单选题
44、提高企业用电负荷的功率因数可以使变压器的电压调整率()。( )
A
基本不变
B
增大
C
减小
D
不变
答案解析
正确答案:C
解析:
本题考查的是电力系统中功率因数对变压器电压调整率的影响。
**一、核心概念解析**
1. **功率因数(cosφ)**:
是有功功率P与视在功率S的比值,即 cosφ = P/S。它反映负载消耗有功功率的能力。功率因数越高(越接近1),说明无功需求越小,电能利用效率越高。
2. **变压器电压调整率(ΔU%)**:
定义为:在额定负载下,从空载到带额定负载时,二次侧端电压的变化量与空载电压之比,通常以百分数表示:
\[
\Delta U\% \approx \frac{U_{20} - U_{2N}}{U_{20}} \times 100\%
\]
其近似计算公式(忽略高次项)为:
\[
\Delta U\% \approx u_k^* \left( \cos\phi_2 + \frac{u_r^*}{u_k^*} \sin\phi_2 \right) \quad \text{(更精确表达需考虑短路阻抗的电阻分量 } u_r^* \text{ 和电抗分量 } u_x^* \text{)}
\]
实用工程估算中常用:
\[
\Delta U\% \approx u_r^* \cos\phi_2 + u_x^* \sin\phi_2
\]
其中:
- \(u_r^*\) 为变压器短路电阻标幺值(较小,通常1%~3%),
- \(u_x^*\) 为短路电抗标幺值(较大,通常4%~12%),
- \(\phi_2\) 为负载功率因数角(滞后时φ₂ > 0,sinφ₂ > 0)。
3. **关键点**:
- 对于感性负载(绝大多数工业负载),功率因数滞后,φ₂ > 0,sinφ₂ > 0;
- 由于 \(u_x^* \gg u_r^*\),电压调整率主要由 \(u_x^* \sin\phi_2\) 项主导;
- 当功率因数提高(cosφ增大),意味着φ₂减小 → sinφ₂减小 → 整个电压调整率ΔU%减小。
**二、选项分析**
A:基本不变 — 错误。电压调整率随功率因数变化呈明显单调关系,并非近似恒定。
B:增大 — 错误。提高功率因数(如从0.7提升至0.95)会使sinφ₂显著减小,导致ΔU%下降,而非上升。
C:减小 — 正确。如上分析,提高cosφ → 减小φ₂ → 减小sinφ₂ → 降低由漏抗压降引起的电压降落,从而减小电压调整率。
D:不变 — 错误。该结论仅在纯阻性负载(φ₂=0)且不考虑参数变化时成立,但“提高功率因数”本身即意味着负载性质改变,电压调整率必然变化。
**三、物理本质解释**
变压器内部存在漏抗,当负载电流流过时产生电抗压降 \(I X_k \sin\phi_2\),该压降直接导致二次侧电压下降。提高功率因数后,在输送相同有功功率的前提下,电流有效值减小(因S = P/cosφ减小),且sinφ₂同步减小,双重作用使电抗压降显著降低,故电压调整率减小。
**结论:正确答案为 C(减小)。**
相关知识点:
提功率因数,变压调整率减小
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