技师论文解析电容器在家电节能中的应用.doc

高级技师专业论文职业（工种）：电气设备安装工题目：解析电容器在家电节能中的应用姓 名 身 份 证 等 级 培训单位 鉴定单位 日 期 内容摘要：本文介绍了电容器在家用电器中所起的作用，分析了使用电容器降低电流的原理，说明了选择电容器方法及具体应用措施。关键词：无功功率 电容器 功率因数 目 录一、绪论4二、家用电器能耗分析及提高功率因数的意义4三、并联电容器提高功率因数的原理分析5四、补偿电容器的选择及应用6五、结论8解析电容器在家电节能中的应用一、绪论随着时代的发展，家用电器在我们的日常生活中成为必不可少的生活用品。在提高我们生活质量的同时，用电量也在加大，怎样节约用电量，是每个家庭面临的问题。如何解决这个问题，本文对用并联电容器节电，电容器的选择，进行简单的探讨。二、家用电器能耗分析及提高功率因数的意义用电量是通过电度表对消耗的电能进行计量的，它和线路两端的电压、通过线路的电流以及所用的时间成正比。因为我国单相用电的额定电压是220伏，要减少用电量，就要减少通过线路的电流以及所用的时间，减少用电时间，合理利用电能，是我们节约用电的一个途径，象空调机在夏季制冷过程中，设置温度为23-27，与外界环境温度相差7以内，大约1-3小时停机一次，人体感觉比较舒适就可以；家庭照明一般情况下能够做到随手关灯等，这样做可能有人认为降低了自己的生活质量。所以，设法降低通过线路中的电流，是节约用电的主要途径。家用电器种类繁多，有电冰箱、空调、洗衣机、热水器、各种电热炊具、照明灯具等等，这些电器中，除了具有阻性负载，大部分还具有感性负载。感性负载就存在有功功率（P）和功率因数（COS），有功功率是根据生活需要选定的，当有功功率（P=UI COS ）选定后，若电源电压不变，并供给同样的有功功率，则负载的功率因数越高，电源输给负载的电流越小；反之，负载的功率因数越低，电源输给负载的电流越大。因为线路上有电流流过时，就会有电能消耗，即P=I2R，可以看出导线能量损失是与电流的平方成正比的。当功率因数提高后，可以减少输送电流，提高供电设备资源的利用率，减少资源的浪费。随着时代的发展，家用电器都在向节能方向转变，象节能照明光源，变频节能技术等逐步应用在生活中，但是现在很多能耗较大的家用电器还在使用，仍需要进行节电处理。三、并联电容器提高功率因数的原理分析家用电器的电路大部分基本上可以简化为电阻和电感的串联电路，如果我们在电源输入端并联一个电容器，就可以降低输入的电流。下面我们分析一下，其电路如图1所示，对应的相量图如图2所示。箭头标出了各种物理量的正方向，由于各支路所加的电压是同一电压，所以选择电压为参考正弦量。 第一支路是电阻R、电感L串联电路，此支路的电流滞后电压的相位角为1arctgXL/R I1U/ 第二支路是电容电路，IC超前电压U 90,ICU/XC总电流矢量和II1IC 从电压和电流的矢量图（见图2）可以看出，电流I1是由水平分量 IRI1COS1 和垂直分量 ILI1sin1 组成，总电流的大小为：I总电流确定后，电路中的总功率为：有功功率P=UI cos，无功功率P=UI sin ，视在功率S=UI。由于电容支路不吸收有功功率，所以上式中总有功功率应等于电阻、电感串联支路的有功功率P=UI cos=UI1cos1，这里I1和cos1是第一支路的电流和功率因数，I和cos是并联电容后电路的总电流和功率因数。从图2中可以明显看到，当1 （coscos1）时， II1即并联电容后，电源给负载输入的有功功率不变，但输入的电流却小了，这就是并联电容器在电路中的作用。也就是利用电容器的超前电流来补偿感性电流，以达到提高功率因数的目的。四、补偿电容器的选择及应用电容器的容量的大小如何选择，是一个关键问题。容量太小，补偿不到位，没达到最好效果；容量太大，无功功率由感性转变为容性，还是未起到最佳补偿作用。如何正确选择电容器的容量，下面我们进行推算：设电容器的容量为C，容抗为XC。根据图2，我们可以得出，IL/IR=tg1 即IL = IR tg1 （1）(ILI C) /IR =tg即I C= IL IR tg （2）把(1)代入(2)得: I C=IR tg1IR tg=IR (tg1tg) (3) I C=U/X C=UC IR =P/U U*C=P(tg1tg)/U C=P (tg1tg)/U2在家电应用中，我们可以从产品的标签或说明书上看到所用电器的功率（P）和电压（U），用钳型表可测出线路的电流，如果要把功率因数提高到我们期望的值时，根据公式就能够计算出并联电容器的容量。下面举例说明：如有一盏日光灯，额定功率为40W，现测得线路的电流为0.43A，欲将功率因数提高到0.95，应并接多大的电容器？解:视在功率SUI2200.4394.6cos1P/S40/94.60.42 1arccos0.41=65.17cos0.95 = arccos0.95=18.19tg1=tg65.17=2.16 tg=tg18.19=0.33代入公式：C=P(tg1tg)/ U2 =40(2.160.33)/2202314 =4.1810-6(F) =4.18 （F）在日光灯的电源端应并接容量为4.18 f的电容器。我们再计算这盏日光灯并接电容器后线路的总电流。通过电容器的电流：I C=U/X C= UC=2203144.1810-6=0.33（A）代入公式 I= = =0.20(A)从这个例子中可以看出，在做功不变的情况下，并联容量为4.18f的电容器后，它的线路电流从的0.43A减小为0.20A，起到了节电作用。另外，选用电容器的额定电压要高于它的工作电压，并留出一定的冗量，防止因其击穿而造成短路事故，保证用电安全。因为单相交流电压有效值为220V，峰值电压为有效值的倍，约为311V，所以家用电器宜使用交流耐压为400V以上的电容器作为补偿电容器。我根据以上的理论做了实验，在一盏40W环型日光灯的进线端并接了一个容量为4.75F 、450VAC的电容器，这盏日光灯的电流由0.43A减小为0.21A；在排风扇开关后的进线端并接了一个容量为2.7F、450VAC的电容器，这台排风扇的电流由0.3A减小为0.18A；在洗衣机的电源进线处接了一个3.9F、450VAC的电容器，脱水电机和洗涤电机的电流也减小了几乎一半；这几个电器改接前后，同时处于工作状态时，用钳型表测量，线路中的电流由原来的1.16A减小为0.6A，电度表的转速改接后明显比未改接前转速变慢。五、结论：综上所述，在有感性负载的家用电器中，并联一个容量合适的电容器，就可以达到节约用电的目的。利用并联电容器来提高功率因数