功率因数分析大全（功率因数的计算公式，功率因数对照表，功率因数和无功率比值分析）

  功率因数，是用来衡量用电设备（包括：广义的用电设备，如：电网的变压器、传输线路，等等）的用电效率的数据。

  功率因数（Power Factor）的大小与电路的负荷性质有关， 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大， 以此来降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。

  在交流电路中，电压与电流之间的相位差（Φ）的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S.

  功率因数（cosΦ=P/S）低的最终的原因是电感性负载的存在。例如，生产中最常见的交流异步电动机在额定负载时的功率因数一般为0.7--0.9，如果在轻载时其功率因数就更低。其它设备如工频炉、电焊变压器以及日光灯等，负载的功率因数也都是较低的。从功率三角形及其相互关系式中显而易见，在视在功率不变的情况下，功率因数越低（ 角越大），有功功率就越小，同时无功功率却越大。这种使供电设备的容量不能得到充分的利用，例如容量为1000kVA的变压器，如果cos =1，即能送出1000kW的有功功率；而在cos =0.7时，则只能送出700kW的有功功率。功率因数低不但降低了供电设备的有效输出，而且加大了供电设备及线路中的损耗，因此，一定要采取并联电容器等补偿无功功率的措施，以提高功率因数。

  功率因数既然表示了总功率中有功功率所占的比例，显然在任何情况下功率因数都不可能大于1。由功率三角形可见，当 =0°即交流电路中电压与电流同相位时，有功功率等于视在功率。这时cos 的值最大，即cos =1，当电路中只有纯阻性负载，或电路中感抗与容抗相等时，才会出现这样一种情况。

  感性电路中电流的相位总是滞后于电压，此时0°《 《90°，此时称电路中有“滞后”的cos ；而容性电路中电流的相位总是超前于电压，这时-90°《 《0°，称电路中有“超前”的cos 。

  增减比是罚款比例，正时罚，负时奖。 在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为： cosφ=P/S=P/√（P²+Q²） P为有功功率，Q为无功功率。

  电能由电压和电流两者提供，即S=UI。在实际供电中，就好比两个人进行协作，若协作没有偏差时，电能可向外供出，当两个人又差别时，如电流超前或电流滞后，则供电的效率将降低，差别的大小就是电压和电流之间的相角差，反应到效率则用相角差的余弦即功率因素表示。有功功率就是有效的能量输出，无功功率则是无效的能量输出（无用功）。他们之间的数学关系是：

  （与外界有二个接点的电路）两端电压U与其中电流I之间的位相差的余弦 。在二端网络中消耗的功率是指平均功率，也称为有功功率，它等于

  由此能够准确的看出，电路中消耗的功率P，不仅取决于电压V与电流I的大小，还与功率因数有关。而功率因数的大小，取决于电路中负载的性质。对于电阻性负载，其电压与电流的位相差为0，因此，电路的功率因数最大（

  ）；而纯电感电路，电压与电流的位相差为π／2，并且是电压超前电流；在纯电路中，电压与电流的位相差则为－（π／2），即电流超前电压。在后两种电路中，功率因数都为0。对于一般性负载的电路，功率因数就介于0与1之间。

  一般来说，在二端网络中，提高用电器的功率因数有两方面的意义，一是能减小输电线路上的功率损失；二是可以充分的发挥电力设备（如发电机、变压器等）的潜力。因为用电器总是在一定电压U和一定有功功率P的条件下工作，由公式： 可知，功率因数过低，就要用较大的电流来保障用电器正常工作，与此同时输电线路上输电电流增大，因此导致线路上焦耳热损耗增大。另外，在输电线路的电阻上及电源的内组上的电压降，都与用电器中的电流成正比，增大电流必然增大在输电线路和电源内部的电压损失。因此，提高用电器的功率因数，能减小输电电流，进而减小了输电线路上的功率损失。

  功率因数表示一个负荷所需要的有功功率和视在功率的比值。即COS￠=P/S

  平常我们说的系统的功率因数是整个电力系统有功功率和视在功率的比值，电路的功率因数、线路的功率因数、电机的功率因数等也相同。

  在交流电路中，功率因数定义为有功功率与视在功率的比值，即 COS∮＝P/S，在正弦电路中，功率因数由电压与电流之间的相位差（∮）角决定，用COS∮表示，在数值上等于有功功率和视在功率之比，或电阻与阻抗之比。 在此情况下，单相正弦电路中，功率因数有明确的物理意义，它就是电压和电流之间的相角差的余弦值。

  在三相对称正弦电路中，各相的视在功率、功率因数均相同，三相对称正弦电路的总视在功率等于各相视在功率之和，三相对称电路的功率因数等于单相功率因数，因此三相对称电路的总视在功率、功率因数也都有明确的物理意义，三相总视在功率等于各相电压电流有效值的乘积之和，三相功率因数就是等于单相功率因数。

  功率因数较低的负荷工作时需要较多的无功功率。譬如电灯、电炉的功率因数COS￠=1，说明它们吸消耗有功功率，异步电动机的功率因数比较低，一般在0.7—0.85左右，说明它们需要少数的无功功率。电动机输出功率很低时，所消耗的有功功率减少，但是所需要的无功功率基本不变，所以无功功率所占比例增大，电动机的COS￠就更低，甚至低于0.5。

  因此，对于发电厂来说，就必须在输出有功功率的同时，也输出无功功率，在输出的总功率中，有功功率和无功功率各占多少，不是决定于发电机，而是取决于负荷的需要，即取决于负荷的功率因数。如果功率因数过低，就表示在输出功率中，无功功率的比例很大，这对于电力系统的运行是很不利的。

  功率因数过低，电源设备的容量就不能充分的利用。我们大家都知道，电动机与变压器在运行时不能超过额定电压和额定电流，在相同的变压器端电压和输出电流的情况下，负荷的功率因数越低，变压器能输出的有功功率就越少，电动机也一样。

  负荷的功率因数越低，在保证变压器的输出电流不超过额定电流时，能够输出的有功功率就越少。也就是说，有相当大的一部分功率在电源和负载之间送过来又送回去，变压器必须供给负荷所需要的这一部分功率，但是又不能做有用功。也就是变压器不能充分利用。

  功率因数过低，在线路上将引起较大的电压降落的功率损失。在线路上输送的有功功率一定时，功率因数越低，说明线路上的无功功率越大，因而通过线路的电流越大。由于线路具有一定的阻抗，能量在线路上送过来又送回去，当然会造成损失，电流越大，线路的压降和功率损失就越大。线路的电压降落增大，会使负载的电压降低，而影响负载的正常工作。例如电动机的转速会降低，。线路功率损失增加，就会造成电能的浪费。

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