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功率因數(shù)(Power Factor)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)是電力系統(tǒng)的一個重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。

功率因數(shù)低，說明用于產(chǎn)生建立磁場的無功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。

中文名：功率因數(shù)

別稱：功率相位差因數(shù)

表達(dá)式：cosΦ=P/S

應(yīng)用學(xué)科：物理學(xué)

適用領(lǐng)域范圍：電學(xué)

1、功率因數(shù)的含義

在電氣領(lǐng)域的負(fù)載有三個基本品種：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：

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問題，同樣是一個電源，對于不同性質(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)和大小的一個參數(shù)。而且一般說一個負(fù)載只有一種性質(zhì)，就像一個人只有一個身份證號碼一樣。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的無功功率。像這樣的輸出分配，前面電源是“無權(quán)”決定的。

2.負(fù)載功率因數(shù)是什么，有什么區(qū)別

那么負(fù)載功率因數(shù)為0.8的100kVA UPS在帶線性負(fù)載時，為什么給不出80kW呢?一般這種情況下的工頻機(jī)UPS設(shè)計(jì)是根據(jù)額定的有功功率選擇逆變器，而無功功率部分由逆變器后面的電容器C來承擔(dān)。在圖中的逆變器功率選擇就是根據(jù)負(fù)載功率因數(shù)設(shè)定的。這里是以負(fù)載功率因數(shù)為0.8的100kVA UPS為例的數(shù)字。逆變器是根據(jù)80kW選擇的功率管，電容器C的容量是根據(jù)輸出的無功功率60kvar選定的(當(dāng)然還需另外加上濾波時所需的容量)。

交流電路中,負(fù)載的功率因數(shù)主要取決于負(fù)載性質(zhì)。當(dāng)負(fù)載是純電阻性質(zhì)時,負(fù)載電流和負(fù)載電壓是同方向的,功率因數(shù)為1; 當(dāng)負(fù)載是感性(電動機(jī),空載變壓器等)電流滯后電壓一個角度,而容性負(fù)載(電容器,空載線路、電纜)電流則領(lǐng)先電壓一個角度。

很多不懂的人仍認(rèn)為功率因數(shù)是百分?jǐn)?shù)，常聽到有人問：你的UPS的輸入功率因數(shù)是百分值多少?這從上面的計(jì)算就可清楚地看到，有功功率和無功功率是正交關(guān)系。從向量圖也可看到視在功率、有功功率和無功功率三者之間的關(guān)系是直角三角形勾股弦的關(guān)系。