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[分享] 什么是功率因数?一文讲透

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2018-8-28
发表于 2019-2-11 10:31:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
功率因数(Power Factor是衡量电气设备效率高低的一个系数。它的大小与电路的负荷性质有关, 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数低,说明无功功率大, 从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。

关于功率因数的讨论网上也有不少文章,但很多人仍然对一些概念存有误解,这将为系统的设计带来诸多危害,有必要在此再加以澄清。

一、功率因数的由来和含义

在电气领域的负载有三个基本品种:电阻、电容和电感。电阻是消耗功率的器件,电容和电感是储存功率的器件。日常所用的交流电在纯电阻负载上的电压和电流是同相位的,即相位差q = 0°,如图1(a)所示;交流电在纯电容负载上的电压和电流关系是电流超前电压90°(q =90°),如图1(b)所示;交流电在纯电感负载上的电压和电流关系是电流滞后电压90°(q = -90°),如图1(c)所示。

1.png

图1 不同性质负载上的电流电压关系


功率因数的定义是: (1)

在电阻负载上的有功功率就是视在功率,即二者相等,所以功率因数F=1。而在纯电容和纯电感负载上的电流和电压相位差90°,所以所以功率因数F=cosq = cos90°=0,即在纯电容和纯电感负载上的有功功率为零。

从这里可以看出一个问题,同样是一个电源,对于不同性质的负载其输出的功率的大小和性质也不同,因此可以说负载的性质决定着电源的输出。换言之,电源的输出不取决于电源的本身,就像一座水塔的供水水流取决于水龙头的开启程度。

从上面的讨论可以看出,功率因数是表征负载性质和大小的一个参数。而且一般说一个负载只有一种性质,就像一个人只有一个身份证号码一样。这种性质的确定是从负载的输入端看进去,称为负载的输入功率因数。一个负载电路完成了,它的输入功率因数也就定了。

比如UPS作为前面市电或发电机的负载而言,比如六脉冲整流输入的UPS,其输入功率因数就是0.8,不论前面是市电电网还是发电机,比如要求输入100kVA的视在功率,都需要向前面的电源索取80kW的有功功率和60kvar的无功功率。如果UPS的输入功率因数是0.6,就需要向前面的电源索取60kW的有功功率和80kvar的无功功率。像这样的输出分配,前面电源是“无权”决定的。

二、表征UPS输出能力的参数