功因改善工程课件.ppt
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1、主講人:王廷興博士台北科技大學冷凍空調系 副教授消防設備師,電機技師,建管甲級技術士,合格仲裁人,升降梯檢查員,配電工程(十),功因改善工程,交流系統中,功率因數(簡稱P.F)定義如下:,-=-,其中,S:總功率(視在功率),S=P+jQ,=P2+Q2P:有效功率,為電阻性負載所消耗之電力,單位為仟瓦(KW)。Q:無效功率,又稱虛功率,單位為仟乏(KVAR),存在於電感性或電容性負載中。,功率因素(Power Factor)之定義,無效功率為虛功率,對外並不作功,但因負載之特性,除純電阻負載外,大圓分之負載皆含落後的無效功率(電感性),此無效功率導致較大電流之需求,徒然增大系統線路之損失。,無
2、效功率,若電路中有電感性及電容性負載並聯,則在某一瞬間電容性負載放出之能量恰會被電感性負載吸收,在另一瞬間則相反,亦即電能只在電容及電感性負載間反覆傳遞交換,而不像有效功率般消耗電量。一般交流系統中,皆將電感性無效功率視為正值,而電容性則視為負值。前者之功率因數稱為落後功因,後者稱為超前功因。,功因改善的原理,P(KW),S(KVA),QL(KVAR),P(KW),S(KVA),QC(KVAR),(a)電感性負載,(b)電容性負載,電感與電容性無效功率,各種負載之功率因數,綜合功率因數,總有效功率:1+2 3總無效功率:12 3,則綜合功率因數:,()2()2,某工廠之負載如下:白熾燈20KV
3、A,P.F.=1,日光燈30KVA,P.F.=0.9,落後,感應電動機500KVA,P.F.=0.8超前。試求整廠之功率因數為若干?,例題一,一、減少線路電流二、減少線路電壓降三、減少線路電力損失四、增加系統供電容量五、節省電力費用,功率因數的基本效益,IL1cosL,IL2 IL,L,EL,IL1sinL,裝電容器前,IL1cosL,IL,L IL2,EL,ILsinL,裝電容器後,IC,2,並聯電容器改善功率因數,並聯電容器改善功率因數,負載電流的有效電流為一定(負載的有效功率KW不變),裝置電容器可減少無效電流,故總電流減少。設IL1:未裝電容器時的線路電流(與負載電流相等)。設IL2:
4、裝電容器後的路電流。cosL:原有之功率因數,IL2IL1cosLjIL1sinL+jICIL2(IL1cosL)2+(ICIL1sinL)2,一、減少線路電流,設電源側壓為eS,負載側電壓為eR,則線路電壓降e為,eeS eR,I(cos+sin)Icos(+sin/cos)Icos(+tan),其中-I:負載電流(A)R:線路之電阻值()X:線路之電抗值(),二、減少線路電壓降,線路上的電力損失與負載電流的平方及線路的電阻之乘積成正比。功率因數愈低時,供給額定有效功率的線路電流愈大,電力損失亦愈大。一般工廠動力配線的電力損失約為2.5-7.5%減少的電力損失原有電力損失【1-(原有cos/
5、改善後cos)2】,三、減少線路電力損失,因變壓器、斷路器、導線等之輸出皆受電流限制,提高功率因數後將減少電流,因此有多餘之電流容量可供給更多的負載。,S1S2,1 1,S2,S1,S2,cos 2,cos 1,四、增加系統供電容量,改善功率因數與增加系統供電容量之比率,按台電公司現行之營業規則規定,凡電力用戶每月用電的平均功率因數以百分之八十為準,每低百分之一,該月份電費應增加仟分之三,並得由用戶負擔裝置功率因數表,如超過百分之八十者,每超過百分之一,該月份電費應減少千分之1.5。,P.F.av(平均功因)=,KWH,(KWH)2+(KVARH)2,*100,五、節省電力費用,某用戶功率因數
6、為0.8,滿載時負載總功率為100KVA,若將功率因數提高至0.95時,試求改善功率因數後之總功率為若干?改善功率因數前後之負載總功率差為若干?,例題二,電容器之容量在高壓時其單位採用KVAR(仟乏),低壓時通常採用其電容值F(微法拉)為單位。,使用單位,KVAR與電容值的關係,例1,KVAR與電容值的關係,例2,KVAR與電容值的關係,例3,電容器之額定電流為:,KVAR與 F在60Hz時之換算表,KVAR2,KVAR2,CKVAR,KVA2,KW,KVA1,2,1,KVA,KW,KVAR之關係,CKVARKVAR1KVAR2KW(tan1tan2),所需增加之無效功率為,改善功因計算之(t
7、an1、tan2)值對照表,某單相負載為500KW,功率因數為0.8,若改善功率因數至0.95,應裝置電容器之KVAR及F各為若干?設頻率為60Hz,額定電壓為220V。,例題三,有800KW的負載,功率因數為0.8,要改善功率因數到0.9,應裝電容器多少KVAR?,例題四,電容器允許在額定電壓110%下運轉,其負載電流亦因受諧波電流及製造上誤差的影響,容量比額定大,電容器的最大連轉容量為定容量的135%。運轉中的電容器,切開電源後,其充電電壓仍具危險性。新出品的電容器,內藏放電電阻,切開電源後,可自行放電。電工法規規定,高壓電容器切開電源後,須在五分鐘內自行放電,使端電壓降至50V以下。60
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