功率因素

功率因數(shù)是指任意二端網(wǎng)絡(luò)（與外界有二個(gè)接點(diǎn)的電路）兩端電壓U與其中電流I之間的位相差的余弦 。在二端網(wǎng)絡(luò)中消耗的功率是指平均功率，也稱(chēng)為有功功率，它等于
由此可以看出，電路中消耗的功率P，不僅取決于電壓V與電流I的大小，還與功率因數(shù)有關(guān)。而功率因數(shù)的大小，取決于電路中負(fù)載的性質(zhì)。對(duì)于電阻性負(fù)載，其電壓與電流的位相差為0，因此，電路的功率因數(shù)最大（)；而純電感電路，電壓與電流的位相差為π／2，并且是電壓超前電流；在純電容電路中，電壓與電流的位相差則為－（π／2），即電流超前電壓。在后兩種電路中，功率因數(shù)都為0。對(duì)于一般性負(fù)載的電路，功率因數(shù)就介于0與1之間。

　　一般來(lái)說(shuō)，在二端網(wǎng)絡(luò)中，提高用電器的功率因數(shù)有兩方面的意義，一是可以減小輸電線(xiàn)路上的功率損失；二是可以充分發(fā)揮電力設(shè)備（如發(fā)電機(jī)、變壓器等）的潛力。因?yàn)橛秒娖骺偸窃谝欢妷篣和一定有功功率P的條件下工作，由公式:

可知，功率因數(shù)過(guò)低，就要用較大的電流來(lái)保障用電器正常工作，與此同時(shí)輸電線(xiàn)路上輸電電流增大，從而導(dǎo)致線(xiàn)路上焦耳熱損耗增大。另外，在輸電線(xiàn)路的電阻上及電源的內(nèi)組上的電壓降，都與用電器中的電流成正比，增大電流必然增大在輸電線(xiàn)路和電源內(nèi)部的電壓損失。因此，提高用電器的功率因數(shù)，可以減小輸電電流，進(jìn)而減小了輸電線(xiàn)路上的功率損失。

　　提高功率因數(shù)，可以充分發(fā)揮電力設(shè)備的潛力，這也不難理解。因?yàn)槿魏坞娏υO(shè)備，工作時(shí)總是在一定的額定電壓和額定電流限度內(nèi)。工作電壓超過(guò)額定值，會(huì)威脅設(shè)備的絕緣性能；工作電流超過(guò)額定值，會(huì)使設(shè)備內(nèi)部溫度升得過(guò)高，從而降低了設(shè)備的使用壽命。對(duì)于電力設(shè)備，電壓與電流額定值的乘積，稱(chēng)為這臺(tái)設(shè)備的額定視在功率S額即

S額＝U額I額

也稱(chēng)它為設(shè)備的容量，對(duì)于發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)，這個(gè)容量就是發(fā)電機(jī)可能輸出的最大功率，它標(biāo)志著發(fā)電機(jī)的發(fā)電潛力，至于發(fā)電機(jī)實(shí)際輸出多大功率，就跟用電器的功率因數(shù)有關(guān)，用電器消耗的功率為

功率因數(shù)高，表示有功功率占額定視在功率的比例大，發(fā)電機(jī)輸出的電能被充分地利用了。例如，發(fā)電機(jī)的容量若為15000千伏安，當(dāng)電力系統(tǒng)的功率因數(shù)由0．6提高到0．8時(shí)，就可以使發(fā)電機(jī)實(shí)際發(fā)電能力提高3000千瓦，這不正是發(fā)揮了發(fā)電機(jī)的潛力嗎？設(shè)備的利用也更合理。從這個(gè)角度來(lái)講，功率因數(shù)可以表示為有功功率與機(jī)在功率的比值，即


如何提高功率因數(shù)，是電力工業(yè)中需要認(rèn)真考慮的一個(gè)重要而又實(shí)際的問(wèn)題。在平常遇到的電感性負(fù)載的電路中，例如日光燈電路，一般采用并聯(lián)合適的電容器來(lái)提高整個(gè)電路的功率因數(shù)，如圖7－9所示。

功率因數(shù)是交流電路的重要技術(shù)數(shù)據(jù)之一。功率因數(shù)的高低，對(duì)于電氣設(shè)備的利用率和分析、研究電能消耗等問(wèn)題都有十分重要的意義。