功率因数 指标

功率因数（Power Factor是衡量电气设备效率高低的一个系数。它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。功率因数低，说明无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。

关于功率因数的讨论网上也有不少文章，但很多人仍然对一些概念存有误解，这将为系统的设计带来诸多危害，有必要在此再加以澄清。

一、功率因数的由来和含义

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：

(1)

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。

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。

要求(1) 最基本分析 拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备

中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单

位，却要付100个单位的费用。(使用了70个单位的有功功率，你付的就是70个单位的消耗)在这个例子中，功

率因数是0.7 (如果大部分设备的功率因数小于0.9时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风

机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。

(2) 基本分析 每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫kw)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。

(3) 高级分析 在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。

对于功率因数改善

电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程

中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将

可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。由于减

少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗，这就

总功率因数和各相功率因数

总功率因数和各相功率因数是电力系统中重要的指标，它们反映了电路中有用功率与视在功率之比，对于判断系统的运行、电路的质量和电能消耗效率具有重要作用。下面就来详细地讲解一下总功率因数和各相功率因数及其计算方法。

一、总功率因数

总功率因数指电路中有用功率与视在功率之比，也就是功率因数是电路中实际使用的功率与总的电力运行功率的比值。总功率因数反映的是整个电路的耗电情况，是电能消耗效率的重要指标，对于判断电路质量和节省电能有着重要的意义。

总功率因数的计算公式如下：

总功率因数 = 有用功率 ÷ 视在功率

其中，有用功率指为电路提供有效输出功率的功率，单位为瓦特；视在功率是指电路所有元器件的容性负载功率总和，单位为伏安乘以安培，即瓦特。

二、各相功率因数

在三相电路中，各相功率因数指每相的有用功率与该相视在功率的比值。各相功率因数反映的是电路中每个相位的消耗情况，是电路运行稳定的必要条件，因为在三相电路中，任意一相功率因数的下降都会导致整个电路的功率因数下降。

各相功率因数的计算公式如下：

每相功率因数 = 每相有用功率 ÷ 每相视在功率

其中，每相有用功率指为每个相提供有效输出功率的功率，单位为瓦特；每相视在功率是指每个相所产生的总功率，单位为伏安乘以安培，即瓦特。

总结

总功率因数和各相功率因数是电力系统中非常重要的指标，它们反映了电路中有用功率与视在功率的关系，而且对于判断系统的运行、电路的质量和电能消耗效率具有重要作用。因此，在实际应用中，我们需要重视计算总功率因数和各相功率因数，并加强对电路的控制和管理，保证系统的稳定运行和电能消耗效率的提高。

功率因数tanφ

功率因数tanφ， 是电学中的一个重要概念，为了更好地理解和应用它，我们可以将其分为三类：概念解释、计算方法、影响因素。

概念解释：

功率因数tanφ，是交流电路中的一个重要指标，它代表着电功率的有效利用率。简单来说，就是实际电功率与有效电功率之比。其中，实际电功率指电路中实际消耗的功率，有效电功率指电路中被负载真正利用的功率。功率因数tanφ，的取值范围在0到1之间，当取值为1时，电路中的功率得到了完全利用，反之，则存在功率浪费的情况。

计算方法：

根据功率因数tanφ的定义，我们可以得出其计算公式：tanφ=P/Q，其中，P表示实际电功率，Q表示有效电功率。如果不知道实际电功率与有效电功率的具体值，可以通过测量电路中的电压、电流和相角来计算出功率因数tanφ。具体的计算方法如下：

首先，测量电路中的电压和电流，得出它们的值后，计算它们之间的相角差，记作θ。然后，计算功率因数tanφ = cosθ。其中，cosθ代表电压与电流的相位角，它可以通过余弦定理求解。

影响因素：

功率因数tanφ，不仅仅是电路中功率利用情况的指标，它还与电路的稳定性、寿命和安全等方面密切相关。因此，了解功率因数tanφ的影响因素是非常重要的。 首先，电路中的负载大小会直接影响功率因数tanφ的大小。当负载变小时，实际电功率会逐渐接近于有效电功率，功率因数tanφ也会逐渐接近于1。反之，则会趋向于0。

其次，电路中的电感和电容等元器件也会影响功率因数tanφ的大小。对于电感元器件，其本身会引入一定的功率因数，而电容元器件则可以降低功率因数tanφ，从而提高功率利用率。

最后，电路中的电源稳定性和电压波动等也会对功率因数tanφ产生影响。在电源稳定性较差、电压波动较大的情况下，功率因数tanφ变化会比较明显。

综上所述，功率因数tanφ，是评估电路功率利用情况的重要指标，其取值范围在0至1之间。了解功率因数tanφ的概念、计算方法和影响因素，有助于我们更好地运用它，提高电路的功率利用率。