功率因數的相關(guān)知識

 什么是功率因數？
(1) 最基本回答：拿設備作舉例。例如：設備功率為100個(gè)單位，也就是說(shuō)，有100個(gè)單位的功率輸送到設備中。然而，因大部分電器系統存在固有的無(wú)功損耗，只能使用70個(gè)單位的功率。很不幸，雖然僅僅使用70個(gè)單位，卻要付100個(gè)單位的費用。在這個(gè)例子中，功率因數是0.7 (如果大部分設備的功率因數小于0.9時(shí)，將被罰款)，這種無(wú)功損耗主要存在于電機設備中(如鼓風(fēng)機、抽水機、壓縮機等)，又叫感性負載。功率因數是馬達效能的計量標準。
   ( 2) 基本回答：每種電機系統均消耗兩大功率，分別是真正的有用功(叫千瓦)及電抗性的無(wú)用功。功率因數是有用功與總功率間的比率。功率因數越高，有用功與總功率間的比率便越高，系統運行則更有效率。
    (3) 高級回答：在感性負載電路中，電流波形峰值在電壓波形峰值之后發(fā)生。兩種波形峰值的分隔可用功率因數表示。功率因數越低，兩個(gè)波形峰值則分隔越大。保爾金能使兩個(gè)峰值重新接近在一起，從而提高系統運行效率。

功率因數是交流電路的重要技術(shù)數據之一。功率因數的高低，對于電氣設備的利用率和分析、研究電能消耗等問(wèn)題都有十分重要的意義。
所謂功率因數，是指任意二端網(wǎng)絡(luò )（與外界有二個(gè)接點(diǎn)的電路）兩端電壓U與其中電流I之間的位相差的余弦 。在二端網(wǎng)絡(luò )中消耗的功率是指平均功率，也稱(chēng)為有功功率，它等于:
                                    P=UIcosΦ
   由此可以看出，電路中消耗的功率P，不僅取決于電壓V與電流I的大小，還與功率因數有關(guān)。而功率因數的大小，取決于電路中負載的性質(zhì)。對于電阻性負載，其電壓與電流的位相差為0，因此，電路的功率因數最大（）；而純電感電路，電壓與電流的位相差為π／2，并且是電壓超前電流；在純電容電路中，電壓與電流的位相差則為－（π／2），即電流超前電壓。在后兩種電路中，功率因數都為0。對于一般性負載的電路，功率因數就介于0與1之間。
   一般來(lái)說(shuō)，在二端網(wǎng)絡(luò )中，提高用電器的功率因數有兩方面的意義，一是可以減小輸電線(xiàn)路上的功率損失；二是可以充分發(fā)揮電力設備（如發(fā)電機、變壓器等）的潛力。因為用電器總是在一定電壓U和一定有功功率P的條件下工作，由公式
                      I=P/UcosΦ
    可知，功率因數過(guò)低，就要用較大的電流來(lái)保障用電器正常工作，與此同時(shí)輸電線(xiàn)路上輸電電流增大，從而導致線(xiàn)路上焦耳熱損耗增大。另，在輸電線(xiàn)路的電阻上及電源的內組上的電壓降，都與用電器中的電流成正比，增大電流必然增大在輸電線(xiàn)路和電源內部的電壓損失。因此，提高用電器的功率因數，可以減小輸電電流，進(jìn)而減小了輸電線(xiàn)路上的功率損失。
提高功率因數，可以充分發(fā)揮電力設備的潛力，這也不難理解。因為任何電力設備，工作時(shí)總是在一定的額定電壓和額定電流限度內。工作電壓超過(guò)額定值，會(huì )威脅設備的絕緣性能；工作電流超過(guò)額定值，會(huì )使設備內部溫度升得過(guò)高，從而降低了設備的使用壽命。對于電力設備，電壓與電流額定值的乘積，稱(chēng)為這臺設備的額定視在功率S額即
                      S額＝U額I額
    也稱(chēng)它為設備的容量，對于發(fā)電機來(lái)說(shuō)，這個(gè)容量就是發(fā)電機可能輸出的最大功率，它標志著(zhù)發(fā)電機的發(fā)電潛力，至于發(fā)電機實(shí)際輸出多大功率，就跟用電器的功率因數有關(guān)，用電器消耗的功率為
                      P=S額cosΦ
    功率因數高，表示有功功率占額定視在功率的比例大，發(fā)電機輸出的電能被充分地利用了。例如，發(fā)電機的容量若為15000千伏安，當電力系統的功率因數由0．6提高到0．8時(shí)，就可以使發(fā)電機實(shí)際發(fā)電能力提高3000千瓦，這不正是發(fā)揮了發(fā)電機的潛力嗎？設備的利用也更合理。從這個(gè)角度來(lái)講，功率因數可以表示為有功功率與機在功率的比值，即
                      cosΦ=P/S額
    如何提高功率因數，是電力工業(yè)中需要認真考慮的一個(gè)重要而又實(shí)際的問(wèn)題。在平常遇到的電感性負載的電路中，例如日光燈電路，一般采用并聯(lián)合適的電容器來(lái)提高整個(gè)電路的功率因數。至于如何提高電器設備本身的功率因數，在生產(chǎn)技術(shù)中有很多方法，但這是一個(gè)比較專(zhuān)門(mén)的問(wèn)題，不在這里介紹了。