【因数的含义】科普：什么是功率因数？功率因数有什么用？

功率因数的大小与电路的负载特性(如白炽灯泡、电阻炉等电阻负载)相关，通常具有电感负载的电路功率因数小于1。

功率因数低，说明用于产生建立磁场的无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。

中文名：功率因数

别 称：功率相位差因数

表达式：cosΦ=P/S

应用学科：物理学

适用领域范围：电学

1、功率因数的含义

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。

图1 不同性质负载上的电流电压关系

功率因数的定义是：

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。

2.负载功率因数是什么，有什么区别

那么负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时，为什么给不出80kW呢？一般这种情况下的工频机UPS设计是根据额定的有功功率选择逆变器，而无功功率部分由逆变器后面的电容器C来承担。在图中的逆变器功率选择就是根据负载功率因数设定的。这里是以负载功率因数为0.8的100kVA UPS为例的数字。逆变器是根据80kW选择的功率管，电容器C的容量是根据输出的无功功率60kvar选定的(当然还需另外加上滤波时所需的容量)。

交流电路中,负载的功率因数主要取决于负载性质。 当负载是纯电阻性质时,负载电流和负载电压是同方向的,功率因数为1; 当负载是感性(电动机,空载变压器等)电流滞后电压一个角度,而容性负载(电容器,空载线路、电缆)电流则领先电压一个角度。

很多不懂的人仍认为功率因数是百分数，常听到有人问：你的UPS的输入功率因数是百分值多少？这从上面的计算就可清楚地看到，有功功率和无功功率是正交关系。从向量图也可看到视在功率、有功功率和无功功率三者之间的关系是直角三角形勾股弦的关系。

所以有功功率和无功功率是不能直接加减的。比如上面的例子，如果将80kW看做80%，那么60kvar就是60%，这样一来有功功率和无功功率加在一起就是140%，显然是不对的。这个最基本的基本概念如果搞不清楚，其他概念就很难去理解了!

三相负荷中，任何时候有功功率，无功功率，实在功率这三种功率总是同时存在：

附功率因数相关计算公式:

视在功率S=1.732UI

有功功率P=1.732UIcosΦ

无功功率Q=1.732UIsinΦ

功率因数cosΦ=P/S

sinΦ=Q/S

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