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什么是功率因數？

在工業企業中，電動機、變壓器等用電設備都具有電感特性，它們工作時既要從電網吸收有功功率用于做功，還要從電網吸收無功功率建立磁場。功率因數cosΦ就是反映總電功率中有功功率所占的比例大小，即有功功率與視在功率的比值，是衡量電氣設備效率高低的一個系數。功率因數越接近于1，說明其消耗的無功電量越少，電力有效利用程度越高；相反，功率因數越低，則消耗的無功電量越多，電力沒有得到充分有效的利用。

有功功率P、無功功率Q與視在功率S的關系如下所示 ↓

? Q=無功功率，P=有功功率，S=全功率（也稱為視在功率）
? 電機的功率因數：表示本臺電機可以將電網中%的能量輸入給電機作為電機的輸入功率。
? 電機的效率=電機的輸出功率/電機的輸入功率，表示電機可以將電能轉換為機械能的能力。
? 功率因數和效率之間沒有線性的關系，只是功率因數會影響電機的效率。比如在設計一臺電機時，電機的功率因數很小，電機的輸入電壓如380V是確定的會導致輸入電流變大，輸入電流變大會導致電機線圈發熱量增加，電機的效率會降低。
詳細的概念解釋：
? 有功功率又叫平均功率。交流電的瞬時功率不是一個恒定值，功率在一個周期內的平均值叫做有功功率，它是指在電路中電阻部分所消耗的功率，對電動機來說是指它的出力，以字母P表示。單位一般叫做千瓦（KW）
? 無功功率：在具有電感（或電容）的電路里，電感（或電容）在半周期的時間里把電源的能量變成磁場（或電場）的能量貯存起來，在另外半周期的時間里又把貯存的磁場（或電場）能量送還給電源。它們只是與電源進行能量交換，并沒有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的振幅值叫做無功功率，以字母Q表示，單位干乏（kvar即無功千伏安或無效千伏安）。
? 視在功率：在具有電阻和電抗的電路內，電壓與電流的乘積叫視在功率，以字母S或符號P表示，單位為千伏安（KVA）。
由此可知用電設備的有功功率不僅隨電壓與電流的大小變化，而且也隨電壓與電流之間的相位差而變化。當電路中有功功率恒定時，無功需要量越大，其視在功率也就越大，而為滿足用電設備的需要，勢必要增大變壓器及線路的容量。這樣不僅增加了投資，而且增大了設備和線路的損耗，浪費了電力。另外無功功率需要量的增大，還使變壓器及線路的電壓損失增大，劣化電能質量，為此，必須提高功率因數，才能減少無功損耗。

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提高功率因數的措施

? 提高自然功率因數
一般來說，工礦企業無功功率中，異步電動機要占60%以上，電力變壓器要占20%左右，因此，電力系統的自然功率因數是滯后且小于1的。要想提高系統的功率因數，就要設法改善異步電動機和電力變壓器運行工況，以利于提高自然功率因數。提高自然功率因數的措施主要有以下幾種：
①合理選用異步電動機。異步電動機在額定負載(功率)時的功率因數為0.85~0.9，而在空載時的功率因數僅為0.2~0.3。空載或輕載時的效率肯定也要降低。因此，應根據負荷特性和運行工況，合理選擇異步電動機的容量，使其在高效率、高功率因數范圍內工作。
工礦企業中異步電動機使用數量很多，而且在選擇時總希望電動機有較大的裕量，很多情況下形成了 “大馬拉小車” 的現象。這是造成工業企業功率因數低的重要原因之一。可以對負荷不足的異步電動機，用鉗形電流表測量電流或利用測繪負荷曲線的方法確定適當的電動機容量，而后以小容量電動機代替之。用小容量電動機代替負荷不足的大容量電動機，一般可使功率因數提高20%左右；一般電動機負荷高于70%左右時可以不換，當電動機負荷低于40%時，應對節能效果進行考核后合理更換。

② 輕負荷電動機降壓運行。輕負荷電動機降壓運行可以降低其無功功率的需要量，從而提高了供電系統的功率因數。當然，降壓運行也使電動機的輸出轉矩減小，這一點必須充分考慮到。一般認為，電動機負荷系數在0.45以下時。可將正常運行時為△接線的電動機改為Y形接線更為合理，從而使功率因數及效率都會有所提高。
③電力變壓器的合理運行。電力變壓器不宜輕載運行，因為變壓器一次側的功率因數不僅與負荷的功率因數有關，而且與負荷率有關。若變壓器滿載運行時，一次側的功率因數僅比二次側低3%~5%；若變壓器輕載運行，當負荷率小于0.6時，一次側的功率因數將顯著下降，可達11%~18%。所以，電力變壓器在負荷率0.6以上運行時才較為經濟，一般在75%~80%比較合適。為了充分利用設備和提高功率因數，電力變壓器不作輕載運行。變壓器負荷率小于30%時，應更換容量較小的變壓器。
④合理安排和調整工藝流程。合理安排和調整工藝流程，以改變電動機設備的運行狀況，限制電焊機和機床電動機的空載運轉，即采用空載自動延時斷電裝置。
⑤ 異步電動機同步化運行。對于負荷率不大于0.7及Zui大負荷不大于90%的繞線式異步電動機，必要時使其同步化運行，即當繞線式異步電動機在啟動完畢后，向轉子三相繞組輸入直流勵磁，即產生轉矩把異步電動機轉入同步運行，其運行狀態與同步電動機相似，在勵磁過剩的情況下，電動機可向電網輸送無功功率，從而達到提高功率因數的目的。
? 提高功率因數的補償法
所謂補償法，就是采用無功功率的設備來補償用電設備所需的無功功率，以提高功率因數。采用補償法，無疑需要增添補償設備。所以從整體來看，應首先采用提高自然功率因數的方法，但當功率因數達不到供電部門或設計規范要求時，則需采用專門的補償設備進行補償。常用的補償無功功率方法有：采用并聯電容器，選用同步電動機，采用同步調相機等。