电容器补偿三相主回路的功率因数

许多用电设备除了从电源中取得有功功率外，也取用了无功功率。例如变压器和电动机中在对铁心励磁时产生了无功功率，而电压调整器和变频器中的晶闸管及大功率晶体管等电力电子元件在对电源电压进行控制中产生了无功功率。无功功率的输送是不经济的，因为它不可能转换为其他能量形式，所以需要对无功功率进行补偿。

在图4-20中，电阻消耗了电源的有功功率，而电感则在一周期的某段时间内吸收电源能量，在其他时间内向电源及负载释放能量，本身并不消耗能量。所以无功功率表征了电源和负载电感之间交换能量的幅度和规模，如图4-20所示，图中是用有功能量和无功能量来表达的，其中有功能量（无功能量）是有功功率（无功功率）与时间的乘积。

电源向负载提供无功功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源产生一定的影响。

图4-20 有功能量和无功能量

在三相电路中，阻性负载吸收了有功功率，而感性负载则作用于无功能量的吸收与释放。无功功率流动的方向是电源与感性负载之间，见图4-21。

对于对称三相电路，在任意时刻各相的无功分量瞬时值之和恒等于零，因此可以认为无功能量并不流经中性线，无功能量仅在三相之间流动。

无功功率会使电流和视在功率增大，从而增加发电机、变压器等电源设备及导线的容量。无功功率会使总电流增加，因而使设备及线路损耗ΔP增加

式（4-9）中（Q²/U²）R这部分损耗就是由无功功率引起的。

图4-21 无功能量的流动方向

无功功率会使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性的无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量下降。

有功功率P与视在功率S之比值可用功率因数来表示：(www.xing528.com)

其中，φ与电流和电压之间的相位角度差是一致的。

需要补偿的无功功率Q可按下式计算出来：

在电网中，当接上或断开感性用电设备时功率因数就发生了变化，补偿的要求是使得有功功率P与视在功率S之比cosφ不得低于规定的值。利用具有相同功率的电容器可补偿无功功率，并使无功功率接近1。

一般电容器都用法拉作为它的主单位，但用在补偿电容器的计算上一般都采用电容器的功率作主单位。电容器容量与电容器功率之间的换算方法如下：

式中 f——为低压电网的频率；

U——低压电网的电压；

Q_C——补偿电容器的功率，单位为kvar；

C——电容器的容量。

当式（4-12）中的数值取值为f=50；U=400时，则C（单位为μF）取值为

C≈20Q_C （4-13）