電機的功率因數

電網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，又叫力率。功率因數是反映電力用戶用電設備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指標。
    cosφ——功率因數；
    P——有功功率，kW；
    Q——無功功率,kVar；
    S——視在功率,kV。A；
    U——用電設備的額定電壓,V；
    I——用電設備的運行電流,A。
    功率因數分為自然功率因數、瞬時功率因數和加權平均功率因數。
    （1）自然功率因數：是指用電設備沒有安裝無功補償設備時的功率因數，或者說用電設備本身所具有的功率因數。自然功率因數的高低主要取決于用電設備的負荷性質，電阻性負荷（白熾燈、電阻爐）的功率因數較高，等于1，而電感性負荷（電動機、電焊機）的功率因數比較低，都小于1。
    （2）瞬時功率因數：是指在某一瞬間由功率因數表讀出的功率因數。瞬時功率因數是隨著用電設備的類型、負荷的大小和電壓的高低而時刻在變化。
    （3）加權平均功率因數：是指在一定時間段內功率因數的平均值.
    提高功率因數的方法有兩種，一種是改善自然功率因數，另一種是安裝人工補償裝置。
功率因數是交流電路的重要技術數據之一。功率因數的高低，對于電氣設備的利用率和分析、研究電能消耗等問題都有十分重要的意義。 
    所謂功率因數，是指任意二端網絡（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 。在二端網絡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，還與功率因數有關。而功率因數的大小，取決于電路中負載的性質。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zui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，功率因數都為0。對于一般性負載的電路，功率因數就介于0與1之間。
    一般來說，在二端網絡中，提高用電器的功率因數有兩方面的意義，一是可以減小輸電線路上的功率損失；二是可以充分發揮電力設備（如發電機、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部的電壓損失。因此，提高用電器的功率因數，可以減小輸電電流，進而減小了輸電線路上的功率損失。