電工基礎(chǔ)：為什么要提高功率因數(shù)

王曾發(fā)布于2023-05-29 11:26 200 14 標(biāo)簽：電工,電工入門,電工基礎(chǔ),功率因數(shù)

很多人對功率因數(shù)的概念都是一知半解的，但如果要解釋清楚它，就得從數(shù)學(xué)的角度出發(fā)，那樣的話，就更多人不理解了，所以，我將直接從實際出發(fā)，給大家講講為什么要提高功率因數(shù)。 免費試學(xué)電工視頻教程

功率因數(shù)（cosφ），其實就是一個比值，沒有單位，簡單來說，就是有功功率對容量（視在功率）的占比，即cosφ=P/S。所謂有功功率P其實就是平均功率，單位為瓦（W），是真正用于轉(zhuǎn)化輸出的功率，如家用電器照明燈的功率12W、熱水器的功率1500W等。而容量S是指視在功率，即線路真正傳輸?shù)墓β剩泄β逝c無功功率Q，例如你家的電風(fēng)扇在工作時，電機除了要消耗有功功率轉(zhuǎn)化為機械能用于旋轉(zhuǎn)外，還要吸收無功功率用于激發(fā)磁場。但這個磁場并沒有被消耗，它是隨電流變化的，電流為零，磁場也就沒有了，電流最大時，磁場也最強。

基于很多人對無功功率也不是很理解，在這里我再補充說明一下，以上文的電風(fēng)扇為例，電機一直在旋轉(zhuǎn)，所以它在源源不斷地消耗有功功率P，但磁場不是這樣的。在電流增大的過程中，電機的磁場在變強，此時，電機將吸收電能轉(zhuǎn)化為磁場能；然而，在電流變小的過程中，電機的磁場也在變?nèi)?，此時電機就會將磁場能轉(zhuǎn)化為電能，將能量還給電源，也就是說，電機在和電源不斷地進(jìn)行能量交換，這就是無功功率的表現(xiàn)：不消耗，僅交換。這也是為什么電費計算只與有功功率有關(guān)的原因。

在理解了有功功率與無功功率后，我們再看回容量，顯然，當(dāng)一個負(fù)載需要有功又需要無功時，系統(tǒng)同時傳輸兩種功率，其電流就會更大，因為S=UI，電壓U一般是不變的，所以在容量增大時，電流就會增大。

而功率因數(shù)是有功功率對容量的占比，這意味著，若cosφ≠1，容量中肯定含有無功功率部分。例如一臺變壓器容量是400kVA，cosφ=0.8，那么這臺變壓器的輸出功率（有功）就是400×0.8=320kW，若cosφ=0.9，那么這臺變壓器的輸出功率就是400×0.9=360kW，顯然，功率因數(shù)越高，變壓器的輸出功率就越大。

另外，從負(fù)載的角度出發(fā)，例如某電動機的額定功率是200kW，功率因數(shù)cosφ=0.8，這就意味著電源要輸出200÷0.8=250kVA的容量，而若功率因數(shù)cosφ=0.98，那么電源僅需輸出200÷0.98≈204.1kVA的容量！顯然，功率因數(shù)越小，電源輸送容量越大，電壓不變的情況下電流就越大，增大線路損耗，

綜上，提高功率因數(shù)是很有必要的！