功率因數(shù) = 有功功率 / 視在功率
視在功率 = 有功功率 + 無功功率
有功功率是真正用到的功率,無功功率是存儲在感性負載中,并沒有被真正使用到的功率。
在同樣的有功功率條件下,功率因數(shù)越大,所需視在功率越小,電流也就越小。
異步電動機的功率因數(shù)是衡量在異步電動機輸入的視在功率(即容量等于三倍相電流與相電壓的乘積)中,真正消耗的有功功率所占比重的大小,其值為輸入的有功功率p1與視在功率s之比,用來表示。電動機在運行中,功率因數(shù)是變化的,其變化大小與負載大小有關(guān),電動機空載運行時,定子繞組的電流基本上是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的無功電流分量,有功電流分量很小。此時,功率因數(shù)很低,約為0.2左右,當(dāng)電動機帶上負載運行時,要輸出機械功率,定子繞組電流中的有功電流分量增加,功率因數(shù)也隨之提高。當(dāng)電動機在額定負載下運行時,功率因數(shù)達到最大值,一般約為0.70.9。因此,電動機應(yīng)避免空載運行,防止“大馬拉小車”現(xiàn)象。
電動機的功率因數(shù):
電網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器等,屬于既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差,通常用相位角φ的余弦cosφ來表示。cosφ稱為功率因數(shù),又叫力率。功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指標(biāo)。
cosφ——功率因數(shù);
p——有功功率,kw;
q——無功功率,kvar;
s——視在功率,kv。a;
u——用電設(shè)備的額定電壓,v;
i——用電設(shè)備的運行電流,a。
功率因數(shù)分為自然功率因數(shù)、瞬時功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)。
(1)自然功率因數(shù):是指用電設(shè)備沒有安裝無功補償設(shè)備時的功率因數(shù),或者說用電設(shè)備本身所具有的功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的高低主要取決于用電設(shè)備的負荷性質(zhì),電阻性負荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數(shù)較高,等于1,而電感性負荷(電動機、電焊機)的功率因數(shù)比較低,都小于1。
(2)瞬時功率因數(shù):是指在某一瞬間由功率因數(shù)表讀出的功率因數(shù)。瞬時功率因數(shù)是隨著用電設(shè)備的類型、負荷的大小和電壓的高低而時刻在變化。
(3)加權(quán)平均功率因數(shù):是指在一定時間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值.
提高功率因數(shù)的方法有兩種,一種是改善自然功率因數(shù),另一種是安裝人工補償裝置。
功率因數(shù)是交流電路的重要技術(shù)數(shù)據(jù)之一。功率因數(shù)的高低,對于電氣設(shè)備的利用率和分析、研究電能消耗等問題都有十分重要的意義。
所謂功率因數(shù),是指任意二端網(wǎng)絡(luò)(與外界有二個接點的電路)兩端電壓u與其中電流i之間的位相差的余弦 。在二端網(wǎng)絡(luò)中消耗的功率是指平均功率,也稱為有功功率, 電路中消耗的功率p,不僅取決于電壓v與電流i的大小,還與功率因數(shù)有關(guān)。而功率因數(shù)的大小,取決于電路中負載的性質(zhì)。對于電阻性負載,其電壓與電流的位相差為0,因此,電路的功率因數(shù)最大();而純電感電路,電壓與電流的位相差為π/2,并且是電壓超前電流;在純電容電路中,電壓與電流的位相差則為-(π/2),即電流超前電壓。在后兩種電路中,功率因數(shù)都為0。對于一般性負載的電路,功率因數(shù)就介于0與1之間。
一般來說,在二端網(wǎng)絡(luò)中,提高用電器的功率因數(shù)有兩方面的意義,一是可以減小輸電線路上的功率損失;二是可以充分發(fā)揮電力設(shè)備(如發(fā)電機、變壓器等)的潛力。因為用電器總是在一定電壓u和一定有功功率p的條件下工作。
可知,功率因數(shù)過低,就要用較大的電流來保障用電器正常工作,與此同時輸電線路上輸電電流增大,從而導(dǎo)致線路上焦耳熱損耗增大。另外,在輸電線路的電阻上及電源的內(nèi)組上的電壓降,都與用電器中的電流成正比,增大電流必然增大在輸電線路和電源內(nèi)部的電壓損失。因此,提高用電器的功率因數(shù),可以減小輸電電流,進而減小了輸電線路上的功率損失。