什么是功率因数？果然是一语中的！（下）

baiyangg232

2.负载功率因数的确定因素

那么负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时，为什么给不出80kW呢？一般这种情况下的工频机UPS设计是根据额定的有功功率选择逆变器，而无功功率部分由逆变器后面的电容器C来承担，如图3所示。

图3 一般工频机UPS与负载匹配情况下的主电路结构

在图中的逆变器功率选择就是根据负载功率因数设定的。这里是以负载功率因数为0.8的100kVA UPS为例的数字。逆变器是根据80kW选择的功率管，电容器C的容量是根据输出的无功功率60kvar选定的(当然还需另外加上滤波时所需的容量)。因为在全匹配负载时电容C的输出无功功率QC和负载上的容性无功功率负载上的感性无功功率 QL绝对值相等而符号相反，完全互补(直接相减)，即：QC-QL=0

而且C和L形成的回路电流并不流经逆变器，即无功电流不流经逆变器，UPS就是在这种设定条件下制造的。

所以在全匹配的条件下，负载功率因数为0.8的100kVA UPS能将80kW的有功功率和60kvar的无功功率全部输送给负载。即在UPS的负载功率因数与负载的输入功率因数完全匹配时，负载上得到的功率就是：

(3)

如果负载的输入功率因数与UPS的负载功率因数不相等，情形又会怎样呢？比如后面的负载是线性负载，即负载的输入功率因数=1，这种情况经常出现在UPS带假负载考机情况，如图4所示。在这里有一个很大的区别，负载中的电感部分没有了。这就造成了逆变器后面电容器C的无功功率再也不能向负载端提供的局面。由于60kvar的容抗XC是：

(4)

从上式可以看出，逆变器输出首先并联了一个小于1W的电抗，如果让逆变器输出端建立起220V的电压，首先要向电容C提供一个电流IC，其值的大小为：

(5)

而原来逆变器可以提供的电流IINV为：

(6)

很显然，必须从逆变器输出电流中减去上述的容性电流，余下的才是负载应得的电流Ir，即：

(7)

那么此时负载上能够得到的功率Pr就只有：

Pr =241A´220V»53kW (8)

图4 一般工频机UPS与线性负载不匹配情况下的主电路结构

或者用功率计算式得出同样的结果：

(9)

因此负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时，只能给出53kW的功率，在以往的机器中不止一次地证明了这个结论。也就是说当负载的输入功率因数不等于UPS的负载功率因数时，UPS就必须降额使用。这是一般规律，当然对不同负载功率因数的UPS有着不同的降额值。

3. 对UPS功率因数的误解危害

正是由于有的用户将负载功率因数误认为是UPS的“输出功率因数”，不但将归属关系搞错了，而且还引出了一个根本不存在的概念。既然是“UPS的输出功率因数”，那么UPS的输出功率就必须服从这个功率因数值，也就是说“功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时也应给出80kW的输出功率”。如果这种误解仅仅是个别用户，最多导致用户和供应商方面的矛盾。但如果是制定标准者陷入这个误区，危害就是全国的UPS制造商。

比如原来都是进口的大功率UPS，在带线性实验负载时发现功率因数为0.8的100kVA UPS给不出80kW，于是就认为是厂家的产品不合格，在加之厂家也说不清楚原因，于是就只好加大逆变器的功率，也就是说在逆变器中必须也把60kvar的无功功率包含进去，即：

(10)

无形中将逆变器的造价增加了20%，但逆变器的驱动电路也比需相应地升级，那就不止20%了。全国所有的厂家都必须照此办理，这个影响面就大了!这样一来，80kW的输出功率是给出来了，可惜的是负载功率因数F就不是0.8了，因为陷入误区的制造商是不会将原来60kvar的无功功率作任何改变的，即仍然保留了60kvar的电容器，这样一来按着原来的对负载功率因数F的设计，就变成了：

(11)

当然，只要输出给够了80kW，至于此时的功率因数值也就无人顾及了。如果真的有人看到了这一点，是不是认为这台100kVA 的UPS只要给出68.4kW就达标了！

很显然，这样的改变是不应该的，一来是损害了制造商的利益，二来也不符合科学道理，只是因为误解原因而人为地认为这样做。甚至有的说：多数人同意这样做那就对。要知道科学的问题不是靠举手表决解决的，自由落体的苹果就是要落在地上，再多的人举手表决也不会飞到天上去。

和负载功率因数并列的一个量就是UPS输出电压的谐波失真度，有的将二者混为一谈，认为只要输出电压的谐波失真度达到要求，那么负载功率因数也就知道了。实际上在产品设计中负载功率因数和谐波失真虽然有些联系，但不是一码事，各自的考虑不同。谐波失真度就好比是衡量这件衣服做得活计好不好，针脚密不密，样式好不好。而功率因数表示的则是男服装还是女服装，是多大号的衣服，等等。所以这两个指标且不可厚此薄彼，甚至舍弃其中之一。

更不能令人放心的是有些读者至今仍认为功率因数是百分数，常听到有人问：你的UPS的输入功率因数是百分值多少？这从上面的计算就可清楚地看到，有功功率和无功功率是正交关系。

从式(11)也可看到视在功率、有功功率和无功功率三者之间的关系是直角三角形勾股弦的关系。所以有功功率和无功功率是不能直接加减的。比如上面的例子，如果将80kW看做80%，那么60kvar就是60%，这样一来有功功率和无功功率加在一起就是140%，显然是不对的。这个最基本的基本概念如果搞不清楚，其他概念就很难去理解了!

阅读全文

wudianjun2001

不错的资料

wudianjun2001

不错的资料

天师猫神

学习下新知识,谢谢

daverong-2595

kankan

SZYHLAN-219950

看来还没明白功率因数的真正意义。