功率因数

功率因数( power factor )，在交流电路中，电压与电流之间的相位差（Φ）的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S。

功率因数
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功率因数（Power Factor）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。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。

中文名称：功率因数

外文名称：Power Factor,缩写:PF

适用领域：电学、物理学

表达式：cosΦ=P/S

目录

计算公式

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1、定义公式：一般用公式COSφ=P/S

COSφ表示功率因素

P 表示有功功率

S 表示视在功率

2、推导公式：

COSφ=R/Z（R代表电阻、Z代表总的阻抗）

COSφ=Ur/U (Ur代表电阻电压、U代表总电压）

数值范围

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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，其电压与电流的相位差为0，因此，电路的功率因数较大，功率因数为1。

对于纯电感电路，电压与电流的位相差为π/2，并且是电压超前电流，功率因数为0。

对于纯电容电路中，电压与电流的位相差则为-(π/2)，即电流超前电压。 功率因数为0。

对于一般性负载的电路，功率因数就介于0与1之间。

功率因数较低的负荷工作时需要较多的无功功率。譬如电灯、电炉的功率因数COS￠=1，说明它们吸消耗有功功率，异步电动机的功率因数比较低，一般在0.7—0.85左右，说明它们需要一定数量的无功功率。电动机输出功率很低时，所消耗的有功功率减少，但是所需要的无功功率基本不变，所以无功功率所占比例增大，电动机的COS￠就更低，甚至低于0.5。

因此，对于发电厂来说，就必须在输出有功功率的同时，也输出无功功率，在输出的总功率中，有功功率和无功功率各占多少，不是决定于发电机，而是取决于负荷的需要，即取决于负荷的功率因数。如果功率因数过低，就表示在输出功率中，无功功率的比例很大，这对于电力系统的运行是很不利的。

功率因数过低，电源设备的容量就不能充分利用。我们知道，电动机和变压器在运行时不能超过额定电压和额定电流，在相同的变压器端电压和输出电流的情况下，负荷的功率因数越低，变压器能输出的有功功率就越少，电动机也一样。

提高功率因数的意义

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电能的合理应用要求经济发电、无损传输及分配,这成意味着要尽量限制电网中所有引起电能耗的因素。其中之一的因素就是无功功率,工业以及公共电网上的主要负荷是电阻一点感性的。

电网功率因数校正的目的是通过在某些特定的环节上用超前无功功率来补偿滞后无功功率。此方法还能避免过高压降及额外的电阻耗损。将电容器尽可地靠近电感负载并联于电网就可产生所需的超前无功功率。静态电容补偿装置可以减少网上传输的滞后无功功率。当网络条件改变时,通过增加或取出(投入或切出)单个功率电容器《常规PFC),就可逐步调整所需的超前无功功率来补偿滞后无功功率。

无功功率补偿的使用是为了提高供配电系统功率因数(COSφ)。提高功率因数(COSq)主要有以下作用

1、提高供电设备的利用率。在供电设备视在功率S一定的情况下,越大,该供电设备可以带更多的有功负载(P=S*COS9)。

2、提高输电效率。当有功负载(P)一定时,因为(P=UI*COS9),U不变化,COSp越大,则1越小,I在线路中的损耗就越小。

3、改善供电质量。1越小,线路中电压损耗就越小,线路末端电压就可以得到更好的保证。

4、提高输电安全性。

提高功率因数的方法；功率因数不高的根本原因是电感性负载的存在。如工业生产中最常用的异步电动机在额定负载时的功率因素约为0.7~0.9左右，轻载时更低；日光灯作为感性负载功率因数也只有0.3左右。而感性负载的功率因数之所以不高，是由于负载本身需要一定的无功功率。从技术经济观点出发，如何解决这个矛盾，也就是如何才能减少电源与负载之间能量的互换，而又使电感性负载能取得所需的无功功率，这就是我们所提出的要提高功率因素的实际意义。

按照供用电规则，高压供电的工业企业的平均功率因数不低于0.95，其他单位不低于0.9。

提高功率因数，常用的方法就是在电感性负载两端并联适当大小的电容器（设置在用户或变电所中）。

提高功率因数的方法

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功率因数不高的根本原因是电感性负载的存在。如工业生产中最常用的异步电动机在额定负载时的功率因素约为0.7~0.9左右，轻载时更低；日光灯作为感性负载功率因数也只有0.3左右。而感性负载的功率因数之所以不高，是由于负载本身需要一定的无功功率。从技术经济观点出发，如何解决这个矛盾，也就是如何才能减少电源与负载之间能量的互换，而又使电感性负载能取得所需的无功功率，这就是我们所提出的要提高功率因素的实际意义。

按照供用电规则，高压供电的工业企业的平均功率因数不低于0.95，其他单位不低于0.9。

提高功率因数，常用的方法就是在电感性负载两端并联适当大小的电容器（设置在用户或变电所中） 。

并联电容器之前感性负载上的电流，等于线路上的电流，它滞后于电压一个角度 。并联电容器C之后，由于增加了一个超前于电压90°的电流 ，所以线路上的电流变为滞后于电压的角度。 只要电容C选得适当，即可达到补偿要求。

并联电容之后，感性负载本身的电流均未改变，这是因为所加电压和感性负载的参数没有改变。因此，我们所说的提高功率因数，是指提高电源或电网的功率因数，而非指提高某个电感性负载的功率因数。另外，并联电容后有功功率并未改变，因为电容器是不消耗电能的。

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