一个问题:电容和电感存储的能量返回给电源的结果是什么?实际生活中电路里总有很多电容和电感存在于电路中,它们会与交流电源产生能量交换,当存储在电感和电容里的能量还给电源时,除了一部分耗在电阻上烧掉,是不是会对电源做功?比如让发电机变成电机?另一个问题是,只要并联一个电容器,为什么提高功率因素可以就近补偿?为什么容性无功能会提高电网电压,性无功会降低电网电压?为什么电网电压会降低无功功率不足? 如果有功率不足,电网频率会降低
通过网络查询,收集整理了这方面的知识,便于学习和研究。我们从电感与电源之间的功率交换、实现无功功率补偿的方法、无功补偿与系统电压之间的关系等基础知识入手。
我们看图1:
图1中,在第一象限中,我们看到电压U取正值,电流I1当然也是正值,说明电源向负载输出能量。在第四象限中,我们可以看到电压U是正值的,但是电流I2是负值,表明负载反向电源,电源接受能量反馈。因此,我们可以从电压和电流波形中看到电源是否输出能量,或接受外部能量的反馈。
结合图1的结论,我们看图2和图3:
这是什么意思?说明电感不消耗有功功率!
很容易理解,感性无功会降低电网电压。系统电流是感性无功电流和阻性有功电流的矢量和。如下图所示:当感性无功增加时,即IL如果增加,则总电流 I 增加,增加的电流会增加系统阻抗(导线、变压器)上的压降,从而降低负载侧的电压。因此,感性失效会降低电网电压。
容性失败并不是那么简单。我们将系统分为本地系统和网络。对于本地配电系统,当容性失败逐渐增加时,有两种情况:
第一,如果系统的感性无功不变,当补偿电容的容量逐渐增大,总容性无功仍小于系统的感性无功(即功率因数小于1)时,IL 如果减少,则总电流 I减低系统阻抗上的压降,因此负载侧的电压会升高。这也很容易理解。
第二,当上述总电流减小时,是有限的IL 当电压降至零时,电压不会继续升高。此时,电压等于空载电压减去线路上有功电流的压降。但事实上,当投入电容器时,电压仍然可能高于电压,甚至高于空载电压。
原因是并联谐振。对于系统中的电容器,它与电网阻抗并联,从而形成并联谐振电路。并联谐振频率一般高于50Hz,影响不会太大,但我们目前的电网有许多非线性负载(即谐波源),如变频器、电子镇流器等,因此电网中会有大量的高谐波,可能接近并联谐振频率。
为什么电网电压会降低无功功率不足? 如果有功率不足,电网频率会降低
我们以第一端电压为基础U1.终端电压为U2.1节点流向2节点的电流是I1.可进行以下计算分析:
可以看出,压降与有功率、无功率和线路参数有关,但根据电力系统的实际情况,压降主要取决于其纵向重量(实数部分),无功率流量减少,压降自然减少。这就是为什么我们必须采用并联电容来补偿无功率。由于电容器可以在附近为负载提供无功率,因此无功率流量大大降低,因此节点的电压上升。
2.为什么电网频率因功率不足而下降?