补偿原理的研究
【实验目的】
1、掌握补偿原理及其应用。
2、学习利用补偿法测量电池的电动势和内阻以及待测电阻及其电阻率。 【实验仪器】
电位差计、检流计、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀双掷开关、电阻箱等
【实验原理】 1、补偿原理
补偿原理就是利用一个电压或电动势去抵消另一个电压或电动势，其原理可用图1来说明。E n 为可调标准电源，中间串联一个检流计G 接成闭合回路。如果要测电源x E 的电动势，可通过调节 电源E n ，电路没有电流，此时表明x n E E =，这时电路处 于补偿状态。若已知补偿状态下E n 的大小，就可确定x E ， 这种利用补偿原理测电位差 的方法叫补偿法。
2、测量电池的电动势和内阻原理
(1)测电池的电动势
电路如图1所示，当单刀双掷开关打到1时，滑动B 使得U 1与E N 补偿。 U 1=R 1I 0 其中I 0为工作电流。
当单刀双掷开关打到2时，再滑动B 使得U 2与E X 补偿。
U 2=R 2I 0 其中I 0为工作电流
有1
212L L
E R R E E N N X == 只要测出 E N 、
Ex 分别得到补偿时的L N 、Lx, 即可由( 1) 式求出 Ex 。
图1 补偿法
（2）测电池的内阻
电路如图2所示，当K 2断开时，滑动d 使得检流计不发生偏转，此时U 测=E 。此时电位差计中ad 距离为L 1
当K 2闭合时,滑动d 使得检流计不发生偏转，此时U 测=U 外，此时电位差计中ad 距离为L 2
R
U r R E 外=+
R
L
r R L 2
1=+
得：2
2
1L L L R
r -= 3、补偿法测电阻与电阻率
如图所示，R X 为待测电阻，E N 为标准电池，不断调节R 1使得检流计G 的读数为0，这样的R X 两端的电压就等于E X ，安培表的度数I 就是通过R X 的电流，于是得I
E R X
X =
,为了避免电路接通而检流计未平衡时，有过大的电流通过检流计和标准电池，在线路中接入R 2起保护作用，但是，为了提高测量的灵敏度，最好是R 2=0.因此，在测量中要逐步减小R 2直至为零。 求得待测电阻R X 的阻值后，根据s
l R ρ
= 利用螺旋测微器测得电阻的直径，之后求得横截面积S.再用刻度尺测得电阻长度l.代入公式得到电阻率ρ
【实验步骤】
1、测量电池的电动势和内阻原理
(1) 按图1测电池的电动势，注意各电池的正极与正极相连，负极与负极相连，不能接错，K 2只能测量时才接通，而且应该先接通K 1，后接通K 2，断开时则相反。
(2) 调节工作电流；接通K 1，K 2打向E N 方向，调节触头B 使检流计G 指零，读取此时BC 之
长（记为L 0）。
(3) 测电池电动势E X ：换向电键K 2倒向E X , 移动触头B 至X 点位置， 使G 指零，读取此时XG 之长（记为L X ），按下式求出E X 。
E L
L
E X
X
?=
重复上述过程，再测一次，求E X 平均值。
（4）安图2,连接电路图，使定值电阻R 为1Ω，注意各电池的正极与正极相连，负极与负极相连，不能接错。
（5）断开K 2，调节触头B 使检流计G 指零，读取此时AB 之长（记为L1） （6）闭合K 2，调节触头B 使检流计G 指零，读取此时AB 之长（记为L2） （7）按下式求出内阻r 2
2
1L L L R
r -= 重复上述过程，再测一次，求r 平均值。 2、补偿法测电阻与电阻率
（1）按图3接好线路，各电池的正极和正极相连，负极和负极相连。调节变阻器R 2为较大值，为了防比有过大的电流通过检流计和标准电池，进而烧坏检流计。 （2）先闭合K 1，后闭合K 2，调节E 为足够大(E>E N )。
(3)不断调节变阻器R ，使得检流计的读数为零，再慢慢使R 2的值变小，直到R 2值为零。 （4）记下安培表的读数I.按公式I
E R X
X =
求出R X (5)重复上述过程，再测两次，求其平均值。
(6)利用刻度尺测得待测电阻R X 的长度l,再用螺旋测微器测得电阻横截面的直径，后根据公式
s
l
R ρ
= 求得电阻率ρ (5)重复（6）过程，再测两次，求其平均值。 【数据分析】
1、测量电池的电动势和内阻原理
标准电池 电动势E N =1.0186V L X = 77.4cm L X = 77.8cm L X = 78.2cm
X L = 77.8cm
L N =50.8cm L N =51.6cm L N =52.1cm N L =51.5cm
代入公式
E L
L
E X
X
?=
得到Ex ≈1.54v L1=78.5cm L1=78.5cm L1=78.5cm 1L =78.5cm L2=28.1cm L2=28.1cm L2=28.1cm 2L =28.1cm
代入公式2
2
1L L L R
r -= 得到r ≈1.79N 2、补偿法测电阻与电阻率
E N =1.5N I=0.294A I=0.294A I=0.294A A =0.294A 代入公式I
E R X
X =
R X ≈5.10Ω
L=1m R=0.515mm S=π(R/2)2≈0.0663mm 2 代入公式s
l R ρ
= ρ=
L
RS
≈0.33813Ω·mm 2/m
无功补偿装置几种常见类型比较 常见的动态无功补偿装置有四种：调压式动态无功补偿装置、磁控式动态无功补偿装置、相控式（TCR型）动态无功补偿装置、SVG 动态无功发生器。 ① 调压式动态无功补偿装置 调压式动态补偿装置原理是：在普通的电容器组前面增加一台电压调节器，利用电压调节器来改变电容器端部输出电压。根据 Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，从而改变无功输出容量来调节系统功率因数，目前生产的装置大多可分九级输出。该装置为分级补偿方式，容易产生过补、欠补。由于调压变压器的分接头开关为机械动作过程，响应时间慢（约3~4s），虽能及时跟踪系统无功变化和电压闪变，但跟踪和补偿效果稍差。但比常规的电容器组的补偿效果要好的多；在调压过程中，电容器频繁充、放电，极大影响电容器的使用寿命。由于有载调压变压器的阻抗，使得滤波效果差。虽然价格便宜， 占地面积小，维护方便，一般年损耗在0.2%以下。 ② 磁控式(MCR型)动态无功补偿装置 磁控式动态无功补偿装置原理是：在普通的电容器组上并联一套磁控电抗器。磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，从而调节电抗器的输出容量，利用电抗器的容量和电容器的容量相互抵消，可实现无功功率的柔性补偿。 能够实现快速平滑调节，响应时间为100-300ms，补偿效果满足风场工况要求。
磁控电抗器采用低压晶闸管控制，其端电压仅为系统电压的1％～2％，无需串、并联，不容易被击穿，安全可靠。设备自身谐波含量少，不会对系统产生二次污染。占地面积小，安装布置方便。装置投运后功率因数可达0.95以上，可消除电压波动及闪变，三相平衡符合国际标准。免维护，损耗较小，年损耗一般在0.8%左右。 ③相控式动态无功补偿装置（TCR） 相控式动态无功补偿装置（TCR）原理是：在普通的电容器组上并联一套相控电抗器（相控电抗器一般由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成）。相控式原理的可控电抗器的调节原理见下图 所示。 通过对可控硅导通时间进行控制，控制角（相位角）为α，电流基波分量随控制角α的增大而减小，控制角α可在0°~90°范围内变化。控制角α的变化，会导致流过相控电抗器的电流发生变化，从而改变电抗器输出的感性无功的容量。 普通的电容器组提供固定的容性无功，感性无功和容性无功相抵消，从而实现总的输出无功的连续可调。 i 相控式原理图 优点： 响应速度快，≤40ms。适合于冶金行业。 一般年损耗在0.5%以下。缺点：晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被
补偿无功功率节电原理 在交流电路中，由电源供给负载率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率。 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P 表示，单位有瓦（W ）、千瓦（KW ）、兆瓦（MW ）。 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率（镇流器也需消耗一部分有功功率）来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q 表示，单位为乏（Var ）或千乏（kVar ）。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机的转子磁场就是靠从电源取得无用功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明问题，现举一个例子：农村修水利需要挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢？ 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用点设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： （1） 降低发电机有功功率的输出。 （2） 降低输、变压设备的供电能力。 （3） 造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 （4） 造成底功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。 从发电机和高压电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。 2、功率因数 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cos φ来表示。Cos φ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为： P= UI θcos 3 Q=3UIcos θ S=3UI cos θ=P/S
气候补偿器 设计基础： 室外温度的变化很大程度上决定了建筑物需热量的大小，也决定了能耗的高低。运行参数（供暖水温）应随室外温度的变化时刻进行调整，始终保持供热量与建筑物的需热量相一致，保证室内温度在不同室外温度情况下的相对稳定，实现按需供热，这样才可以保证供暖机组最大限度的节能运行。 产品定义： ACME气候补偿器是根据室外温度的变化及用户设定的不同时间对室内温 度要求，按照设定曲线求出恰当的供水温度进行自动控制，实现供热系统供水温度－室外温度的自动气候补偿，避免产生室温过高而造成能源浪费的一种节能产品；根据系统不同，节能率达10%~25%。 产品特性： 1.全集成电脑控制，主控CPU采用PHILIPS主流工控芯片，计算速度快，运 行稳定； 2.中文液晶实时显示室内、室外温度、供水温度、回水温度及电动阀开度等 运行参数，LED灯显示系统运行状态；触摸键盘操作； 3.分时分温功能模块内嵌，系统默认提供4时段、4条独立运行曲线，以满 足用户在不同时段对室内温度的要求； 4.精确控制供水温度，根据室外温度模糊运算出所需的供暖水温，并运用 PID控制规律实时与实际供水温度比较，调节电动阀开度，精确保证稳 定供水温度，避免发生用户室温过高的现象而浪费能耗； 5.曲线自学习功能，根据历史参数实时修正室外温度--供水温度曲线，使供 暖系统最优化运行； 6.多电动阀控制，模块化设计，系统板载三台电动阀控制，可通过扩充模块 自由增加电动阀数量； 7.支持联机运行的同时可实现独立运行，增加了系统的稳定性和可操作性； 8.支持多种通讯方式：TCP/IP网络、RS232/RS485、无线传输、电话线通讯 及电力线载波通讯等。 技术参数： 1.电源 AC 220V 50Hz 2.水温传感器：三线制PT100 精度1% 3.室外温度变送器：4~20mA 精度0.5% 4.室内温度变送器：4~20mA 精度0.5% 5.电动三通阀：4~20mA控制 4~20mA反馈 AC24V或AC220V供电
无功补偿原理、方法 前言《国家电网公司农网“十一五电压质量和无功电力规划纲要》提出，纲要指导思想为：以公司“新农村、新电力、新服务农电发展战略为指导，以安全、质量、效益为核心，坚持科技进步，全面提高农网电压无功综合管理水平，持续改善供电质量，降低电能损耗，为社会主义新农村建设提供优质、经济、可靠的电力供应。切实达到《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》的“无功补偿配制应按照分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，以分散为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压为主；调压与降损相结合，以降损为主”的要求。 无功补偿的原理在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。 无功功率比较抽象，它是电路内电场与磁场的交换，在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。 （打个比方，农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么能运到堤上?） 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 但是从发电机和高压输电线供给的无功功率远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。 无功补偿是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 采用无功补偿可以收到以下效果： 1) 根据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造，可使低于标准要 求的功率因数达标，实现节电目的。 2) 采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。 3) 无功补偿，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能 耗，改善电网电压质量，稳定设备运行。 4) 减少电力损失，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%--3%左右，使 用电容提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。 1
气候补偿器基础原理 通过在供暖系统内加装气候补偿器，解决司炉工人工“看天烧炉”现象，实现水温与室外温度量化控制，达到供暖系统按需供热的目的。 1.1 室外温度与供暖水温的关系 室外温度的变化很大程序上决定了建筑物需热量的大小也决定了能耗的高低，运行参数(供暖水温)应随室外温度的变化时刻进行调整，始终保持供热量与建筑物的需热量相一致，保证室内温度在不同室外温度情况下的相对稳定，实现按需供热，这样才可以保证供暖机组最大限度的节能运行。 1.2气候补偿器产品定义 气候补偿器是根据室外温度的变化及用户设定的不同时间对室内温度要求，按照设定曲线求出恰当的供水温度进行自动控制，实现供热系统供水温度、室外温度的自动气候补偿，避免产生室温过高/低而造成能源浪费。 1.3气候补偿器工作原理 在供暖时段内：当室外温度变化时，为了满足室内温度的相对稳定，供水温度也应相应变化，例：当室外温度降低时，为了维持原有的室内温度，供暖水温应适当提高，此时气候补偿器将自动加大多锅炉机组供应的热水供应量使得供暖水温适当升高，当室外温度上升时，同理应适当降低供暖水温以免产生室内过热现象，此时系统将自动减小锅炉机组热水供应量，以降低锅炉机组的输出负荷，即通过对室外温度采集，自动修正供暖水温设定值(理想值)，再通过设定值与实际供水温度进行比较，并以此比较差值为基准对电动阀进行PID调节；同时引入回水温度等外部信号作为反馈值对曲线进行实时修正；达到节能运行的目的。 2.1气候补偿器在间供系统上的应用原理分析 在本系统中，选择是通过在换热器的一次侧加装电动三通阀进行控制，当室外温度升高时，二次理论供水温度将自动降低，控制器将自动减少电动阀开度，即减少一次高温进入换热器的流量，从而实现降低二次供水温度的目的，反之亦然。 2.2气候补偿器在直供系统上应用原理分析 对每一个支管供回水间上安装旁通并加装电动两通阀一台，将采暖水由原先的纯高温水供暖改变为混合水供暖，即锅炉高温供水与系统低温回水混合后进行供暖。
四、无功补偿的意义及原理 人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。 无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。 无功补偿的作用主要有以下几点： （1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗； （2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输系统的稳定性，提高输电能力； （3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。 （一）．无功补偿的物理意义 无功功率只是描述了能量交换的幅度，而并不消耗功率。图中的单相电路就是这
方面的一个例子，其负载为一阻感负载。电阻消耗有功功率，而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。 下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。
目录 1概述 (2) 1.1气候补偿产品分类 (2) 1.2选型表 (2) 2供热气候补偿系统 (4) 2.1HY7215B-L4气候补偿系统 (4) 2.1.1功能简介 (4) 2.1.2工作原理 (5) 2.1.3系统组成 (5) 2.1.4安装方法 (6) 2.1.5成功案例 (6) 2.2燃气锅炉气候补偿系统 (7) 2.2.1功能简介 (7) 2.2.2工作原理 (7) 2.2.3系统组成 (7) 2.2.4安装方法 (8) 2.2.5成功案例 (9) 2.3燃煤锅炉气候补偿系统 (9) 2.3.1功能简介 (9) 2.3.2工作原理 (9) 2.3.3系统组成 (9) 2.3.4安装方法 (11) 2.3.5成功案例 (11) 3中央空调气候补偿系统 (11) 3.1功能简介 (11) 3.2工作原理 (11) 3.3系统组成 (11) 3.4安装方法 (12) 3.5成功案例 (13) 4机房气候补偿节能系统 (13) 4.1功能简介 (13) 4.2工作原理 (13) 4.3系统组成 (13) 4.4安装方法 (14) 4.5成功案例 (15)
1 概述 1.1 气候补偿产品分类 气候补偿是根据室外温度变化情况及用户设定不同时间对室内温度的要求，计算确定出恰当的用户供水温度，并自动控制室外管网热媒流量，实现用户系统供水温度随室外温度自动气候补偿，避免产生室温过高而造成能源浪费。 本公司气候补偿产品分类如下所示： 1.2 选型表 HY7215 气候补偿产品选型表
分时分区阀门调节器 集中控制柜 (*) 要根据其他嵌入式柜进行设计调整。 L4 : 4行中文液晶显示屏 T7：7寸彩色触摸液晶屏T10：10寸彩色触摸液晶屏WM : Wall-Mounted 壁挂式：500*400*200 RM : RackMount 机柜式：2200*1600*800 EM : Embedded 嵌入式：操作台确定 2 供热气候补偿系统 供热气候补偿系统根据不同的现场分为三类:基本型气候补偿系统，主要应用于简单的换热站和锅炉房；燃气锅炉气候补偿系统，主要应用于燃气锅炉房中；燃煤锅炉气候补偿系统，主要应用于燃煤锅炉房中。 2.1 HY7215B-L4气候补偿系统 2.1.1功能简介 ●实时显示现场测量值 ●实时显示，修改设定值及参数值 ●定时打印记录室内、外温度，供回睡温度和计算温度自诊断与现场诊断功能，当控 制器发生故障可分别显示，并可根据用户要求实现多点检测超限报警 ●数据掉电自保护功能 ●手动和自动切换功能
无功功率（reactive power ）：无功功率是按电磁感应原理工作的某个交流供用电设备和交流电源之间的能量交换，这种能量互换的最大值称为无功功率。这部分能量是用电器工作所必须的，但不能转换为我们所需要的能量，如机械能和热能。为了形象的描述电源利用的程度，我们提出了功率因数的概念，功率因数就是电路中有用功率和视在功率（电源总功率）的比值。由此可见，提高电网的功率因数对国民经济发展的重要意义。功率因数的提高，能使发电设备的容量得到充分利用，减少线路电流和功率损失。 无功补偿原理：通常我们用来提高功率因数的方法就是补偿法。即采用能够提供无功功率的装置来补偿用电设备所需的无功功率，降低电源的功率损失，提高功率因数，采用电力电容器来补偿用电设备所需无功功率的方法，称为电容无功补偿法。 这是由于理想的电容器在电路里是不消耗电能的，它只是从电源吸收电能转换成电场能，再把电场能转换成电能还给电源，完成它与电源之间的能量互换，因此电容上的功率也是无功功率，它的无功功率是由于电容上的电流I超前电压90°引起的，而我们的用电设备大多数都是感性负载，其工作时由于电流滞后引起的无功功率刚好与电容引起的无功功率相反。所以我们可以利用电容工作时产生的无功功率来补偿用电设备在工作时消耗的无功功率。 电容投切无功补偿简介：通过以上分析我们知道在电路中接入电容可以为设备提供无功功率，提高功率因数。由于我们的设备不可能是纯容性或纯感性的，且设备运行的状态也是不可预知的，如开、关机，或开机时不同工作状态所需要的无功功率都不相同。当补偿器提供的无功功率大于设备所需时，也会对电网造成极大影响。所以我们需要适时的调整无功功率的补偿来匹配设备所需的无功功率，即电容组投切方式。电容组投切的时机和数量则由专用控制器决定，而电容组容量一般选择系统额定容量的15%~40%。 电容投切无功补偿装置组成及其技术要点： 电容器：选用优质自愈式并联电容器，可按不同容量灵活编码组合，投切级数多，大容量补偿可一次到位。 控制器：选用快速DSP芯片，能够准确快速的检测出电路当前的功率因数，并根据当前功率因数选择合适的电容组数量投入到电路中，或在过补偿时及时投入感性电抗消除影响。 投切开关：触点式：功耗较小，但不适合频繁开启的场合。 晶闸管式：开关频率高，但功耗较高，容易损坏。 复合式：开关时采用晶闸管，导通后切换到触点式，开关频率高，功耗小，但是结构复杂 电抗器（装置中多为感性）：多用在高压系统中，用来消除过补偿功率，滤除谐波。
无功补偿功率节电原理 在交流电路中，由电源供给负载率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率。 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦（W）、千瓦（KW）、兆瓦（MW）。 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率（镇流器也需消耗一部分有功功率）来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏（Var）或千乏（kVar）。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机的转子磁场就是靠从电源取得无用功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明问题，现举一个例子：农村修水利需要挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢？ 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用点设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： 1. 降低发电机有功功率的输出。 2. 降低输、变压设备的供电能力。 3. 造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 4. 造成底功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。 从发电机和高压电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。 2、功率因数 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。Cos φ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为： P= Q=UIcos S=UI cos=P/S
1电力电容器的补偿原理 电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前,采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。 2电力电容器补偿的特点 2.1优点 电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点增减方便;有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右);建设周期短;投资小;无旋转部件,运行维护简便;个别电容器组损坏,不影响整个电容器组运行等优点。 2.2缺点 电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节;通风不良,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸;电压特性不好,对短路稳定性差,切除后有残余电荷;无功补偿精度低,易影响补偿效果;补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。 3无功补偿方式 3.1高压分散补偿 高压分散补偿实际就是在单台变压器高压侧安装的,用以改善电源电压质量的无功补偿电容器。其主要用于城市高压配电中。 3.2高压集中补偿
高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV～10 kV高压母线的补偿方式;电容器也可装设于用户总配电室低压母线,适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所,用户本身又有一定的高压负荷时,可减少对电力系统无功的消耗并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切,可合理地提高用户的功率因素,利用率高,投资较少,便于维护,调节方便可避免过补,改善电压质量。但这种补偿方式的补偿经济效益较差。 3.3低压分散补偿 低压分散补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地安装在用电设备附近,以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。其优点是用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,可减少配电网和变压器中的无功流动从而减少有功损耗;可减少线路的导线截面及变压器的容量,占位小。缺点是利用率低、投资大,对变速运行,正反向运行,点动、堵转、反接制动的电机则不适应。 3.4低压集中补偿 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功符合而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。 4电容器补偿容量的计算 无功补偿容量宜按无功功率曲线或无功补偿计算方法确定,其计算公式如下: QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1) 式中:Qc:补偿电容器容量; P:负荷有功功率; COSφ1:补偿前负荷功率因数; COSφ2:补偿后负荷功率因数; qc:无功功率补偿率,kvar/kw。 5电力电容器的安全运行
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摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。 关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业 1 前言 供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。 用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。 2 无功补偿的经济意义 2．1 提高输变电设备的利用率 有功功率
基于量调节的气候补偿器设计 摘要 针对不同地区、不同场合、不同建筑、不同时间、不同要求、不同消费水平等对室温的要求也不尽相同的需要，以微芯单片机为核心设计了一套基于量调节的气候补偿器。采取合理控制室温的方式，分别设置适当的室温设定值，并实行分户分时智能调节，就可大大降低能耗，实现经济运行。 关键词：气候补偿；温度控制；补偿曲线 前言 我国地域广泛，人口众多，房屋建筑规模巨大、保温隔热和气密性能很差，而且，住宅建设正处于快速发展阶段。同时，我国能源紧缺，采暖用能十分巨大，目前的采暖用能约点全国商品能源总消耗的10%，供暖系统热效率低，管网输送效率低，缺乏控制与节能手段，普遍在低负荷、低效率下运行，实际供暖面积平均只有设备能力的40%左右，采暖的高能耗不仅造成资源的消耗，而且还成为大气污染的一个重要因素。而且，用户节能意识差也是浪费的主要原因。我国住宅建筑采暖能耗为相近气候条件的发达国家的3倍左右。建设部于1995年12月修订了―民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)JGJ26-95‖，目标是在1980/1981年当地通用设计的基础上节能50%。标准提出的目标应通过以下几方面实现：改善围护结构保温性能，提高门窗密封性；提高管网输送效率；推行温控技术，作到用户室温可以控制调节；推广应用用热计量收费技术，促使用户自觉节能。从而需要一套基于量调节的气候补偿器根据室外及室内的温度的变化自动调整供暖/制冷所需要的供水温度，保证提供用户准确的热值，并能实现补偿曲线选择、自动报警、自动恢复等功能. 控制器是气候补偿器的核心部分,通过对各种控制器的性能价格比进行调查,以PIC16F877单片机最为合适, 在我的毕业设计过程中,得到了齐世清老师的大力支持在此我表示深深的感谢。
浅谈无功补偿原理及无功补偿率 无功补偿原理 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。 简介编辑 无功补偿原理 当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P=U×I。 电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的矢量和： 无功功率为: 有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosf=P/S 无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。 如果选择电容器功率为Qc，则功率因数为： cosφ= P/ (P2 + (QL-Qc)2)1/2 在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量： Qc = P(tanf1 - tanf2)=P〔(1/cos2f1-1)1/2-(1/cos2f2-1)1/2〕 式中:
Plans for saving electricity 节电方案计划 Today's companies face a wide range of competition, and constantly reduce the power consumption is not only an important way to reduce costs to improve competitiveness over a long period of time, and is the realization of their own is the effective means to make contributions to reduce emissions 当今企业面临广泛的竞争，不断降低电力能耗不仅是长期降低成本提高竞争力的重要途径，而且是实现自身为降低排放作贡献的有效手段。 The way of energy saving of enterprises 企业电力节能的途径 First, because of the power efficiency of the electric power sector, the improvement of power factor can make no work penalty. 一是由于电力部门考核的电力效能，即功率因素提高方面，可使无功罚款转变为无功奖励。 Second，The energy saving effect can be about 8 ~ 15% of the compensation of the load on the side of the load 二是自身负载侧的无功修正及线损补偿，其节能效果可以达到8~15%左右。 Third，Electric power special aspects: such as load management, may reduce power load peak power 5 ~ 30%, for a lot of electricity companies such as steel mills, a year can save electricity cost millions 三是电力能源的特殊方面:比如负荷管理，可能使电力负荷高峰功率降低5~30%，对一个大量用电企业如钢厂，每年可节约用电费用几百万之巨！ Fourth，Clean energy saving on electricity, with a focus on the possible power grid harmonic filter, on the basis of conventional energy saving effect, improve skills 3 ~ 50%, especially can improve the reliability of the system 四是着力于电力清洁节能，重点是滤除可能存在的电网谐波,可在常规节能效果的基础上，提高技能率3~50%，特别是可以提高系统的可靠性。 Fifth，Comprehensive energy management, comprehensive, scientific and efficient management of electricity, water and gas can increase comprehensive energy efficiency to about 10-20% 五是综合性的能源管理，对电、水、气等实行综合、科学、高效的管理，可将综合能源利用率提高到10~20%左右。 The enterprise is reactive power and harm 企业无功功率及危害 The reverse of the magnetic field generated by the current hysteresis of a transformer,
气候补偿器 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
气候补偿器 设计基础： 室外温度的变化很大程度上决定了建筑物需热量的大小，也决定了能耗的高低。运行参数（供暖水温）应随室外温度的变化时刻进行调整，始终保持供热量与建筑物的需热量相一致，保证室内温度在不同室外温度情况下的相对稳定，实现按需供热，这样才可以保证供暖机组最大限度的节能运行。 产品定义： ACME气候补偿器是根据室外温度的变化及用户设定的不同时间对室内温度要求，按照设定曲线求出恰当的供水温度进行自动控制，实现供热系统供水温度－室外温度的自动气候补偿，避免产生室温过高而造成能源浪费的一种节能产品；根据系统不同，节能率达10%~25%。 产品特性： 1.全集成电脑控制，主控CPU采用PHILIPS主流工控芯片，计算速度 快，运行稳定； 2.中文液晶实时显示室内、室外温度、供水温度、回水温度及电动阀 开度等运行参数，LED灯显示系统运行状态；触摸键盘操作； 3.分时分温功能模块内嵌，系统默认提供4时段、4条独立运行曲 线，以满足用户在不同时段对室内温度的要求；
4.精确控制供水温度，根据室外温度模糊运算出所需的供暖水温，并 运用PID控制规律实时与实际供水温度比较，调节电动阀开度， 精确保证稳定供水温度，避免发生用户室温过高的现象而浪费能 耗； 5.曲线自学习功能，根据历史参数实时修正室外温度--供水温度曲 线，使供暖系统最优化运行； 6.多电动阀控制，模块化设计，系统板载三台电动阀控制，可通过扩 充模块自由增加电动阀数量； 7.支持联机运行的同时可实现独立运行，增加了系统的稳定性和可操 作性； 8.支持多种通讯方式：TCP/IP网络、RS232/RS485、无线传输、电话 线通讯及电力线载波通讯等。 技术参数： 1.电源 AC 220V 50Hz 2.水温传感器：三线制PT100 精度1% 3.室外温度变送器：4~20mA 精度0.5% 4.室内温度变送器：4~20mA 精度0.5% 5.电动三通阀：4~20mA控制 4~20mA反馈 AC24V或AC220V供电ACME气候补偿器控制系统原理图：
集成运放的内部是一个多级放大器。其对数幅频特性如图...1所示中的曲线①(实线)。对数幅频特性曲线在零分贝以上的转折点称为极点。图中，称P1 P2点为极点。极点对应的频率称为转折频率，如fp1,fp2,第一个极点，即频率最低的极点称为主极点。在极点处，输出信号比输入信号相位滞后45°，幅频特性曲线按-20dB/10倍频程斜率变化，每十倍频程输出信号比输入信号相位滞后90。极点越多，越容易自激，即越不稳定。为使集成运放工作稳定，需进行相位(频率)补偿。 按补偿原理分滞后补偿、超前补偿及滞后一超前补偿等。 滞后补偿:凡是使相移增大的补偿即被称为滞后补偿。滞后补偿使主极点频率降低，即放大器频带变窄。如补偿后只有一个极点，则被称为单极点，如图(a)所示中的曲 线②。 超前补偿:凡是使相移减小的补偿即被称为超前补偿，超前补偿使幅频特性曲线出现零点,即放大器频带变宽。在零点处输出信号比输入信号相位超前45°，幅频特性曲线按+20dB/10倍频程斜率变化。补偿办法是将零点与补偿前的一个极点重合，如图(a)中的P2点，补偿后的幅频特性曲线如图(a)所示中的曲线③，补偿后频带展宽。 1.输入端的滞后补偿网络(外部滞后补偿) 在集成运放的两输入端之问并一串联的电阻(RB)、电容(CB)的网络被称为输入端的滞后补偿。这种补偿使通频带变窄，适用于对频带要求不高的电路。这种方法也有助于提高集成运放的上升速率。 RB，CB的估算方法(I) 在放大器增益给定的条件下暂时短接CB，在集成运放两输入端之间并联RB，RB的值由大到小的改变，直至放大器进入临界稳定状态。这时可用示波器看到近似正弦波。并用示波器水平(时间)轴测出振荡周期，换算出振荡频率fo实际是放大器的放大倍数等于1时的频率。补偿电容CB的值可按下式估算，即
换热站气候补偿节能控制系统案例 一、换热站基本情况 换热系统类型：汽-水换热，24小时供暖。 基本参数：一次侧蒸汽压力：0.2～0.7MPa。二次侧供/回水温度80/60℃。供热面积约为23000平方米，往年蒸汽量平均用量5000吨。现按供热面积4万平方米设计，计算每个采暖季约需蒸汽8696吨。 二、改造方案 换热温控技术+气候补偿及分时段控制技术 1. 换热温控技术 换热温控技术就是通过电动调节阀一次侧供汽流量（汽—水换热系统），以达到控制二次侧供水温度的目的，避免供热过量，在满足热舒适的前提下节约热能。 2. 气候补偿及分时段控制技术 所谓气候补偿：指的是根据室外气候温度的变化情况，自动调整热源（换热站）的供热量，充分利用自然热，节省系统供热量；如白天暖和气温升高，系统会自动关小一次侧蒸汽的阀门开度，减小进汽量，节省供热量；反之，当室外气温下降，系统会自动开大一次侧的阀门开度，加大供热量，满足采暖需要。气候补偿器可以根据供热需要，选择不同的供热曲线，自动进行气候补偿控制。 所谓分时段控制：指的是根据建筑物的使用功能，设定分时段供热，既可以根据上下班时间和公休日情况，设置每周七天内，不同时间段内的供热要求，下班后或公休日，可以设置系统的防冻状态运行。设
定完毕后，系统可以根据既定的程序，自动控制供热的运行。这样，不仅可以使控制更加准确，而且也会更加节能。 三、改造效益分析（预估） 据有关资料调查，采用气候补偿器及分时段控制可节能10%～30%，而实际上节能效果跟当地的气候特点、当年冬季的气候状况、建筑的特性（民用建筑和公共建筑）及生活习惯有很大关系。如：若当地气候比较暖和，或当年冬季气温比较高，使用气候补偿控制后，其节能效果比冷气候条件下要高；另外，公共建筑由于其建筑的使用性质决定，时间段的共性比较强，分时控制的节能效果更加明显。 节能投资：59748元（详细报价见附页/根据项目大小确定） 节能收益： 节约蒸汽费用：这里按保守的节能率预估，即按10%进行估算。本设计是按照40000m2，24小时供暖进行设计计算。估算每个采暖季的蒸汽用量约8696吨，按蒸汽的价格75元/吨，此改造每年可节约蒸汽费用： 8696×10%×75＝65220元 节省人工费：经过此改造后，换热站属于无人值守的自动控制系统，现场无需设置专人看管，只需要对换热站进行定期或异常状况的维护、巡检，此管理人员还可以完成对用户端（室内采暖系统）的维护或服务。 按值班人员工资2000元/采暖季。 此改造共节约蒸汽费用和人工费约67220元。
摘要 本文主要介绍低压无功补偿装置的基本原理、控制方案以及硬件方面的选型和设计。 该补偿系统采用TI公司的定点TMS320LF2812系列DSP和MCU的双控制器进行控制，TMS320LF2812为补偿装置的总控制器，具有自动采样计算、无功自动调节、故障保护、数据存储等功能。同时具备指令运算速度快（约100MIP）、运算量大的优点，同时MCU与外部设备进行通讯，互不干扰，更好的满足了实时性和精确性的要求。采用晶闸管控制投切电容器、数字液晶实时显示系统补偿情况，可以实现快速、无弧、无冲击的电容器投切。为了更详细的介绍该系统，在论文第四章设计了比较完整的各功能模块的硬件电路图，其中包括电源模块、信号变换及调理模块、AD采样模块、锁相同步采样模块、通讯模块等。 关键字：低压无功补偿；晶闸管投切电容器；DSP
Abstract This paper mainly introduces the basic principle of low-voltage reactive power compensation device, control scheme and hardware selection and design. The compensation system by TI company's fixed-point tms320lf2812 series DSP and MCU dual controller control, tms320lf2812 compensation device controller with automatic sample calculation, automatic reactive power regulation, fault protection, data storage and other functions. At the same time with the instruction operation speed (about 100MIP), the advantages of large amount of computation. At the same time, MCU and peripheral equipment