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功率因数简单概念笔记

本文参考【 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%9F%E7%8E%87%E5%9B%A0%E6%95%B0 】,有删改。

功率因数(英语:power factor,缩写:PF)又称功率因子,是交流电力系统中特有的物理量,是一负载所消耗的有效功率与其视在功率的比值[1],是0到1之间的无因次量。

有效功率代表一电路在特定时间作功的能力,视在功率是电压和电流有效值的乘积。纯电阻负载的视在功率等于有功功率,其功率因数为1。若负载是由电感、电容及电阻组成的线性负载,能量可能会在负载端及电源端往复流动,使得有效功率下降。若负载中有电感、电容及电阻以外的元件(非线性负载),会使得输入电流的波形扭曲,也会使视在功率大于有功功率,这二种情形对应的功率因数会小于1。功率因数在一定程度上反映了发电机容量得以利用的比例,是合理用电的重要指标

电力系统中,若一负载的功率因数较低,负载要产生相同功率输出时所需要的电流就会提高。当电流提高时,电路系统的能量损失就会增加,而且电线及相关电力设备的容量也随之增加。电力公司为了反映较大容量设备及浪费能量的成本,一般会对功率因数较低的工商业用户以较高的电费费率来计算电费。

提高负载功率因数,使其接近1的技术称为功率因数修正。低功率因数的线性负载(如感应马达)可以借由电感或电容组成的被动元件网络来提升功因。非线性负载(如二极管)会使得输入电流的波形扭曲,此情形可以由主动或被动的功率因数修正来抵消电流扭曲的影响,并且改善功因。功率因数修正设备可以位在中央变电站、分布在电力系统中,或是放在耗能设备的内部。

功率因数和电效率二者是不同概念[2],一设备的效率是输出功率相对于输入功率的比值,和功因不同。一设备功率因数提升后,设备本身的效率不一定会随之提升。但功率因数提升后,视在功率及输入电流会减小,因此供电系统的效率会提升。

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