电容补偿原理：提高功率因数、降低无功功率

在交流电路中，电阻、电感、电容元件的电压、电流的相位特点为在纯电阻电路中，电流与电压同相位；在纯电容电路中电流超前电压90°；在纯电感电路中电流滞后电压90°。从供电角度，理想的负载是P与S相等，功率因数cosϕ为1。此时的供电设备的利用率为最高。而在实际上是不可能的，只有假设系统中的负荷，全部为电阻性才有这种可能。电路中的大多数用电负荷设备的性质都为电感性，这就造成系统总电流滞后电压，使得在功率因数三角形中，无功Q边加大，则功率因数降低，供电设备的效率下降。

功率三角形是一个直角三角形，用cosϕ（即ϕ角的余弦）来反映用电质量的高低，大量的感性负载使得在电力系统中，从发电一直到用电的电力设备没有得到充分的应用，相当一部分电能，经发、输、变、配电系统与用户设备之间进行往返交换。

从另一个方面来认识无功功率，无功功率并非无用，它是感性设备建立磁场的必要条件，没有无功功率，我们的变压器和电动机就无法正常工作。因此，设法解决减少无功功率才是正解。

实际应用中，电容电流与电感电流相位差为180°称作互为反相，可以利用这一互补特性，在配电系统中并联相应数量的电容器。用超前于电压的无功容性电流抵消滞后于电压的无功感性电流，使系统中的有功功率成分增加，cosϕ得到提高，实现了无功电流在系统内部设备之间互相交换。这样就减少了无功占用的部分电源设备容量，从而提高了系统的功率因数，从而也就提高了电能的利用率。(www.xing528.com)

图9-1 RLC混联电路中的电压与电流变化规律

对功率三角形以及RLC混联电路中的电压与电流的特点和变化规律如图9-1所示。电路的两个支路中，电阻和电感组成RL支路，它的电流相位由于电阻R与电感L的串联作用，显然与电压的相位存在着滞后，电阻的存在使得这种滞后不再是90°，在阻抗三角形中，它取决于电阻R与感抗X_L的比值。按平行四边形作法，可以根据其电阻和电感的数值得到阻抗三角形，并得到ϕ₁的角度。而在另一个支路中，电容I_C的电流相位则超前电压90°。系统中的总电流不是以上两者的代数和，而是电容与电感和电阻电流的相量和。由此可见，在补偿电容投入后，由于电容电流抵消了一部分电感电流后，仍按平行四边形作法得到ϕ₂的角度。由此可见ϕ₂的角度比ϕ₁小；其余弦值cosϕ得到提高，无功功率减小，降低了系统的总电流。