運行。PFC的工作電壓為240伏交流電,440伏交流電等。PFC的電容在2 uF至100 uF之間變化。PFC也由其“反應功率” KvAR指定。
 
PFC連接
 
功率因數電容補償器跨接在感性負載(如電動機)附近的相線和中線。連接PFC之前,請確保電容器已充分額定到負載容量。僅當負載正在運行并消耗電流時,才應將其連接到線路。
注意:在連接功率因數電容器之前,請咨詢專家的意見,因為功率因數校正涉及許多參數,例如電壓,電流,負載容量等。

電容補償柜可以安裝在電氣系統中的多個位置,并且可以提高應用點和電源之間的功率因數。但是,功率因數和負載與電容補償柜之間汲取的增加的電流將保持不變。通常在每臺有問題的設備上,在電動機組之前(在電動機控制中心或配電盤之前)或在主要服務處添加電容補償柜。
 
電容補償柜的應用取決于其連接位置,安裝類型,外殼,電壓等。電氣承包商或電氣或機械工程師可以幫助您確定校正功率因數的較佳途徑。
 

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