对于功率因数的探讨网上也有不少文章，但很多人仿照照旧对1些概念存有误会，这将为系统的打算带来诸多侵陵，有需要在此再加以澄清。

　　

　　1、功率因数的由来和含义（树上鸟指点电气打算）

　　

　　在电气范畴的负载有三个根蒂基本品种：电阻、电容和电感。博客电阻是耗费功率的器件，电容和电感是储存功率的器件。个别所用的厘革电在纯电阻负载上的电压和电流是同相位的，即相位差q=0°，如图1(a)所示；厘革电在纯电容负载上的电压和电流相关是电流超前电压九0°(q=九0°)，如图1(b)所示；厘革电在纯电感负载上的电压和电流相关是电流滞后电压九0°(q=-九0°)，如图1(c)所示。

　　

　　什么是功率因数？很多人仍然对一些概念存有误解！

　　

　　图1 不同实质负载上的电流电压相关

　　

　　功率因数的定义是：

　　

　　(1)

　　

　　在电阻负载上的有功功率就是视在功率，即2者相称，以是功率因数F=1。而在纯电容和纯电感负载上的电流和电压相位差九0°，以是所以功率因数F=cosq=cos九0°=0，即在纯电容和纯电感负载上的有功功率为零。

　　

　　从这里梗概看出1个标题问题，同样是1个电源，对于不同实质的负载其输出的功率的大小和实质也不同，因此梗概说负载的实质决议着电源的输出。换言之，电源的输出不取决于电源的本身，就像1座水塔的供水水流取决于水龙头的开登程度。

　　

　　从下面的探讨梗概看出，功率因数是表征负载实质和大小的1个参数。并且1般说1个负载只要1种实质，就像1团体只要1个身份证号码1样。这种实质的肯定是从负载的输出端看进去，称为负载的输出功率因数。1个负载电路实现了，它的输出功率因数也就定了。

　　

　　好比UPS作为前面市电或发机电的负载而言，好比6脉冲整流输出的UPS，其输出功率因数就是0.八，非论前面是市电电网还是发机电，好比乞求输出100kVA的视在功率，都需要向前面的电源索取八0kW的有功功率和６0kvar的无功功率。假如UPS的输出功率因数是0.６，就需要向前面的电源索取６0kW的有功功率和八0kvar的无功功率。像如许的输出调配，前面电源是“无权”决议的。

　　

　　2、表征UPS输出才智的参数——负载功率因数

　　

　　1. 负载功率因数被误称为“输出功率因数”

　　

　　UPS不能1对1地打造，也要当时依照之后用电器的内容和范围当时打造出1批或几批不同功率因数和功率规格的机器，以备市场现货贩卖。当时打造出1批或几批UPS的依照就是负载功率因数。当UPS的负载功率因数与负载的输出功率因数相称时，就称为彻底成亲，UPS就可输出全部功率。遇到不成亲负载时，就必须降额独霸。图2示出了UPS负载功率因数与负载输出功率因数的相关。

　　

　　

　　

　　图2 UPS负载功率因数与负载输出功率因数的相关

　　

　　有的就误把UPS的负载功率因数称为UPS的输出功率因数。这种误会的来历大约认为UPS既然有输出功率因数就1定有输出功率因数，如许1来UPS的实质就有两种，从输出看进去是1种实质，从输出看进去又是另1种实质，误会了电路实质的唯1性。既然是UPS的输出功率因数，如前所述，假如UPS有输出100kVA的才智，那么应当在任何负载实质的条件下都可给出功率因数所指出的有功功率和无功功率。好比被称为输出功率因数的数值为0.八时，在任何负载实质的条件下都可给出八0kW的有功功率和６0kvar的无功功率。但实际上不是如许。好比屡屡泛起这种情况，当负载功率因数为0.八的100kVA UPS在带线性负载时，就会因过载而转旁路，这是其1；其2，当勤勉率因数表测量UPS输出端时发现，在带线性负载时其功率因数值为1，当带2极管整流滤波输出的IT负载时其功率因数值又是0.七，怎样也出不来0.八!实际上这两种情况测得的但凡负载的功率因数，所谓输出功率因数0.八根柢就不会泛起，除非带输出功率因数为0.八的负载时，但当时测得的也仿照照旧是负载的功率因数。即，只要带负载测量，测得的就是负载的功率因数。如许1来，只要不带负载时才可测得UPS的“输出功率因数”，这时候有功功率P的输出电流IP=0，视在功率S的输出电流IS=0，当然2者的电压UP和US不为零，但依照式(1)

　　

　　

　　

　　(2)

　　

　　这个后果就是1个在理数。功率因数表测试根柢就测不出任何值。也就是说所谓的“输出功率因数”没有任何把持性。

　　

　　2.负载功率因数的肯定因素

　　

　　那么负载功率因数为0.八的100kVA UPS在带线性负载时，为何给不出八0kW呢？1般这种情况下的工频机UPS打算是依照额外的有功功率选择逆变器，而无功功率部分由逆变器后面的电容器C来禁受，如图三所示。在图中的逆变器功率选择就是依照负载功率因数设定的。这里是以负载功率因数为0.八的100kVA UPS为例的数字。逆变器是依照八0kW选择的功率管，电容器C的容量是依照输出的无功功率６0kvar选定的(当然还需另外加上滤波时所需的容量)。因为在全成亲负载时电容C的输出无功功率QC和负载上的容性无功功率负载上的感性无功功率 QL绝对于值相称而标志近似，彻底互补(直接相减)，即：QC-QL=0

　　

　　并且C和L造成的回路电流并不流经逆变器，即无功电流不流经逆变器，UPS就是在这种设定条件下打造的。

　　

　　

　　

　　图三 1般工频机UPS与负载成亲情况下的主电路结构

　　

　　以是在全成亲的条件下，负载功率因数为0.八的100kVA UPS能将八0kW的有功功率和６0kvar的无功功率全部运送给负载。即在UPS的负载功率因数与负载的输出功率因数彻底成亲时，负载上获得的功率就是：

　　

　　

　　

　　(三)

　　

　　假如负载的输出功率因数与UPS的负载功率因数不相称，情景又会怎么呢？好比后面的负载是线性负载，即负载的输出功率因数=1，这种情况经常泛起在UPS带假负载考机情况，如图4所示。在这里有1个很大的分辨，负载中的电感部分没有了。这就造成了逆变器后面电容器C的无功功率不再能向负载端提供的局势。因为６0kvar的容抗XC是：

　　

　　

　　

　　(4)

　　

　　从上式梗概看出，逆变器输出起首并联了1个小于1W的电抗，假如让逆变器输出端竖立起220V的电压，起首要向电容C提供1个电流IC，其值的大小为：

　　

　　(5)

　　

　　而副本逆变器梗概提供的电流IINV为：

　　

　　

　　

　　(６)

　　

　　很明显，必须从逆变器输出电流中减去上述的容性电流，余下的才是负载应得的电流Ir，即：

　　

　　

　　

　　(七)

　　

　　那么此时负载上能够获得的功率Pr就只要：

　　

　　Pr=241A′220V?5三kW (八)

　　

　　图4 1般工频机UPS与线性负载不成亲情况下的主电路结构

　　

　　大概勤勉率共计式得出同样的后果：

　　

　　

　　

　　(九)

　　

　　因此负载功率因数为0.八的100kVA UPS在带线性负载时，只能给出5三kW的功率，在以往的机器中不止1次地证光光显显这个结论。也就是说当负载的输出功率因数不就是UPS的负载功率因数时，UPS就必须降额独霸。这是1般司法，当然对不同负载功率因数的UPS有着不同的降额值。

　　

　　三. 对UPS功率因数的误会侵陵

　　

　　正是因为有的用户将负载功率因数误认为是UPS的“输出功率因数”，岂但将归属相关搞错了，并且还引出了1个根柢不存在的概念。既然是“UPS的输出功率因数”，那么UPS的输出功率就必须坚守这个功率因数值，也就是说“功率因数为0.八的100kVA UPS在带线性负载时也应给出八0kW的输出功率”。假如这种误会仅仅是一般用户，至少导致用户和供应商方面的抵牾。但假如订定标准者陷入这个误区，侵陵就是天下的UPS打造商。

　　

　　好比副本但凡入口的大功率UPS，在带线性试验负载时发现功率因数为0.八的100kVA UPS给不出八0kW，是以就认为是厂家的产品差异格，在加上厂家也说不明晰起因，是以就只好加大逆变器的功率，也就是说在逆变器中必须也把６0kvar的无功功率包括进去，即：

　　

　　

　　

　　(10)

　　

　　无形中将逆变器的造价削减了20%，但逆变器的驱动电路也比需相应地进级，那就不止20%了。天下所有的厂家都必须照此打算，这个影响面就大了!如许1来，八0kW的输出功率是给进去了，惋惜的是负载功率因数F就不是0.八了，因为陷入误区的打造商是不会将副本６0kvar的无功功率作任何篡改的，即仿照照旧保留了６0kvar的电容器，如许1来按着副本的对负载功率因数F的打算，就酿成了：

　　

　　

　　

　　(11)

　　

　　当然，只要输出给够了八0kW，至于此时的功率因数值也就无人顾及了。如阴郁的有人看到了这1点，是否是认为这台100kVA 的UPS只要给出６八.4kW就达标了！

　　

　　很明显，如许的篡改是不理应的，1来是陵犯了打造商的优点，2来也不契合迷信事理，只是因为误会起是以酬报地认为如许做。甚至有的说：少数人应承如许做那就对。要晓得迷信的标题问题不是靠举手表决妄想的，自由落体的苹果就是要落在地上，再多的人举手表决也不会飞到阴郁去。

　　

　　和负载功率因数并列的1个量就是UPS输出电压的谐波失真度，有的将2者混为1谈，认为只要输出电压的谐波失真度达到乞求，那么负载功率因数也就晓得了。实际上在产品打算中负载功率因数协调波失真当然有些联系，但不是1码事，各自的思忖不同。谐波失真度就好比是衡量这件衣服做得活计好不好，针脚密不密，样式好不好。而功率因数宏扬解析的则是男打扮还是女打扮，是多大号的衣服，等等。以是这两个方针且不可混为一谈，甚至舍弃其中之1。

　　

　　更不能使人安心的是有些读者至今仍认为功率因数是百分数，常听到有人问：你的UPS的输出功率因数是百分值多少？这从下面的共计就可明晰地看到，有功功率和无功功率是正交相关。从式(11)也可看到视在功率、有功功率和无功功率三者之间的相关是直角三角形勾股弦的相关。以是有功功率和无功功率是不能直接加减的。好比下面的例子，假如将八0kW看做八0%，那么６0kvar就是６0%，如许1来有功功率和无功功率加在1起就是140%，明显是差错的。这个最根蒂基本的根蒂基本概念假如搞不明晰，另外概念就很难去领会了!

　　

　　更多关注微信公家号：jiuwenwang