功率因素

計(jì)算

        功率因數(shù)低的根本原因是電感性負(fù)載的存在。例如，生產(chǎn)中最常見的交流異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的功率因數(shù)一般為0.7--0.9,如果在輕載時(shí)其功率因數(shù)就更低。其它設(shè)備如工頻爐、電焊變壓器以及日光燈等，負(fù)載的功率因數(shù)也都是較低的。從功率三角形及其相互關(guān)系式中不難看出，在視在功率不變的情況下，功率因數(shù)越低（ 角越大），有功功率就越小，同時(shí)無功功率卻越大。這種使供電設(shè)備的容量不能得到充分利用，例如容量為1000kVA的變壓器，如果cos =1,即能送出1000kW的有功功率；而在cos =0.7時(shí)，則只能送出700kW的有功功率。功率因數(shù)低不但降低了供電設(shè)備的有效輸出，而且加大了供電設(shè)備及線路中的損耗，因此，必須采取并聯(lián)電容器等補(bǔ)償無功功率的措施，以提高功率因數(shù)。
 

        功率因數(shù)既然表示了總功率中有功功率所占的比例，顯然在任何情況下功率因數(shù)都不可能大于1。由功率三角形可見，當(dāng) =0°即交流電路中電壓與電流同相位時(shí)，有功功率等于視在功率。這時(shí)cos 的值最大，即cos =1，當(dāng)電路中只有純阻性負(fù)載，或電路中感抗與容抗相等時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)這種情況。
 

        感性電路中電流的相位總是滯后于電壓，此時(shí)0°< <90°，此時(shí)稱電路中有“滯后”的cos ；而容性電路中電流的相位總是超前于電壓，這時(shí)-90°< <0°，稱電路中有“超前”的cos 。
 

        功率因數(shù)的計(jì)算方式很多，主要有直接計(jì)算法和查表法。常用的計(jì)算公式為：

要求

最基本分析

        拿設(shè)備作舉例。例如：設(shè)備功率為100個(gè)單位，也就是說，有100個(gè)單位的功率輸送到設(shè)備中。然而，因大部分電器系統(tǒng)存在固有的無功損耗，只能使用70個(gè)單位的功率。很不幸，雖然僅僅使用70個(gè)單位，卻要付100個(gè)單位的費(fèi)用。(使用了70個(gè)單位的有功功率，你付的就是70個(gè)單位的消耗)在這個(gè)例子中，功率因數(shù)是0.7 (如果大部分設(shè)備的功率因數(shù)小于0.9時(shí)，將被罰款)，這種無功損耗主要存在于電機(jī)設(shè)備中(如鼓風(fēng)機(jī)、抽水機(jī)、壓縮機(jī)等)，又叫感性負(fù)載。功率因數(shù)是馬達(dá)效能的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

基本分析

        每種電機(jī)系統(tǒng)均消耗兩大功率，分別是真正的有功（單位：瓦）及電抗性的無功（單位：乏）。功率因數(shù)是有用功與總功率間的比值。功率因數(shù)越高，有用功與總功率間的比值就越大，系統(tǒng)運(yùn)行則更有效率。

高級(jí)分析

        在感性負(fù)載電路中，電流波形峰值在電壓波形峰值之后發(fā)生。兩種波形峰值的分隔可用功率因數(shù)表示。功率因數(shù)越低，兩個(gè)波形峰值則分隔越大。

非線性負(fù)載

        電力系統(tǒng)上常見的非線性負(fù)載包括整流器（用在電源供應(yīng)器中），或是像螢光燈、電焊機(jī)或電弧爐電弧放電的設(shè)備。由于這些系統(tǒng)的電流會(huì)因?yàn)樵那袚Q而中斷，電流會(huì)含有諧波成份，其頻率為電源系統(tǒng)的整數(shù)倍數(shù)?；児β室蜃樱―istortion Power Factor）可用來量度電流的諧波畸變對(duì)其平均功率的影響。
 

        電腦電源供應(yīng)器的弦波電壓及非弦波電流，其畸變功率因子為0.75。

非弦波成份

        非線性負(fù)載將電流波形由正弦波扭曲成其他波形。非線性負(fù)載的輸入電流中除了原來電源的頻率（基頻）外，其中也會(huì)有許多高頻的諧波電流成份。由電容器及電感器等線性元件組成的濾波器可以降低諧波電流由負(fù)載端進(jìn)入電源系統(tǒng)中。
 

        線性元件組成的電路若電壓為一正弦波，其電流也是相同頻率的弦波。其功率因子只是因?yàn)殡妷汉碗娏髦g的相位差，也可以稱為位移功率因子（Displacement Power Factor）。若電流或電壓非弦波，視在功率包括所有諧波成份時(shí)，功率因子中不但有電壓和電流之間的相位差導(dǎo)致的位移功率因子，也會(huì)有對(duì)應(yīng)諧波成份的畸變功率因子。
 

        一般的三用電表無法量測非線性負(fù)載的輸入電流。三用電表會(huì)量測整流后波形的平均值。若使用量測均方根（RMS）值的電表，可以量測實(shí)際電流及電壓的均方根值，因此也可以計(jì)算視在功率。若要量測有功功率或無功功率，需使用針對(duì)非正弦波電流設(shè)計(jì)的瓦特表。

畸變功率因子

        畸變功率因子（Distortion Power Factor）量度電流的諧波畸變對(duì)其平均功率的影響。
 

       為負(fù)載電流的總諧波畸變。上述定義假設(shè)電壓仍維持正弦波，沒有畸變，此假設(shè)接近一般實(shí)際應(yīng)用的情形。為電流的基頻成份，而為總電流，二者都以均方根值表示。
 

        若將畸變功率因子乘以位移功率因子（Displacement Power Factor，簡稱DPF），即可得到總功率因子，也可稱為真功率因子，或直接簡稱為功率因子。

開關(guān)電源

        開關(guān)電源是一種常見的非線性負(fù)載，世界上至少有數(shù)百萬臺(tái)個(gè)人電腦中有開關(guān)電源，功率輸出從數(shù)瓦到一千瓦。早期廉價(jià)的開關(guān)電源中有一個(gè)全波整流器，整流器只有在電源端電壓超過內(nèi)部電容器的電壓時(shí)才會(huì)導(dǎo)通，因此其峰值因子很高，畸變功率因子很低，而且在三相的電流系統(tǒng)中，其中線性電流不會(huì)為零，可能會(huì)有中性線負(fù)載過大的問題[6]。
 

        典型的開關(guān)電源首先會(huì)用整流二極管產(chǎn)生直流電壓，再由直流電壓產(chǎn)生輸出電壓。由于整流器為非線性元件，其輸入電流會(huì)有許多的高次諧波成份。此情形會(huì)造成電力公司的困擾，因?yàn)闊o法靠加入電容器及電感器的方式補(bǔ)償高頻的諧波成份。因此一些地區(qū)已開始立法要求所有功率大于一定值的電源供應(yīng)器需要有功率因子修正機(jī)能。
 

        歐盟為了提升功率因子，有設(shè)置諧波的標(biāo)準(zhǔn)。若要符合現(xiàn)行歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN61000-3-2，所有輸出功率大于75W的開關(guān)電源至少需要有被動(dòng)功率因子修正（passive PFC）機(jī)能。而80 PLUS開關(guān)電源認(rèn)證要求功率因子至少需到達(dá)0.9的水平[7]。

改善

        電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負(fù)荷，這些電感性的設(shè)備在運(yùn)行過程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率，還同時(shí)吸收無功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償設(shè)備后，將可以提供補(bǔ)償感性負(fù)荷所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源側(cè)向感性負(fù)荷提供及由線路輸送的無功功率。由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低輸配電線路中變壓器及母線因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補(bǔ)償?shù)男б妗?無功補(bǔ)償?shù)闹饕康木褪翘嵘a(bǔ)償系統(tǒng)的功率因數(shù)。因?yàn)楣╇娋职l(fā)出來的電是以kVA或者M(jìn)VA來計(jì)算的，但是收費(fèi)卻是以kW，也就是實(shí)際所做的有用功來收費(fèi)，兩者之間有一個(gè)無效功率的差值，一般而言就是以kvar為單位的無功功率。大部分的無效功都是電感性，也就是一般所謂的電動(dòng)機(jī)、變壓器、日光燈……，幾乎所有的無效功都是電感性，電容性的非常少見，例如：變頻器就是容性的，在變頻器電源端加入電抗器可提高功率因數(shù)。

內(nèi)容

        由于感性、容性或非線性負(fù)荷的存在，導(dǎo)致系統(tǒng)存在無功功率，從而導(dǎo)致有功功率不等于視在功率，三者之間關(guān)系如下：
 

        S^2=P^2+Q^2；S為視在功率，P為有功功率，Q為無功功率。三者的單位分別為VA（或kVA），W（或kW），var（或kvar）。
 

        簡單來講，在上面的公式中，如果今天的kvar的值為零的話，kVA就會(huì)與kW相等，那么供電局發(fā)出來的1kVA的電就等于用戶1kW的消耗，此時(shí)成本效益最高，所以功率因數(shù)是供電局非常在意的一個(gè)系數(shù)。用戶如果沒有達(dá)到理想的功率因數(shù)，相對(duì)地就是在消耗供電局的資源，所以這也是為什么功率因數(shù)是一個(gè)法規(guī)的限制。就國內(nèi)而言功率因數(shù)規(guī)定是必須介于電感性的0.9～1之間，低于0.9時(shí)需要接受處罰。

好處

         供電部門為了提高成本效益要求用戶提高功率因數(shù)，那提高功率因數(shù)對(duì)用戶端有什么好處呢？
 

         ① 通過改善功率因數(shù)，減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等的容量，因此不但減少了投資費(fèi)用，而且降低了本身電能的損耗。
 

        ② 良好的功因數(shù)值的確保，從而減少供電系統(tǒng)中的電壓損失，可以使負(fù)載電壓更穩(wěn)定，改善電能的質(zhì)量。
 

        ③ 可以增加系統(tǒng)的裕度，挖掘出了發(fā)供電設(shè)備的潛力。如果系統(tǒng)的功率因數(shù)低，那么在既有設(shè)備容量不變的情況下，裝設(shè)電容器后，可以提高功率因數(shù)，增加負(fù)載的容量。
 

        舉例而言，將1000kVA變壓器之功率因數(shù)從0.8提高到0.98時(shí)：
 

        補(bǔ)償前：1000×0.8=800kW
 

        補(bǔ)償后：1000×0.98=980kW
 

        同樣一臺(tái)1000kVA的變壓器，功率因數(shù)改變后，它就可以多承擔(dān)180kW的負(fù)載。
 

        ④ 減少了用戶的電費(fèi)支出；透過上述各元件損失的減少及功率因數(shù)提高的電費(fèi)優(yōu)惠。
 

        此外，有些電力電子設(shè)備如整流器、變頻器、開關(guān)電源等；可飽和設(shè)備如變壓器、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等；電弧設(shè)備及電光源設(shè)備如電弧爐、日光燈等，這些設(shè)備均是主要的諧波源，運(yùn)行時(shí)將產(chǎn)生大量的諧波。諧波對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器等所有連接于電網(wǎng)的電器設(shè)備都有大小不等的危害，主要表現(xiàn)為產(chǎn)生諧波附加損耗，使得設(shè)備過載過熱以及諧波過電壓加速設(shè)備的絕緣老化等。
 

        并聯(lián)到線路上進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)碾娙萜鲗?duì)諧波會(huì)有放大作用，使得系統(tǒng)電壓及電流的畸變更加嚴(yán)重。另外，諧波電流疊加在電容器的基波電流上，會(huì)使電容器的電流有效值增加，造成溫度升高，減少電容器的使用壽命。
 

        諧波電流使變壓器的銅損耗增加，引起局部過熱、振動(dòng)、噪音增大、繞組附加發(fā)熱等。
諧波污染也會(huì)增加電纜等輸電線路的損耗。而且諧波污染對(duì)通訊質(zhì)量有影響。當(dāng)電流諧波分量較高時(shí)，可能會(huì)引起繼電保護(hù)的過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)的誤動(dòng)作。
 

        因此，如果系統(tǒng)量測出諧波含量過高時(shí)，除了電容器端需要串聯(lián)適宜的調(diào)諧（detuned）電抗外，并需針對(duì)負(fù)載特性專案研討加裝諧波改善裝置。

改善電能

        為什么說提高用戶的功率因數(shù)可以改善電壓質(zhì)量？
 

        電力系統(tǒng)向用戶供電的電壓，是隨著線路所輸送的有功功率和無功功率變化而變化的。當(dāng)線路輸送一定數(shù)量的有功功率時(shí)，如輸送的無功功率越多，線路的電壓損失越大。即送至用戶端的電壓就越低。如果110kV以下的線路，其電壓損失可近似為：△U=(PR+QX)/Ue
 

        其中：△U－線路的電壓損失，kV
 

        Ue－－線路的額定電壓，kV
 

        P－－線路輸送的有功功率，kW
 

        Q－－線路輸送的無功功率，kvar
 

        R—線路電阻，歐姆
 

        X－－線路電抗，歐姆
 

        由上式可見，當(dāng)用戶功率因數(shù)提高以后，它向電力系統(tǒng)吸取的無功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質(zhì)量。
 

        在直流電路里，電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里，電壓乘電流是視在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數(shù)，以COSΦ表示，其實(shí)最簡單的測量方式就是測量電壓與電流之間的相位差，得出的結(jié)果就是功率因數(shù)。

如何提高

        （1）提高自然功率因數(shù)。自然功率因數(shù)是在沒有任何補(bǔ)償情況下，用電設(shè)備的功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)的方法：合理選擇異步電機(jī)；避免變壓器空載運(yùn)行；合理安排和調(diào)整工藝流程，改善機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀況；在生產(chǎn)工藝允許條件下，采用同步電動(dòng)機(jī)代替異步電動(dòng)機(jī)。
 

        （2）采用人工補(bǔ)償無功功率。裝用無功功率補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行人工補(bǔ)償，電力用戶常用的無功功率補(bǔ)償設(shè)備是電力電容器。

提高功率因數(shù)的方法

        提高功率因數(shù)的途徑主要在于如何減少電力系統(tǒng)中各個(gè)部分所需的無功功率,特別是減少負(fù)荷取用的無功功率,使電力系統(tǒng)在輸送一定的有功功率時(shí),可降低其中通過的無功電流提高功率因數(shù)的方法很多,但總的來說可以歸結(jié)為兩大類:
 

        采用降低各用電設(shè)備所需的無功功率以改善其功率因數(shù)的措施,稱為提高自然功率因數(shù)的方法 主要有:
 

        1、正確選用異步電動(dòng)機(jī)的型號(hào)與容量。據(jù)有關(guān)資料介紹,我國中小型異步電動(dòng)機(jī)的用電負(fù)荷約占電網(wǎng)總負(fù)荷的80 %以上,幾個(gè)主要電網(wǎng)中,電動(dòng)機(jī)所耗能占整個(gè)工業(yè)用電量的60 %～ 68 %左右1 因此做好電動(dòng)機(jī)的降損節(jié)能具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義 正確選用異步電動(dòng)機(jī),使其額定容量與所帶負(fù)載相配合,對(duì)于改善功率因數(shù)是十分重要的 在選型方面,要注意選用節(jié)能型,淘汰高能耗的電動(dòng)機(jī),并依據(jù)電機(jī)機(jī)械工作對(duì)啟動(dòng)力矩、啟動(dòng)次數(shù)、調(diào)速等方面的具體要求,選用不同的型號(hào)。 電動(dòng)機(jī)的效率η與功率因數(shù)cosφ是反映電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的主要指標(biāo),都與負(fù)載率β有密切關(guān)系1 GB/ T 12497 - 90 對(duì)三相異步電機(jī)三個(gè)運(yùn)行區(qū)域規(guī)定如下:
 

        當(dāng)負(fù)載率β在70 %～ 100 %之間時(shí),為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū);
 

        當(dāng)40 % ≤β ≤70 %時(shí),為一般運(yùn)行區(qū);
 

        當(dāng)β < 40 % 時(shí),為非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū);
 

        2、根據(jù)負(fù)荷選用相匹配的變壓器。電力變壓器一次側(cè)功率因數(shù)不但與負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān),而且與負(fù)荷率有關(guān)若變壓器滿載運(yùn)行,一次側(cè)功率因數(shù)僅比二次側(cè)降低約3 ～ 5 %;若變壓器輕載運(yùn)行,當(dāng)負(fù)荷小于0. 6 時(shí),一次側(cè)功率因數(shù)就顯著下降,下降達(dá)11 ～ 18 %,所以電力變壓器的負(fù)荷率在0. 6 以上運(yùn)行時(shí)才較經(jīng)濟(jì),一般應(yīng)在60 %～ 70 %比較合適為了充分利用設(shè)備和提高功率因數(shù),電力變壓器一般不宜作輕載運(yùn)行。當(dāng)電力變壓器負(fù)荷率小于30 %時(shí),應(yīng)當(dāng)更換成容量較小的變壓器
 

        (3、合理安排和調(diào)整工藝流程。合理安排和調(diào)整工藝流程, 改善電機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài), 限制電焊機(jī)和機(jī)床電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行1 例如可采用空載自動(dòng)延時(shí)斷電裝置流程等
 

        4、異步電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行。對(duì)于負(fù)荷率不大于0. 7 及最大負(fù)荷不大于90 % 額定功率的繞線式異步電動(dòng)機(jī),必要時(shí)可使其同步化,即當(dāng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)完畢以后,向轉(zhuǎn)子三相繞組中送入直流勵(lì)磁,即產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩把異步電動(dòng)機(jī)牽入同步運(yùn)行,其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與同步電動(dòng)機(jī)相似在過勵(lì)磁的情況下,電動(dòng)機(jī)可向電網(wǎng)送出無功功率,從而達(dá)到改善功率因數(shù)的目的。
 

        采用供應(yīng)無功功率的設(shè)備來補(bǔ)償用電設(shè)備所需的無功功率,以提高其功率因數(shù)的措施,稱為提高功率因數(shù)的補(bǔ)償方法。采用補(bǔ)償法來提高功率因數(shù),必須增加新設(shè)備、增加有色與黑色金屬的需用量。 此外,補(bǔ)償設(shè)備本身也有功率損失,所以從整體來看,應(yīng)首先采用提高用電設(shè)備自然功率因數(shù)的方法。

        但當(dāng)功率因數(shù)還達(dá)不到《電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》所要求的數(shù)值時(shí),則需采用專門的補(bǔ)償設(shè)備來提高功率因數(shù)。應(yīng)用人工補(bǔ)償無功功率的方法通常有應(yīng)用移相電容器(即靜電電容器) 、采用同步電動(dòng)機(jī)和采用同步調(diào)相機(jī)三種方法。
 

        同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)磁方式運(yùn)行(0. 8 ～ 0. 9 超前) 時(shí),就向電力系統(tǒng)輸送無功功率,提高了工業(yè)企業(yè)的功率因數(shù) 一般在滿足工藝條件下,采用或不采用同步電動(dòng)機(jī)來提高企業(yè)的功率因數(shù),應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。通常對(duì)低速、恒速且長期連續(xù)工作的容量較大的電動(dòng)機(jī),宜采用同步電動(dòng)機(jī)組,如軋鋼的電動(dòng)機(jī)組、球磨機(jī)、空壓機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備 這些設(shè)備采用同步電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)時(shí),其容量一般在250 kW 以上,環(huán)境與啟動(dòng)條件均能滿足同步電動(dòng)機(jī)的要求,而且停歇時(shí)間較少,因此對(duì)改善功率因數(shù)能起很大作用 但是同步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,并且附有一套啟動(dòng)控制設(shè)備,維護(hù)工作量大,價(jià)格較異步電動(dòng)機(jī)貴,而且高壓移相電容器價(jià)格普遍降低,這就相應(yīng)地提高了“異步電動(dòng)機(jī)加移相電容器的補(bǔ)償方案”的優(yōu)越性 移相電容器由于具有功率損耗小、運(yùn)行維修很方便、短路電流小等優(yōu)點(diǎn)而在工業(yè)企業(yè)中被廣泛用作人工補(bǔ)償裝置。
 

        綜上所述,提高功率因數(shù)必然對(duì)國家的能源利用、企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起到促進(jìn)作用, 是保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量、電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)損耗以及安全運(yùn)行所不可缺少的條件 應(yīng)根據(jù)不同情況采取相應(yīng)措施來提高功率因數(shù),降低無功損耗,從而提高經(jīng)濟(jì)效益。

功率因素

        1、柴油發(fā)電機(jī)振蕩失步的特征
 

        1）定子電流超出正常值，電流表指針將激烈地撞擋。
 

        2）定子電壓表的指針將快速擺動(dòng)。
 

        3）有功功率表指針在表盤整個(gè)刻度盤上擺動(dòng)。
 

        4）轉(zhuǎn)子電流表指針在正常值附近快速擺動(dòng)。
 

        5）發(fā)電機(jī)發(fā)出鳴叫聲，且叫聲的變化與儀表指針的擺動(dòng)頻率相對(duì)應(yīng)。
 

       6）其他并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)的儀表也有相應(yīng)的擺動(dòng)
  

       2、發(fā)電機(jī)振蕩失步的時(shí)處理方法
 

       發(fā)電機(jī)振蕩失去同步時(shí)應(yīng)注意以下幾條：
 

       1）要通過增加勵(lì)磁電流來產(chǎn)生恢復(fù)同步的條件；
 

       2）要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整該機(jī)的負(fù)荷，以幫助恢復(fù)同步；
 

       3）當(dāng)整個(gè)電廠與系統(tǒng)失去同步時(shí)，該電廠的所有發(fā)電機(jī)都將發(fā)生振蕩，除設(shè)法增加每臺(tái)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流外，在無法恢復(fù)同步的情況下，為使發(fā)電機(jī)免遭持續(xù)電流的損害，應(yīng)按規(guī)程規(guī)定，在2分鐘后將電廠與系統(tǒng)解列。

功率因子

       功率因子表征著燈具輸出有功功率的能力。功率是能量的傳輸率的度量，在直流電路中它是電壓V和電流A的乘積。在交流系統(tǒng)里則要復(fù)雜些：即有部分交流電流在負(fù)載里循環(huán)不傳輸電能，它稱為電抗電流或諧波電流，它使視在功率( 電壓Volt乘電流Amps)大于實(shí)際功率。視在功率和實(shí)際功率的不等引出了功率因數(shù)，功率因數(shù)等于實(shí)際功率與視在功率的比值。所以交流系統(tǒng)里實(shí)際功率等于視在功率乘以功率因數(shù)。 即：功率因數(shù)=實(shí)際功率/視在功率。只有電加熱器和燈泡等線性負(fù)載的功率因素為1，許多設(shè)備的實(shí)際功率與視在功率的差值素很小，可以忽略不計(jì)，而像容性設(shè)備如燈具的這種差值則很大、很重要。美國PC Magazine 雜志的一項(xiàng)研究表明燈具的典型功率因數(shù)為0.65，即視在功率(VA)比實(shí)際功率(Watts)大50%!

視在功率

        視在功率：即交流電壓和交流電流的乘積。用公式表示為：S=UI。式中，S是額定輸出功率，單位是VA(伏安);U是額定輸出電壓，單位是V， 如220V、380V等;I是額定輸出電流，單位是A。視在功率包括兩部分：有功功率(P)和無功功率(Q)。有功功率是指直接做功的部分。比如使燈發(fā)亮、使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、使電子電路工作等。因?yàn)檫@個(gè)功率做功后都變成了熱量，可以直接被人們感覺到，所以有些人就產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)覺，即把有功功率當(dāng)成了視在功率，孰不知有功功率只是視在功率的一部分，用式表示：P=Scosθ=UIcosθ=UIF。式中，P是有功功率，單位是W(瓦);F=cosθ被稱為功率因子，而θ是在非線性負(fù)載時(shí)電壓電流不同相時(shí)的相位差。無功功率是儲(chǔ)藏在電路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：Q=Ssinθ=UIsinθ。式中，Q為無功功率，單位是var(乏)。

無功功率

        對(duì)于燈具和其它一切靠直流電壓工作的電子電路，離開無功功率是根本無法工作的。一般用戶都認(rèn)為燈具之類的設(shè)備只需要有功功率，而不需要無功功率。既然無功功率不做功，要它何用!于是他們當(dāng)然就認(rèn)為功率因子為1的燈具最好。因?yàn)樗芙o出最大輸出功率。然而，實(shí)際情況并非如此。
假如有一燈具，當(dāng)交流市電輸入后進(jìn)行整流，就得到脈動(dòng)直流電壓，若不將脈動(dòng)電壓進(jìn)行任何加工，就直接提供給燈具，毫無疑問，電路根本無法正常工作。雖然這時(shí)燈具的功率因子接近于1，可這又有何用呢。為了讓燈具電路能正常工作，必須向其提供平滑了的直流電壓。這個(gè)“平滑”工作必須由接在燈具整流器后面的濾波電容器來完成。這個(gè)濾波器就像一個(gè)水庫，電容器里面必須儲(chǔ)存足夠數(shù)量的電荷，在整流半波之間的空白時(shí)，使電路上的工作電壓仍不間斷，能保持正常電平。換句話說，即使在兩個(gè)脈動(dòng)半波之間無輸入電能時(shí)，Uc的電壓電平也無顯著的變化，這個(gè)功能是靠電容器內(nèi)的儲(chǔ)能來實(shí)現(xiàn)的，儲(chǔ)存在電容器內(nèi)的這部分能量就是無功功率。所以說，燈具是靠無功功率的支持，才能保證電路正確運(yùn)用有功功率實(shí)現(xiàn)正常使用的。因此可以說，燈具不但需要有功功率，也需要無功功率，兩者缺一不可。

家電

        常見家電功率因數(shù)
 

        有人測試了各種家用電器的功耗和功率因數(shù)，其結(jié)果如下：
 

        序號(hào) 名稱 設(shè)備容量(W) 功率因數(shù) 無功功率(var) 視在功率(VA)
 

        1 照明 200 0.90 96.86 222.22
 

        2 空調(diào) 3000 0.80 2250.00 3750.00
 

        3 電冰箱 150 0.60 200.00 250.00
 

        4 微波爐 1000 0.90 484.32 1111.11
 

        5 電熱水器 2000 1.00 0.00 2000.00
 

        6 電飯煲 1000 1.00 0.00 1000.00
 

        7 計(jì)算機(jī) 300 0.80 225.00 375.00
 

        8 打印機(jī) 250 0.80 187.50 312.50
 

        9 電視機(jī) 200 0.80 150.00 250.00
 

        10 洗衣機(jī) 200 0.60 266.67 333.33
 

        11 抽油煙機(jī) 50 0. 80 37.50 62.50
 

        12 音響 300 0.60 400.00 500.00
 

        13 飲水機(jī) 600 1.00 0.00 600.00
 

        14 衛(wèi)生設(shè)備 1000 1.00 0.00 1000.00
 

        15 保健設(shè)備 600 0.80 450.00 750.00
 

        16 錄像機(jī) 200 0.90 96.86 222.22
 

        17 DVD\VCD 100 0.90 48.43 111.11
 

        這些數(shù)據(jù)當(dāng)然僅供參考而已。

說明

        1. 凡是電熱電器功率因數(shù)都是等于1，因?yàn)樗鼈兌际请娮柝?fù)載。
 

        2. 凡是帶馬達(dá)的家用電器(大多數(shù)白色家電)都是感性負(fù)載。
 

        3. 凡是帶變壓器的家用電器(電視機(jī)、音響)也都是感性負(fù)載。
 

        4. 24小時(shí)連續(xù)工作的電冰箱是一個(gè)耗電很大、功率因數(shù)很低的感性負(fù)載。
 

        5. 其中的照明燈具因?yàn)橹饕?span id="eqnvnjr" class='hrefStyle'>白熾燈，所以功率因數(shù)才會(huì)接近1。[1]