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功率因數(shù)是由什么決定的 功率因數(shù)是什么

云知道功率因數(shù)


功率因數(shù)是由什么決定的 功率因數(shù)是什么


功率因數(shù)（Power Factor是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù) 。它的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1 。功率因數(shù)低，說(shuō)明無(wú)功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失 。
關(guān)于功率因數(shù)的討論網(wǎng)上也有不少文章，但很多人仍然對(duì)一些概念存有誤解，這將為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)諸多危害，有必要在此再加以澄清 。
一、功率因數(shù)的由來(lái)和含義
在電氣領(lǐng)域的負(fù)載有三個(gè)基本品種：電阻、電容和電感 。電阻是消耗功率的器件，電容和電感是儲(chǔ)存功率的器件 。日常所用的交流電在純電阻負(fù)載上的電壓和電流是同相位的，即相位差q = 0，如圖1(a)所示；交流電在純電容負(fù)載上的電壓和電流關(guān)系是電流超前電壓90(q =90)，如圖1(b)所示；交流電在純電感負(fù)載上的電壓和電流關(guān)系是電流滯后電壓90(q = -90)，如圖1(c)所示 。

圖1 不同性質(zhì)負(fù)載上的電流電壓關(guān)系
功率因數(shù)的定義是：

(1)
在電阻負(fù)載上的有功功率就是視在功率，即二者相等，所以功率因數(shù)F=1 。而在純電容和純電感負(fù)載上的電流和電壓相位差90，所以所以功率因數(shù)F=cosq = cos90=0，即在純電容和純電感負(fù)載上的有功功率為零 。
從這里可以看出一個(gè)問(wèn)題，同樣是一個(gè)電源，對(duì)于不同性質(zhì)的負(fù)載其輸出的功率的大小和性質(zhì)也不同，因此可以說(shuō)負(fù)載的性質(zhì)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(kāi)啟程度 。
從上面的討論可以看出，功率因數(shù)是表征負(fù)載性質(zhì)和大小的一個(gè)參數(shù) 。而且一般說(shuō)一個(gè)負(fù)載只有一種性質(zhì)，就像一個(gè)人只有一個(gè)身份證號(hào)碼一樣 。這種性質(zhì)的確定是從負(fù)載的輸入端看進(jìn)去，稱為負(fù)載的輸入功率因數(shù) 。一個(gè)負(fù)載電路完成了，它的輸入功率因數(shù)也就定了 。
比如UPS作為前面市電或發(fā)電機(jī)的負(fù)載而言，比如六脈沖整流輸入的UPS，其輸入功率因數(shù)就是0.8，不論前面是市電電網(wǎng)還是發(fā)電機(jī)，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(wú)功功率 。如果UPS的輸入功率因數(shù)是0.6，就需要向前面的電源索取60kW的有功功率和80kvar的無(wú)功功率 。像這樣的輸出分配，前面電源是“無(wú)權(quán)”決定的 。
二、表征UPS輸出能力的參數(shù)——負(fù)載功率因數(shù)
1. 負(fù)載功率因數(shù)被誤稱為“輸出功率因數(shù)”
UPS不能一對(duì)一地制造，也要事先根據(jù)當(dāng)前用電器的形式和規(guī)模預(yù)先制造出一批或幾批不同功率因數(shù)和功率規(guī)格的機(jī)器，以備市場(chǎng)現(xiàn)貨銷(xiāo)售 。預(yù)先制造出一批或幾批UPS的根據(jù)就是負(fù)載功率因數(shù) 。當(dāng)UPS的負(fù)載功率因數(shù)與負(fù)載的輸入功率因數(shù)相等時(shí)，就稱為完全匹配，UPS就可輸出全部功率 。遇到不匹配負(fù)載時(shí)，就必須降額使用 。圖2示出了UPS負(fù)載功率因數(shù)與負(fù)載輸入功率因數(shù)的關(guān)系 。

圖2 UPS負(fù)載功率因數(shù)與負(fù)載輸入功率因數(shù)的關(guān)系
有的就誤把UPS的負(fù)載功率因數(shù)稱為UPS的輸出功率因數(shù) 。這種誤解的來(lái)源大概認(rèn)為UPS既然有輸入功率因數(shù)就一定有輸出功率因數(shù)，這樣一來(lái)UPS的性質(zhì)就有兩種，從輸入看進(jìn)去是一種性質(zhì)，從輸出看進(jìn)去又是另一種性質(zhì)，誤解了電路性質(zhì)的唯一性 。既然是UPS的輸出功率因數(shù)，如前所述，如果UPS有輸出100kVA的能力，那么應(yīng)當(dāng)在任何負(fù)載性質(zhì)的條件下都可給出功率因數(shù)所指出的有功功率和無(wú)功功率 。比如被稱為輸出功率因數(shù)的數(shù)值為0.8時(shí)，在任何負(fù)載性質(zhì)的條件下都可給出80kW的有功功率和60kvar的無(wú)功功率 。但實(shí)際上不是這樣 。比如往往出現(xiàn)這種情況，當(dāng)負(fù)載功率因數(shù)為0.8的100kVA UP百思特網(wǎng)S在帶線性負(fù)載時(shí)，就會(huì)因過(guò)載而轉(zhuǎn)旁路，這是其一；其二，當(dāng)用功率因數(shù)表測(cè)量UPS輸出端時(shí)發(fā)現(xiàn)，在帶線性負(fù)載時(shí)其功率因數(shù)值為1，當(dāng)帶二極管整流濾波輸入的IT負(fù)載時(shí)其功率因數(shù)值又是0.7，怎么也出不來(lái)0.8!實(shí)際上這兩種情況測(cè)得的都是負(fù)載的功率因數(shù)，所謂輸出功率因數(shù)0.8根本就不會(huì)出現(xiàn)，除非帶輸入功率因數(shù)為0.8的負(fù)載時(shí)，但那時(shí)測(cè)得的也仍然是負(fù)載的功率因數(shù) 。即，只要帶負(fù)載測(cè)量，測(cè)得的就是負(fù)載的功率因數(shù) 。這樣一來(lái)，只有不帶負(fù)載時(shí)才可測(cè)得UPS的“輸出功率因數(shù)”，這時(shí)有功功率P的輸出電流IP=0，視在功率S的輸出電流IS=0，盡管二者的電壓UP和US不為零，但根據(jù)式(1)

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