节能减排是电镀厂必行之路。电镀厂都是耗水、耗电大户,其中直流电源又是主要的耗电设备。如镀硬铬时,整流器的电耗成本可能超过总成本的50%。因此,采用节电整流器势在必行。整流器是否节电,取决于2个因素:
(1)整流效率;
(2)输入功率因数。
6.1 整流效率与直流功率
整流器的整流率用百分比表示,算式如下:
直流功率的计算比较简单,为整流器输出平均电流(A)乘以整流器输出平均电压(V),单位以VA(伏安)表示。
6.2 交流功率
交流电的功率计算比较复杂,与负载性质、负载接法等有关。
6.2.1 有功功率
当交流电的负载是纯电阻时,电流通过电阻将电能转变为热能,消耗的电能可以全部用来做功。流过纯电阻时消耗的功率称为有功功率,又称为平均功率,简称功率,其计算方法与直流功率相同,等于交流的电流有效值与电压有效值的乘积,即
交流电的“有效值”是这样定义的:当正弦交流电与直流电通过大小相同的同一电阻时,若其发热量相等,则直流电的数值就是该正弦交流电的有效值。
6.2.2 无功功率
一般交流电的负载很少是纯电阻(电加热器接近于纯电阻),而是电阻-电容(R-C)或电阻-电感(R-L)混合型的。交流电动机、调压器、变压器均为R-L型当交流电通过电感负载时,电源提供的功率有部分做有用功(如电动机将电能转换为机械能),而另一部分是无用的,它会不断在交流电源与负载之间来回传输而不做有用功。这部分无用的功率称为交流电的无功功率,其值等于电流有效值与电感上电压有效值的乘积,以Q表示,即:
Q的单位为乏尔(Var),简称乏。
由于无功功率在供电的输电线路上来回传输,会造成输电线路上的功率损耗,这部分的损耗会由供电部门来负担,因此要求用户尽量降低无功功率,否则测出来的1度无功功率要收10度的电费。其办法是在电感上并联电容(比如日光灯要求在电感镇流器上并接一个日光灯电容器)。在配电房中设有依据无功功率大小来自动增减并联电容器大小的补偿柜来减少输电线路上的无功功率损耗(用户输电线路上的无功功率损耗只能自负)。
6.2.3 功率因数
负载为R-C和R-L的串联回路中,电阻上消耗的功率。式中cosφ称为功率因数,其值在0~1之间,是可以用功率因数计测量的。功率因数越接近1,则无功功率越小,相对有用的有功功率就越大。
6.2.4 视在功率
一般情况下,交流电路的电压有效值与电流有效值的乘积UI称为视在功率,又称表观功率,用S表示,单位为VA或kVA(千伏安)。平时说的供电变压器大小为125kVA、200kVA、315 kVA ,均指变压器的额定视在功率,即:
我国供电采用三相四线制,即有三根火线一根零线。火线与火线之间的电压称为线电压,用户使用的标准值为380V(即平时所说的动力电),火线与火线之间的电流称为线电流,用I线表示。任何一根火线与零线之间的电压称为相电压,以U相表示,标准值为220V(即平时所说的照明电,一般家用均采用照明电,而不供给动力电)。线电压与相电压的一般关系为:。火线与零线之间的电流称为相电流,以I相表示。
6.2.5 交流功率的测量
6.2.5.1 单相整流器功率的测量
粗略测量不考虑功率因数,可用交流电压表测定实际相电压U相,同时用交流电流表(简单测定可用钳形电流表)测定相电流I相,二者的乘积作为交流电功率(VA)。较精确的测定可用单相功率表。
6.2.5.2 三相整流器交流功率的测量
从用电角度讲,都要求三相交流电每相的负载尽量相同。在三相电器设计时,一般都是三相负载平衡的。此时,用交流电压表测定三组火线与火线之间的线电压U线,同时测定流过三根火线的电流(也可用准确的钳形电流表)I线,取其平均值,按下式计算视在功率(单位VA):
以视在功率作为交流功率,再与同时测得的直流功率相除,即可得出整流器的整流效率。
一般线电压为380V,负载均为星形(Y形)接法。若接成三角形(Δ形),有功、无功、视在功率均为星形接法的3倍。只有当线电压为220V、相电压为127V时,才接成三角形。