一、什么是功率因數(shù)？

　　在工業(yè)企業(yè)中，電動(dòng)機(jī)、變壓器等用電設(shè)備都具有電感特性，它們工作時(shí)既要從電網(wǎng)吸收有功功率用于做功，還要從電網(wǎng)吸收無功功率建立磁場。功率因數(shù)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(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)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(shù)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(guān)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(jī)的功率因數(shù):表示本臺(tái)電機(jī)可以將電網(wǎng)中%的能量輸入給電機(jī)作為電機(jī)的輸入功率。

• 電機(jī)的效率=電機(jī)的輸出功率/電機(jī)的輸入功率；表示電機(jī)可以將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能力。

• 功率因數(shù)和效率之間沒有線性的關(guān)系，只是功率因數(shù)會(huì)影響電機(jī)的效率。比如在設(shè)計(jì)一臺(tái)電機(jī)時(shí)，電機(jī)的功率因數(shù)很小，電機(jī)的輸入電壓如380V是確定的會(huì)導(dǎo)致輸入電流變大，輸入電流變大會(huì)導(dǎo)致電機(jī)線圈發(fā)熱量增加，電機(jī)的效率會(huì)降低。

• 詳細(xì)的概念解釋：

• 有功功率又叫平均功率。交流電的瞬時(shí)功率不是一個(gè)恒定值，功率在一個(gè)周期內(nèi)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(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)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(jìn)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(nèi)，電壓與電流的乘積叫視在功率，以字母S或符號P。

• S表示，單位為千伏安（KVA）。

　　由此可知用電設(shè)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(dāng)電路中有功功率恒定時(shí)，無功需要量越大，其視在功率也就越大，而為滿足用電設(shè)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(shè)備和線路的損耗，浪費(fèi)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(zhì)量，為此，必須提高功率因數(shù)，才能減少無功損耗。

　　二、提高功率因數(shù)的措施

　　1）提高自然功率因數(shù)

　　一般來說，工礦企業(yè)無功功率中，異步電動(dòng)機(jī)要占60%以上，電力變壓器要占20%左右，因此，電力系統(tǒng)的自然功率因數(shù)是滯后且小于1的。要想提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，就要設(shè)法改善異步電動(dòng)機(jī)和電力變壓器運(yùn)行工況，以利于提高自然功率因數(shù)。提高自然功率因數(shù)的措施主要有以下幾種：

　　①合理選用異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載(功率)時(shí)的功率因數(shù)為0.85~0.9，而在空載時(shí)的功率因數(shù)僅為0.2~0.3。空載或輕載時(shí)的效率肯定也要降低。因此，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特性和運(yùn)行工況，合理選擇異步電動(dòng)機(jī)的容量，使其在高效率、高功率因數(shù)范圍內(nèi)工作。

　　工礦企業(yè)中異步電動(dòng)機(jī)使用數(shù)量很多，而且在選擇時(shí)總希望電動(dòng)機(jī)有較大的裕量，很多情況下形成了 “大馬拉小車” 的現(xiàn)象。這是造成工業(yè)企業(yè)功率因數(shù)低的重要原因之一。可以對負(fù)荷不足的異步電動(dòng)機(jī)，用鉗形電流表測量電流或利用測繪負(fù)荷曲線的方法確定適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)容量，而后以小容量電動(dòng)機(jī)代替之。用小容量電動(dòng)機(jī)代替負(fù)荷不足的大容量電動(dòng)機(jī)，一般可使功率因數(shù)提高20%左右；一般電動(dòng)機(jī)負(fù)荷高于70%左右時(shí)可以不換，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷低于40%時(shí)，應(yīng)對節(jié)能效果進(jìn)行考核后合理更換。

　　② 輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)降壓運(yùn)行。輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)降壓運(yùn)行可以降低其無功功率的需要量，從而提高了供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。當(dāng)然，降壓運(yùn)行也使電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩減小，這一點(diǎn)必須充分考慮到。一般認(rèn)為，電動(dòng)機(jī)負(fù)荷系數(shù)在0.45以下時(shí)。可將正常運(yùn)行時(shí)為△接線的電動(dòng)機(jī)改為Y形接線更為合理，從而使功率因數(shù)及效率都會(huì)有所提高。

　　③電力變壓器的合理運(yùn)行。電力變壓器不宜輕載運(yùn)行，因?yàn)樽儔浩饕淮蝹?cè)的功率因數(shù)不僅與負(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)行時(shí)，一次側(cè)的功率因數(shù)僅比二次側(cè)低3%~5%；若變壓器輕載運(yùn)行，當(dāng)負(fù)荷率小于0.6時(shí)，一次側(cè)的功率因數(shù)將顯著下降，可達(dá)11%~18%。所以，電力變壓器在負(fù)荷率0.6以上運(yùn)行時(shí)才較為經(jīng)濟(jì)，一般在75%~80%比較合適。為了充分利用設(shè)備和提高功率因數(shù)，電力變壓器不作輕載運(yùn)行。變壓器負(fù)荷率小于30%時(shí)，應(yīng)更換容量較小的變壓器。

　　④ 合理安排和調(diào)整工藝流程。合理安排和調(diào)整工藝流程，以改變電動(dòng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀況，限制電焊機(jī)和機(jī)床電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)轉(zhuǎn)，即采用空載自動(dòng)延時(shí)斷電裝置。

　　⑤ 異步電動(dòng)機(jī)同步化運(yùn)行。對于負(fù)荷率不大于0.7及最大負(fù)荷不大于90%的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，必要時(shí)使其同步化運(yùn)行，即當(dāng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)完畢后，向轉(zhuǎn)子三相繞組輸入直流勵(lì)磁，即產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩把異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入同步運(yùn)行，其運(yùn)行狀態(tài)與同步電動(dòng)機(jī)相似，在勵(lì)磁過剩的情況下，電動(dòng)機(jī)可向電網(wǎng)輸送無功功率，從而達(dá)到提高功率因數(shù)的目的。

　　2）提高功率因數(shù)的補(bǔ)償法

　　所謂補(bǔ)償法，就是采用無功功率的設(shè)備來補(bǔ)償用電設(shè)備所需的無功功率，以提高功率因數(shù)。采用補(bǔ)償法，無疑需要增添補(bǔ)償設(shè)備。所以從整體來看，應(yīng)首先采用提高自然功率因數(shù)的方法，但當(dāng)功率因數(shù)達(dá)不到供電部門或設(shè)計(jì)規(guī)范要求時(shí)，則需采用專門的補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償。常用的補(bǔ)償無功功率方法有：采用并聯(lián)電容器，選用同步電動(dòng)機(jī)，采用同步調(diào)相機(jī)等。