問(wèn)：什么是功率因數(shù)？為什么說(shuō)提高功率因數(shù)可減小電能的損耗？

答：功率因數(shù)是指電流與電壓之間相位差角的余弦。其值的大小取決于負(fù)載的性質(zhì)。當(dāng)電路中接入純電阻負(fù)載時(shí)，其功率因數(shù)最高，cos=1；如果接入電感性的負(fù)載，電路的功率因數(shù)小于1。在工業(yè)上廣泛使用的交流異步電動(dòng)機(jī)，性屬電感性的負(fù)載。其滿載時(shí)的功率因數(shù)約在0.7～0.9之間，在空載或輕載時(shí)，其功率因數(shù)則更低。

眾所周知，發(fā)電機(jī)和電力變壓器的額定容量是用視在功率來(lái)表示的。其單位是千伏安。它是電壓與電流有效值的乘積。當(dāng)電壓恒定時(shí)，其容量決定于電流值。這一電流值由有功分量和無(wú)功分量組成。有功分量是通過(guò)用電設(shè)備或用電器將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能或熱能而得到充分利用。對(duì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，這一項(xiàng)稱(chēng)為有功功率。而無(wú)功分量卻沒(méi)有得到利用。但無(wú)功電流在供電線路、發(fā)電機(jī)和電力變壓器中同樣要產(chǎn)生電阻損耗而浪費(fèi)電能。這一損耗，通常稱(chēng)為無(wú)功損耗。無(wú)功電流對(duì)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，輸出的是無(wú)功功率。如果負(fù)載的無(wú)功分量增加，即功率因數(shù)降低，則發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率也增加，以致使發(fā)電機(jī)不能得到充分利用。例如，發(fā)電機(jī)的容量為S=UI，當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓和電流達(dá)到額定值時(shí)，如果電路的功率因數(shù)是0.5，則發(fā)電機(jī)的有功功率P=0.5UI=0.5S。此時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率僅占額定容量的一半。對(duì)于電力變壓器也是如此。所以，供電部門(mén)之所以特別注意用戶的功率因數(shù)，就是為了減小無(wú)功損耗和提高發(fā)電機(jī)與電力變壓器的利用率。

問(wèn)：如何提高水泥制品生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)廠的功率因數(shù)？

答：由于水泥制品生產(chǎn)設(shè)備中，交流異步電動(dòng)機(jī)和焊接機(jī)使用很多。這類(lèi)電氣設(shè)備與其它電氣設(shè)備相比，功率因數(shù)都較低。再加上生產(chǎn)廠對(duì)電動(dòng)機(jī)的選型和使用不當(dāng)。所以，目前國(guó)內(nèi)水泥制品生產(chǎn)廠的功率因數(shù)都較低。

水泥制品生產(chǎn)廠的功率因數(shù)的提高，應(yīng)首先考慮如何合理選用電動(dòng)機(jī)和其它電氣設(shè)備。然后再在廠變電所采用功率因數(shù)的補(bǔ)償，來(lái)提高功率因數(shù)。水泥制品生產(chǎn)設(shè)備中，容量較大或?qū)θ珡S功率因數(shù)影響較大的設(shè)備有：鋼筋調(diào)直切斷機(jī)、張拉機(jī)、拔絲機(jī)、點(diǎn)焊機(jī)、對(duì)焊機(jī)、電焊機(jī)、自應(yīng)力水泥球磨機(jī)、離心機(jī)、懸輥機(jī)、振動(dòng)臺(tái)、立式擠壓制管機(jī)等設(shè)備。這些設(shè)備中的絕大部分都是采用功率因數(shù)較低的交流異步電動(dòng)機(jī)或降壓變壓器。要提高以上設(shè)備的功率因數(shù)的措施有以下幾種：

1、在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)從機(jī)械負(fù)載的大小和特性來(lái)合理選用電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和容量。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，往往只考慮設(shè)備的可靠性，而忽視了節(jié)約電能和提高功率因數(shù)。所以，電動(dòng)機(jī)的容量都選得較大，有的甚至大于設(shè)備所需容量的一倍以上。這樣，電動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)期輕載運(yùn)行時(shí)的效率和功率因數(shù)都很低。例如，離心機(jī)大多采用長(zhǎng)期輕載運(yùn)行的交流電動(dòng)機(jī)。如果改用為短時(shí)過(guò)載能力較大的直流電動(dòng)機(jī)，可使電動(dòng)機(jī)的容量降低一半多，這對(duì)提高功率因數(shù)顯然是有好處的。

2、改變起動(dòng)方式，可使電動(dòng)機(jī)滿載運(yùn)行。由于交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流大而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，往往不能滿足全負(fù)載起動(dòng)要求。為此可改成空載起動(dòng)，起動(dòng)后再投入滿負(fù)載運(yùn)行。例如，拔絲機(jī)、張拉機(jī)和立式擠壓制管機(jī)都可采用這種起動(dòng)方式。這樣做既可減小電動(dòng)機(jī)的容量，又可提高功率因數(shù)。

3、對(duì)于采用降壓變壓器的電焊機(jī)，對(duì)焊機(jī)和點(diǎn)焊機(jī)，應(yīng)避免空載運(yùn)行，如電焊機(jī)加裝空載自動(dòng)切斷電源裝置就能避免空載運(yùn)行。

4、對(duì)于起動(dòng)次數(shù)很少，而運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的設(shè)備，如球磨機(jī)，可選用功率因數(shù)高的同步電動(dòng)機(jī)。由于同步電動(dòng)機(jī)不但能控制在功率因數(shù)等于1的情況下運(yùn)行，而且還可在超前的相位差角下運(yùn)行。所以，采用同步電動(dòng)機(jī)以后，可以補(bǔ)償交流異步電動(dòng)機(jī)和變壓器等感性負(fù)載的滯后的相位差角，使廠內(nèi)功率因數(shù)提高。

廠內(nèi)變電所可采用以下兩種辦法提高功率因數(shù)：

1、廠內(nèi)變電所，可安裝電力電容器來(lái)提高功率因數(shù)。由于電容器是屬于容性負(fù)載，其相位差角是超前的，所以能對(duì)滯后的感性負(fù)載起補(bǔ)償作用，使功率因數(shù)提高。目前，國(guó)內(nèi)已有電力電容器自動(dòng)功率因數(shù)補(bǔ)償儀產(chǎn)品，能自動(dòng)合上或切斷電容器組，可使變電所的功率因數(shù)控制在較理想的范圍之內(nèi)。

2、電力變壓器應(yīng)采用型號(hào)、參數(shù)相同，且容量相等的兩臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行。這樣可在廠內(nèi)用電量較小時(shí)，切斷一臺(tái)變壓器，只用另一臺(tái)變壓器投入運(yùn)行。這一配電方式與采用單臺(tái)大容量的變壓器的配電方式相比，不但可減小空載損耗，而且也可提高功率因數(shù)。