什么是功率因数
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2023年2月19日发(作者：综合性公园)1
什么叫功率因素、功率因素的意义、提高功
率因素的常用方法-电工基础
首先，要说明一下，通常我们写作“功率因数”，它是个数，是个
系数，不大于1的系数。也就是原来可以做的功，但是实际做不到那
么多，做了一些无用功，所以乘上一个系数。
看看百科的解释，基本上回答了你的问题。
在沟通电路中，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1，一般具有电感或电容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
衡量电气设备效率凹凸的一个系数。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。所以，供电部门对用电单位的功率因数有肯定的标准要求。
(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。在这个例子中，功
率因数是0.7(假如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。
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(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
(叫千瓦)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。保尔金能使两个峰值重新接近在一起，从而
提高系统运行效率。
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
取有功功率，还同时吸取无功功率。因此在电网中安装并联电容器无
功补偿设备后，将可以供应补偿感性负荷所消耗的无功功率，削减了
电网电源侧向感性负荷供应及由线路输送的无功功率。由于削减了无
功功率在电网中的流淌，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，这就是无功补偿的效益。
无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。由于供电局发
出来的电是以KVA或者MVA来计算的，但是收费却是以KW，也就是
实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般而
言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也
就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯……，几乎全部的无效功都
是电感性，电容性的格外少见。也就是由于这个电感性的存在，造成
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了系统里的一个KVAR值，三者之间是一个三角函数的关系：
KVA的平方=KW的平方+KVAR的平方文字
简洁来讲，在上面的公式中，假如今日的KVAR的值为零的话，KVA
就会与KW相等，那么供电局发出来的1KVA的电就等于用户1KW的消
耗，此时成本效益最高，所以功率因数是供电局格外在意的一个系数。
用户假如没有达到抱负的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资源，
所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。目前就国内而言功率
因数规定是必需介于电感性的0.9～1之间，低于0.9，或高于1.0
都需要接受惩罚。这就是为什么我们必需要把功率因数把握在一个格
外精密的范围，过多过少都不行。
供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数，那提高功
率因数对我们用户端有什么好处呢？
①通过改善功率因数，削减了线路中总电流和供电系统中的电气
元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但削减了投资费
用，而且降低了本身电能的损耗。
②藉由良好功因值的确保，从而削减供电系统中的电压损失，可
以使负载电压更稳定，改善电能的质量。
③可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。假如系统
的功率因数低，那么在既有设备容量不变的状况下，装设电容器后，
可以提高功率因数，增加负载的容量。
举例而言，将1000KVA变压器之功率因数从0.8提高到0.98时：
补偿前：1000×0.8=800KW
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补偿后：1000×0.98=980KW
同样一台1000KVA的变压器，功率因数转变后，它就可以多担当180KW
的负载。
④削减了用户的电费支出；透过上述各元件损失的削减及功率因
数提高的电费优待。
此外，有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等；可饱和
设备如变压器、电动机、发电机等；电弧设备及电光源设备如电弧炉、
日光灯等，这些设备均是主要的谐波源，运行时将产生大量的谐波。
谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等全部连接于电网的电器设
备都有大小不等的危害，主要表现为产生谐波附加损耗，使得设备过
载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。
并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用，使得系
统电压及电流的畸变更加严峻。另外，谐波电流叠加在电容器的基波
电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度上升，削减电容器
的使用寿命。
谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪音增大、
绕组附加发热等。
谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质
量有影响。当电流谐波重量较高时，可能会引起继电爱护的过电压爱
护、过电流爱护的误动作。
因此，假如系统量测出谐波含量过高时，除了电容器端需要串联适宜
的调谐（detuned）电抗外，并需针对负载特性专案研讨加装谐波改
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善装置。
有功负荷：电力系统中产生气器能或热能的负荷。但是负载中纯阻性
的负荷只消耗有功功率，如电热、电炉、照明等电力负荷完全是有功
负荷。而异步电动机、同步电动机的负载中既消耗有功功率，同时又
消耗无功功率，其中作功产生气器能的部分数有功负荷。有功负荷要
由发电机有功功率来供应.
无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电
气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他
形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无
功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消
耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的
线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无
功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。
力率是功率因数吧！
超前是说你的电容补偿太多,本地用电设备用不了,剩余的就反馈到
供电系统中,滞后就是你的本地无功负荷太大但是又没有电容补偿,
这样一来供电系统就会给你补偿,但是无功电量供电局是不收你钱的
相当于你的无功白白占用了电网的一部分通道,功率因数要把握在
0.9以内,要不供电局要罚你钱的
发电机的功率因数称之为力率。发电通常机既发有功，也发无功，把
这种运行状态称为力率迟相，或称为滞后，此时发电机送出肯定感性
的无功功率，从表盘上看，有功和无功电力表指示都为正，即电流滞
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后电压。另外，常把送出有功，吸取无功，这种运行状态称为力率进
相，亦称超前，即电流超前电压。此时发电机送出肯定容性的无功功
率，从表盘上看，有功电力表指示为正，而无功电力表指示为负。
一般用电器在电流通过的时候会消耗肯定的电能来转化为其他形式
的能，而所消耗的电能包含两部分，一部分为用电器实际使用到的（有
功），一部分为用电器使用过程中在其他方面消耗了（无功）。而功率
因素就是有功占总功（有功＋无功）的百分比，可见功率因素对于一
般的导体来说不会等于1的，功率因素越大，电功的有效使用率就越
高。