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主题:新发现---电感负载并联适当的电容器时做功增大[原创]

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利用电容器补偿无功功率,可以节约电能10%以上,这虽然是事实,但因节电的原因说不清楚,利用书中节能的公式也计算不出来,所以在当代对利用电容器是否节电的问题还有争论。
本人对此问题探讨30多年,通过对调谐电路具有选择信号能力的分析,找到了利用电容器节约电能的原因:主要是利用了电路谐振现象,可以称是“广义的电路谐振”。
为了证明利用电容器是否节约电能,在领导和同志们的帮助下,做了许多试验,特别是关注新闻有关节能的报导,我新发现:电感负载并联适当的电容器时做功增大
一、实践是检验真理的唯一标准
利用电容器节约电能的事实是无法否认的,节约与增大实质是一样的。如果负载做功大小不变,输入的电能减少,称节约电能;如果输入的能量不变,负载做功增大,称增加能量。
在电力系统中安装适当的电容器时,因负载做功多少不变,输入的电能减少,称节约电能;本人为了证明利用电容器是否节约电能时,输入的能量和输出的能量都在变化,就要通过电容器安装前、后电源输入电能和负载做功大小的对比。
有关试验情况如下:
1、本人试验:
(1)试验设备和电路:①在100伏安的变压器前边,接220伏60W电灯泡(图中没有),目的是隔开与总电路相通。②在变压器的输入端并联适当的电容器。③在变压器的输出端接一个20W的灯泡。如图所示。



(2)试验方法:①将电容器调到容量最小位置好比断路,此时接通电灯泡后,灯泡不太亮。用电流表测得一次电流为:0.32安,二次电流为0.5安。
②将电容器的容量调到适当位置,即容抗等于感抗,发现电灯泡比原来亮。再测一次电流0.25安,二次电流0.6安。
(3)对试验分析:①输入电流减少:(0.32-0.25)÷0.32=21%;
②输出电流增大:(0.6-0.5)÷0.5=20%,
③因没有功率电表输入有功功率是否减少,无法测量,但因电流减少,输入的电能不会增加。但输出的是纯电阻负载,有功功率因数为1,电流增加,电压不可能降低,输出的有功功率增加20%以上,这是不用测量的。此试验虽小,但说明问题却很大,它证明在低压电网中安装电容器后,不仅节约大量有功功率,还能使负载做功增大。
2、大连钢厂钢丝厂的试验:据《钢铁信息》1994年第253期报导,该厂在154kW的异步电动机上安装电容器,经过试运行证明,功率因数比原来提高0.1~0.15,电源故障少。按电力消耗计算,年降低15%,据1994年上半年统计,用该项节电技术后,实际节电3.2万kWh,效益1.6万元。
如果按此节电效果计算,在500kW的异步电动机上安装电容器,一年节约的电费就是10万元,中等企业可以有10~20台这样的电动机,如果全安装上电容器,一年节约电费就是100~200万元。
3、鞍钢矿山公司齐大山铁矿试验;
据《鞍钢日报》1995年4月26日报导,该单位先后对19台电铲全部安装了电容补偿器,使节电率达18%,每台年节电3.8万kWh,如果每kWh按0.4元计算,经计算19台电铲一年可节约电费28.28万元。
据单位人讲:安装电容器后,电压稳定,解决起动困难问题,以前起动需要两分多钟,安装电容后不到一分钟就达到额定转速。
4、网友的试验(来信):
我以前没做过这样的实验,今天做了一下,实验过程如下:第一次实验:
并联电容后输出电流和电压没有任何改变,详细过程略。
分析:我们这里电网情况比较好,内阻很小,变压器功率不是很大,所以才出现这种情况。
第二次实验:在变压器前串联一个电阻,模拟内阻较大的电网。如电路图:
其中,R1=1kΩ,R2=1Ω,C=0.5微法。
(一)并联电容前:
原边电流为0.08A,电压为160V,视在功率约为12.8W,有功功率为8.1W。
输出端电流为2.75A,电压为2.75V,功率约为7.56W。
(二)并联电容后:×÷
原边电流为0.06A,电压为174V,变压器输入电流:0.087安,视在功率约为15.138W,有功功率为9.6W。有功功率因数0.6328;有功功率率加:9.6-8.1=1.5W  
(0.087×174-0.08 ×160)×0.6328=(15.138-12.8)×0.6328=1.479W
输出端电流为2.97A,电压为2.97V。功率约为8.82W
原边视在功率减少72.5%,有功功率增加18.5%。
输出端功率增加16.7%。
以上四个试验证明:电感负载并联适当的电容器,不仅能补偿无功功率的损失,还能增加有功功率,大约20%左右。利用电容器补偿无功功率的同时,能增大有功功率这是一个新发现
二、术学公式计算最能说明问题
1、负载中的电流大于输入的总电流是公认的
在交流电路中作用力为电源(电压),反作用力为负载(阻抗)。电源做功大小(对电子)与电压成正比,与总阻抗成反比。计算公式:I=U/Z ;当电路谐振时的计算公式:Q=X/R  ;I负=QI总
电感负载中的电流大于输入的总电流,不会错,这是公认的。
2、电感负载中的有功功率增大计算公式是符合事实的
发电机和变压器输入功率是由输出功率决定的,在变压器或电动机中,感抗和阻抗是不变的,有功功率因数也是不变的。这都是公认的。
从实践中得知:并联电路谐振时,电感负载具有高阻抗特性,实际是负载中的端电压增加,电流增大。此现象是电工书中没有讲的,是客观存在的事实(详见上面的小试验),这是一个新发现。
因为电感负载(变压器或电动机)中的有功功率因数不变,对电感负载来讲:P=IUCOSφ 因 COSφ不变,I和U增加,P必然增加。计算公式:P节=(I2U2-I1U1)COSφ;式中I2和U2代表安装电容器后的负载中的电流和电压;I1和U1代表安装电容器前的电流和电压值。
在电工书中节能的计算成本公式:P节=(I21-I22)R,当线路中的电阻很小时,节电也很少。尤其是在电感负载中节电情况没有计算公式,误认为负载中的电流和电压大小不变,负载做功大小也不变。在总电路中输入电流减小,有功功率因数提高,减少线路中的有功功率损耗。所以许多人认为安装电容器对电力部门有好处,对本单位有害处。
3、并联谐振电路具有高阻抗的特性,就是产生内电动势的结果
在电感负载中的电流大小是总路中的电流和电容支路中的电流矢量和,在电感负载中的电流大小与端电压成正比,与负载中的阻抗成反比。因负载中的总阻抗值大小不变,端电压增大,所以负载中的电流增加。此现象好比直流电路中的两个电池并联一样。
书中和内行人都承认在电力系统中安装适当的电容器具有稳定电压的作用,电压与电流是密不可分的,I=U/Z  式中I代表电流,U代表电压,Z代表总阻抗。
三、新发现的重大意义
新观点是书中理论的新发展,与书中的计算公式没有矛盾。电路谐振为什么产生能量,人们不好理解,暂时不谈此问题。只讲并联电容器后,负载做功增大的现实意义和科学价值。
1、现实意义:能说明利用电容器节电原因,对推广利用电容器节电有极大的好处。
2、科学价值:当电路谐振时增加的有功功率大于铜损时,就可以扩大电能。例:当品质因数Q值大于2以上时,负载中的电流也是输入总电流的2倍,负载中的有功功率也是原来的2倍。
从网友试验结果中得知:并联电容器后输出有功功率8.82,输入有功功率不会比安装前增加,安装前为8.1;增加:(8.82-8.1)÷8.1=8.8%;因输出大于输入,就证明电路谐振时产生了能量。
(1)突破一次补偿,变为多次补偿。从小试验结果中得知,一次补偿能节电10-20%;再去掉各种损耗,也能节电10%左右,如果连续补偿就会不断地扩大电能。
(2)突破对感性负载补偿,增加对阻性负载的补偿。以前人们只在电感性负载中进行无功功率补偿,对纯电阻性负载中没有补偿。
(3)适当增大电流频率,可以增加“谐振能”。因为感抗大小与电流频率成正比,提高频率,就能提高品质因数,品质因数是谐振能的重要参数。
(4)能引起爆炸式的发明:利用新理论可以有许多重大发明,“谐振能发电器”可以利用在汽车、火车轮船和发电站等各个地方,解决能源不足问题,推动生产力的大发展。
作者:曾 凡 昌;单位:辽宁鞍钢弓长岭矿业公司; 职称:工程师(退休)
联系电话:0419-5110872;邮 箱 :gclzfc@163.com  
邮 编:111007
通信地址:辽宁省辽阳市弓长岭区团山街头道沟委6组16-4-4
                       
07-04-14 11:14
老老师您好啊!偶记得书上好像是讲得很明白了?电感负载在交流电路中,并联上电容可以提高功率因数,提高设备的出力!!!!!!老老师!请您弄个“谐振能发电器”让我们晚辈开开眼行不???!!!老老师!85年以后的书您经常看吗?您知道电平衡吗?我看您应该申请专利了!
07-04-14 12:33
回复213712137:
你不相信,我也不能勉强,信不信由你。
因为我没有能力做更大的试验,才把不成熟的科研成果公开。目的是寻找老师和同路人共同把此项研究进行到底!
07-04-14 13:10
你上面讲的那些现象的确是真的,但是你的部分解释、认识有点偏差,你讲的那些现象是正常的,基本上说搞过几年电的都知道吧?!“提高设备的出力”----在我们讨论的话题中----通俗的意思是:假设这个电感负载工作时,功率因数是0.8,可以理解为还有0.2是没做功的,并联上合适的电容后,这0.2也做功了,也就是说:设备的出力程度提高了!再举例:1台15KW电机,拖动1台须输入功率15KW的设备,这台电机的负荷是相当重的,是不?给这台电机并上合适的电容后,电机的负荷轻松了,因为电机的功率因数提高了,电机的出力也就提高了,这个现象都知道的,这就是无功补赏的意义中的一部分!-----《新发现---电感负载并联适当的电容器时做功增大》???
07-04-14 18:55
难怪没人回你的帖子!也就是我多事!
07-04-14 18:59
曾老师:
     还是送你个实用的吧!我是看了生产厂家的说明书后琢磨出来的,你可以做这个项目,应该好干的,我上班没时间做,我不舍得放弃我的高工资,让给你做吧。
    交流电焊机空载节电器:
    在电焊机空载时,一般500型焊机空载电流; 9.5---11A ,加装了空载节电器后,空载电流降至1A,节电效果是相当明显的,制作成本总共150元内(含CJX2-32接触器1个、小变压器一只、电容电阻三极管等全部元件,市面上可是卖到1600元啊),线路简单可靠,我公司共改装了15 台交流焊机,使用3个月了,一切正常,完全不改变焊工的操作方式和习惯。有感兴趣的给我发邮件,免费发给你们图纸,需用AUTO CAD打开,我的邮箱是:sunlixin666999@tom.com   有信必复!
附:其他电焊机节电器介绍
交、直流电焊机节电器
1.简介  
电焊机消耗大量电能,特别是在当前电力十分紧张的时候,降低电焊机能耗,将为用户大大降低生产成本,缓解电力紧张。  
2.电焊机节电器技术特色  
(1)电焊机输出电压低,安全性强;  
(2)二次启动响应时间短,不影响电焊机的正常使用;体积小,安装方便!  
(3)节约电力消耗,安装保护器后有显著节电效果!用户1-3个月收回全部投资,每台电焊机每年可为用户节约数千元电费!产生可观的经济效益!  
(4)降低电焊机线圈发热,延长电焊机使用寿命!  
该节能断电保护器安装方便、性能稳定,具有明显节电功能!希望我的节能断电保护器能为各单位的员工提供多一份的人生安全保护。  
(5)  电焊机节电器主要参数:  
空载节电:   95%  
整体节电:   20%  
次极输出电压 3-15V  
起弧时间     20-50ms
07-04-14 19:08
6楼
该帖内容不符合相关规定!
07-04-15 11:12
http://www.gkong.com/gkong_bbs/dispbbs.asp?ID=108013
请楼主看看自己的帖子!
以下是楼主发来的信:
"尊敬的老师:
我是机械工程师,现在退休在家,在工作期间,为了研究节电而学习研究电工理论与实践的,可能说一些外行的话,请你不要生气。
您讲的电路谐振问题,我基本上能理解,认为与书中观点是相同的,也是公认的。
我提出的节电是对负载来说的,不是对总电路讲的,在电工书中没有找到答案,您也没有回答在负载中是否能节约有功功率问题。
从无功功率补偿器节能的实践看,对负载来说出是节约有功功率的。我的观点是:电感负载并联适当的电容器后,负载做功能增加。
其原因是:负载中的电流和电压都增加,有功功率因数值不变,计算结果是负载中的有功功率增多。
另外关于串联问题,按照书中公式计算:当感抗等于容抗时,电感负载中的电流应当比原来增大,总阻抗减小。但有的人说,输入的电流减小,我不知道哪个正确?
因为说电流减小的人,对我有敌对情绪,不便在网上公开提出,请您在邮箱中解答。如果是减小正确,可能是“内电动势”起的作用。"
[[size=2][size=1]size=2]本人认为可以理解!毕竟不是该专业的专业人士,但又觉得概念的偏差又有普遍性!所以斗胆发出来讨论.
我的回答发言:
1,并联电容补偿本身就是针对负载来讲的!
2,确切来讲,电容补偿是不能节约有功功率的!
3,电感负载并联电容后,容性电流Ic与感性电流iL相位相反,可以抵消一部分感性电流(即补偿部分无功电流),使得功率因数提高,系统电压有所升高,在负载不变的情况下,系统电流会有所减小,降低线路能量损耗,减小线路压降,改善供电质量,提高系统供电能力.此时,系统可以适当增加负载功率,但并不是楼主讲的负载中的有功功率增加!当负载变化时,你的有功功率确实是增加的,但你的用电量(即电费支出)仍是增加的!并不会给你带来节电的效果!
4,而串联电容补偿则是利用负载电流在系统线路中的线路电阻中的电压降,在串联补偿电容的容抗电压降与线路阻抗电阻中的电压降相位相反,而抵消一部分线路电抗中的压降,从而提高了系统电压,也就相应减少了系统的功率损耗!
    所以说,串联电容补偿可以改善系统参数,减小线路阻抗,提高系统稳定性有一定作用.但电压损耗的减小程度是随电容器容抗的变化而变化的.
    但绝不是楼主在来信中讲的:"当感抗=容抗时电感负载中的电流应比原来增大."总阻抗的减小,只能说明线路中的压降减小,而不是负载中的电流随线路压降减小而增大.因为你的负载不变时,输入到负载的电流会有所减小.
回楼主:本人也是退休多年,不甘寂寞,外出打工,发挥余热.原谅本人的卤莽,公开了你的来信.请见谅?
以上只是个人看法,不一定正确.欢迎批评指正!
07-04-25 07:43
请教:负载做功是不是能量转变的?负载中的电流与输入的总电流大小是否相同?电压是否一样?负载中的有功功率因数是否能增大?
07-04-25 14:11
请教:
电感负载与电容器并联或串联后,负载做功大小有没有变化?为什么有的人说有?有的人说没有呢?
07-04-26 13:38

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