功率因数(Power Factor)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、电容性负载的电路功率因数绝对值都小于1大于0。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。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(P)和视在功率(S)的比值,即cosΦ=P/S。S为视在功率,P为有功功率,Q为无功功率。三者的单位分别为VA(或kVA),W(或kW),var(或kVAR)。另外,视在功率(S)、有功功率(P)、无功功率(Q)关系为: S^2=P^2+Q^2。 Φ是电压与电流的相位差角。
功率因数过低的危害:
率因数(cosΦ=P/S)低的根本原因是电感性负载的存在。例如,生产中最常见的交流异步电动机在额定负载时的功率因数一般为0.7--0.9,如果在轻载时其功率因数就更低。其它设备如工频炉、电焊变压器以及日光灯等,负载的功率因数也都是较低的。从功率三角形及其相互关系式中不难看出,在视在功率不变的情况下,功率因数越低( 电流电压相位角越大),有功功率就越小,同时无功功率却越大。这种使供电设备的容量不能得到充分利用,例如容量为1000kVA的变压器,如果cosΦ =1即能送出1000kW的有功功率;而在cos =0.7时,则只能送出700kW的有功功率。功率因数低不但降低了供电设备的有效输出,而且加大了供电设备及线路中的损耗,因此,必须采取并联电容器等补偿无功功率的措施,以提高功率因数。
功率因数既然表示了总功率中有功功率所占的比例,显然在任何情况下功率因数都不可能大于1。由功率三角形可见,当 Φ=0° 即交流电路中电压与电流同相位时,有功功率等于视在功率。这时cos 的值最大,即cosΦ =1,当电路中只有纯阻性负载,或电路中感抗与容抗相等时,才会出现这种情况。感性电路中电流的相位总是滞后于电压,此时0°< Φ <90°,此时称电路中有“滞后”的cosΦ ;而容性电路中电流的相位总是超前于电压,这时-90°< Φ <0°,称电路中有“超前”的cosΦ 。
在中国,如果大部分设备的功率因数小于0.9时,将被罚款。 国内部分地区采用功率因数在0.65以下时,每降低0.01,罚款=电费*2%
功率因数的改善为用户提供了以下优点:
· 节省电费支出,避免电力罚款;
· 减小线路上的功率损耗;
· 增加次级变压器的有功输出;
· 减小电压降(提高线路的端电压)
常见负载的功率因数接近值功率因数 |
负载类型 | 功率因数 |
照明 白炽灯 | 1.00 |
荧光灯 | 0.50~0.60 |
汞汽灯 | 0.50 |
钠蒸汽灯 | 0.50~0.60 |
感应电动机 空载 | 0.15~0.85 |
电焊 电阻焊接 | 0.60 |
电弧焊接 | 0.50 |
电炉 感应炉 | 0.60~0.80 |
电弧炉 | 0.70~0.80 |
功率因数计算公式:功率因数的计算方式很多,主要有直接计算法和查表法。