功率因数的含义及功率因数的影响

功率因数的含义及功率因数的影响

功率因数含义为消耗的有功功率比消耗的视在功率，即：功率因数=P/S，功率因数偏低时，负荷所消耗电流包括有功和无功电流，两种电流汇总通过导线会损耗一定电能导致电压降低；若功率因数较高，消耗电网的无功电流减少，导线载流减少损耗降低。

功率因素就是有功和无功的比例，功率因素低降低用电器的工作效率

为了定量电能的传输效率，就引入了功率因数的概念。功率因数就是有功电流与视在电流的比值，或者是有功功率与视在功率的比值。功率因数是一个无量纲的实数，其取值范围在1与-1之间，即1≥PF≥-1。

系统功率因数的含义
功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。它是交流电路中有功功率与视在功率的比值。即功率因数=有功功率／视在功率，其大小与电路的负荷性质有关。如白炽灯、电阻炉等电热设备，功率因数为1，对具有电感的电气设备如日光灯、电动机等，功率因数小于1，从功率三角形的图中，运用数学三角关系可得出：
有功功率P=UIcosφ cosφ即功率因数。
功率因数低，说明电路中用于交变磁场吞吐转换的无功功率大。从而降低了设备的利用率，增加线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数，有着一定的标准要求。
在线电压UL＝380V的三相四线制交流电路的功率因数
作为一个交流电路，其交流电源的容量是一定的，其大小是用视在功率S＝IU来表示的。由于不同的交流电路其负载参数（R、L、C）是不同的，因此电路中电压和电流的相位差也不同。于是，电路中的负载就不可能完全吸收电源的视在功率，其可利用的功率就是有功功率P仅是视在功率S的一部分，这就涉及到交流电源的利用率问题，功率因数就是反映这种利用率大小的物理量。在单相交流电路中，已知单相交流电路的功率因数COSφ的概念是有功功率P与视在功率S的比值，即：
COSφ＝P／S
这对三相交流电路同样也是适用的，只是此时的COSφ是指三相交流电路的功率因数，P和S是指三相交流电路总的有功功率和总的视在功率。由此可见，功率因数越大，表示电路中用电设备的有功功率越大，也就是电源的利用率越高。
例如一台发电机的容量为100KW，若负载的功率因数COSφ＝1，则发电机能输出100KW的有功功率；若负载的功率因数降到0.6，则此时发电机最多只能输出：
100×0.6＝60（KW）
的有功功率，说明这时发电机的容量还有40KW未被充分利用。
功率因数低对电气系统的影响
常用电气设备的功率因数除白炽灯、电阻、电热器等接近于1外，其他如电动机、变压器、架空线以及电气仪表的功率因数均小于1。如交流异步电动机，在空载时的功率因数只有0.2～0.3；在轻载时均为0.5；在额定负载时均为0.7～0.89。不带电容器的日光灯的功率因数为0.45～0.6。负载的功率因数低，会引起一些不良后果，主要表现有两个方面：
（1）电力系统和用电企业的设备不能被充分利用。因为电力系统内的发电机和变压器等设备，在正常情况下，不允许长期超过额定电压和额定电流运行。所以当电压和电流都已达到额定值时，功率因数低便造成设备有功功率的输出较少。同样容量的设备，功率因数越低，其输出的有功功率就越少。
（2）引起电力系统电能损耗增大和供电质量降低。对输电和配电线路来说，线路中的损耗与电流大小的平方成正比，当输送同样大小的有功功率P＝IUcosφ时，功率因数cosφ越低，输电线路中的电流I＝P／Ucos φ就越大，而线路的电能损耗是与电流的平方成正比增加的。
另外，当功率因数降低，线路电流增大时，势必造成线路中电压降增大，这将导致线路末端的电压降低。若要满足末端用户电压要求，则线路始端的电压就要升高，从而会使整个线路的供电质量降低。
从以上两方面来看，提高用电功率因数是非常必要的，它不但可以提高电力系统和用电企业设备的利用率，做到在同样发电设备条件下，提高发电能力。而且可以减小电能损耗和提高用电质量，它是节约用电的一项很重要的技术措施。