千萬別誤解功率因數

　　經常有人問電源逆變器的功率因數應該是在怎么樣的負載條件下測量的，阻性、容性、還是感性?其實這里邊存在一個很大的理解誤區，忽視這種誤區可能會導致逆變器的生產廠家和使用廠家出現比較嚴重的分歧。

　　日常所用的交流電在純電阻負載上的電壓和電流是同相位的，即相位差q = 0°，如圖 1左圖所示;交流電在純電容負載上的電壓和電流關系是電流超前電壓90°(q =90°)，如圖 1中圖所示;交流電在純電感負載上的電壓和電流關系是電流滯后電壓90°(q = -90°)，如圖 1右圖所示。

　　圖 1 電壓電流關系

　　在電阻負載上的有功功率就是視在功率，即二者相等，所以功率因數λ=1。而在純電容和純電感負載上的電流和電壓相位差90°，所以所以功率因數λ = cos90°=0，即在純電容和純電感負載上的有功功率為零。

　　從這里可以看出一個問題，同樣是一個電源，對于不同性質的負載其輸出地功率的大小和性質也不同，因此可以說負載的性質決定著電源的輸出。換言之，電源的輸出不取決于電源的本身，就像一座水塔的供水水流取決于水龍頭的開啟程度，如圖2。

　　圖 2 水塔與水龍頭

　　從上面的討論可以看出，功率因數是表征負載性質和大小的一個參數。而且一般說一個負載只有一種性質，就像一個人只有一個身份證號碼一樣。這種性質的確定是從負載的輸入端看進去，稱為負載的輸入功率因數。一個負載電路完成了，它的輸入功率因數也就定了。

　　比如UPS作為前面市電或發電機的負載而言，比如六脈沖整流輸入的UPS，其輸入功率因數就是0.8，不論前面是市電電網還是發電機，比如要求輸入100kVA的視在功率，都需要向前面的電源索取80kW的有功功率和60kvar的無功功率。如果UPS的輸入功率因數是0.6，就需要向前面的電源索取60kW的有功功率和80kvar的無功功率。像這樣的輸出分配，前面電源是“無權”決定的。

　　負載功率因數又如何表征?

　　眾所周知，在很早以前人們穿的衣服都是由裁縫按照每個人的尺寸一對一制作的，到了現代由于社會的發展和分工，出現了很多工業。比如服裝工業需要預先做出各種各樣的衣服以供社會需要，問題是做多大的衣服?什么顏色的衣服?這就需要事先有個規劃，這個規劃就來自于社會人群，多數人的尺碼是多大，喜歡的款式是怎么樣的?于是就制定出各種大小，也就是多少多少碼。電源行業中的UPS電源也是這樣，這也是逆變器的一種，總不能一對一地制造，也要事先根據當前用電器的形式和規模預先制造出一批或幾批不同功率因數和功率規格的機器，以備市場現貨銷售。預先制造出一批或幾批UPS的根據就是負載功率因數。當UPS的負載功率因數與負載的輸入功率因數相等時，就稱為完全匹配，UPS就可輸出全部功率。圖 3顯示出了UPS負載功率因數與負載輸入功率因數的關系。

　　圖 3 UPS負載功率因數與輸出功率因

　　正是由于有的用戶將負載功率因數誤認為是設備的“輸出功率因數”，不但將歸屬關系搞錯了，而且還引出了一個根本不存在的概念。既然是“設備的輸出功率因數”，那么設備的輸出功率就必須服從這個功率因數值，也就是說“功率因數為0.8的100kVA 設備在帶線性負載時也應給出80kW的輸出功率”。如果這種誤解僅僅是個別用戶，最多導致用戶和供應商方面的矛盾。但如果是制定標準者陷入這個誤區，危害就是全國的設備制造商。國內ZLG致遠電子的PA8000功率分析儀可同步測量各類電力設備(如UPS、逆變器、整流器等)的輸入功率因數和負載功率因數。避免誤解再次發生。