水电之家讯:功率因数(英语:Power Factor,简称PF),又称功率因子,是交流电力系统中特有的物理量,是一负载所消耗的有功功率与其视在功率的比值,是0到1之间的无因次量。纯电阻负载的视在功率等于有功功率,其功率因子为1。若负载是由电感、电容及电阻组成的负载,能量可能会在负载端及电源端往复流动,使得有功功率下降,这种情形对应的功率因数会小于1。功率因数在一定程度上反映了发电机容量得以利用的比例,是合理用电的重要指标。功率因数的高低,对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。电力系统中,若一负载的功率因子较低,负载要产生相同功率输出时所需要的电流就会提高。当电流提高时,电路系统的能量损失就会增加,而且电线及相关电力设备的容量也随之增加。电力公司为了反映较大容量设备及浪费能量的成本,一般会对功率因子较低的工商业用户以较高的电费费率来计算电费。 定义及计算
交流电有三个成份:
有功功率(active power),以P来表示,其单位是瓦特(W)。
视在功率(apparent power),以S来表示,其单位是伏安(VA)。
无功功率(reactive power),以Q来表示,其单位是无功伏安(var)。
功率因数定义如下:
若是电流和电压之间的相位角,则功率因数等于此角的余弦|cos|,且:
由此可以看出,电路中消耗的功率P,不仅取决于电压V与电流I的大小,还与功率因数有关。而功率因数的大小,取决于电路中负载的性质。对于电阻性负载,其电压与电流的位相差为0,因此,电路的功率因数最大();而纯电感电路,电压与电流的位相差为π/2,并且是电压超前电流;在纯电容电路中,电压与电流的位相差则为-(π/2),即电流超前电压。在后两种电路中,功率因数都为0。对于一般性负载的电路,功率因数就介于0与1之间。
一般来说,在二端网络中,提高用电器的功率因数有两方面的意义,一是可以减小输电线路上的功率损失;二是可以充分发挥电力设备(如发电机、变压器等)的潜力。因为用电器总是在一定电压U和一定有功功率P的条件下工作,由公式
可知,功率因数过低,就要用较大的电流来保障用电器正常工作,与此同时输电线路上输电电流增大,从而导致线路上焦耳热损耗增大。另外,在输电线路的电阻上及电源的内组上的电压降,都与用电器中的电流成正比,增大电流必然增大在输电线路和电源内部的电压损失。因此,提高用电器的功率因数,可以减小输电电流,进而减小了输电线路上的功率损失。
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