前言：在本學(xué)期剛開始學(xué)習(xí)基本電路理論時(shí),，我就感到這門學(xué)科是我進(jìn)入大學(xué)以來所學(xué)習(xí)的最接近于實(shí)際的一門學(xué)科，在后來的學(xué)習(xí)中,，我的這個(gè)想法一直未改變,。故在學(xué)期末，當(dāng)?shù)弥獙懸黄A(chǔ)電路論文時(shí),，我特意選取了“功率因數(shù)”這一最接近實(shí)際的話題進(jìn)行討論,。

其中，我從網(wǎng)絡(luò)的電工論壇上請教過許多關(guān)于功率因數(shù)的問題,，并得到了一些較為專業(yè)和貼近實(shí)際的回答,，感覺自己豐富了許多并引用于本論文中，使自己的論文能夠從一種貼近實(shí)際的角度出發(fā),，表述對功率因數(shù)的一些相關(guān)觀點(diǎn),。

一．             功率因數(shù)的定義

在電力系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)及其它帶有線圈（繞組）的設(shè)備很多,，這類設(shè)備除了從電源取得一部分電功率作有功用外,，還將耗用一部分電功率用來建立線圈磁場,。這就額外地加在了電源的負(fù)坦，功率因數(shù)cos?(也稱力率）就是反映總電功率中有功功率所占的比例大小,。

理論公式上,，有功功率表達(dá)式中的P=U*I*cos?中的cos?為功率因數(shù)，功率因數(shù)小于或等于1,，功率因數(shù)的大小說明電源被利用程度,，它的高低決定月電路端電壓和電流之間的相位差。cos? 小于1 電路中就發(fā)生能量互換出現(xiàn)無功功率Q=UIsin?,。

所以在計(jì)算過程中,，可通過cos?=P/S ，tg?=P/Q（其中：P稱為有功功率（KW）,，Q稱無功功率（Kvar),，S=U*I稱為視在功率（KVA)），在實(shí)際中,，可用電量值代替相應(yīng)的功率,。

二．             提高功率因數(shù)的實(shí)際意義

1． 對于電力系統(tǒng)中的供電部分，提供電能的發(fā)電機(jī)是按要求的額定電壓和額定電流設(shè)計(jì)的,，發(fā)電機(jī)長期運(yùn)行中,，電壓和電流都不能超過額定值，否則會(huì)縮短其使用壽命,，甚至損壞發(fā)電機(jī),。由于發(fā)電機(jī)是通過額定電流與額定電壓之積定額的，這意味著當(dāng)其接入負(fù)載為電阻時(shí),，理論上發(fā)電機(jī)得到完全的利用,，因?yàn)镻=U*I*cos?中的cos?=1；但是當(dāng)負(fù)載為干性或容性時(shí),，cos?<1,發(fā)電機(jī)就得不到充分利用,。為了最大程度利用發(fā)電機(jī)的容量，就必須提高其功率因數(shù),。

2． 對于電力系統(tǒng)中的輸電部分,，輸電線上的損耗：Pl=RI*I，負(fù)載吸收的平均功率：P.=V*I*cos? ,，因?yàn)镮=P./V/ cos?，所以Pl=R*P./V/cos?（V是負(fù)載端電壓的有效值）,。              由以上式可以看出,，在V和P都不變的情況下，提高功率因數(shù)cos?會(huì)降低輸電線上的功率損耗,！

在實(shí)際中,，提高功率因數(shù)意味著：

1) 提高用電質(zhì)量,，改善設(shè)備運(yùn)行條件，可保證設(shè)備在正常條件下工作,，這就有利于安全生產(chǎn),。

2) 可節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本,，減少企業(yè)的電費(fèi)開支,。例如：當(dāng)cos?=0.5時(shí)的損耗是cos?=1時(shí)的4倍。

3) 能提高企業(yè)用電設(shè)備的利用率,，充分發(fā)揮企業(yè)的設(shè)備潛力,。

4) 可減少線路的功率損失，提高電網(wǎng)輸電效率,。

5) 因發(fā)電機(jī)的發(fā)電容量的限定,，故提高cos?也就使發(fā)電機(jī)能多出有功功率。

在實(shí)際用電過程中,，提高負(fù)載的功率因數(shù)是最有效地提高電力資源利用率的方式,。

在現(xiàn)今可用資源接近匱乏的情況下，除了盡快開發(fā)新能源外,，更好利用現(xiàn)有資源是我們解決燃眉之急的唯一辦法,。而對于目前人類所大量使用和無比依賴的電能使用，功率因數(shù)將是重中之重,。

三．             提高負(fù)載因數(shù)的幾種方法

   可分為提高自然功率因數(shù)和采用人工補(bǔ)嘗兩種方法：

    提高自然因數(shù)的方法：

1). 恰當(dāng)選擇電動(dòng)機(jī)容量,，減少電動(dòng)機(jī)無功消耗，防止“大馬拉小車”,。

2). 對平均負(fù)荷小于其額定容量40%左右的輕載電動(dòng)機(jī),，可將線圈改為三角形接法（或自動(dòng)轉(zhuǎn)換）。

3). 避免電機(jī)或設(shè)備空載運(yùn)行,。

4). 合理配置變壓器,，恰當(dāng)?shù)剡x擇其容量。

5). 調(diào)整生產(chǎn)班次,，均衡用電負(fù)荷,，提高用電負(fù)荷率。

6). 改善配電線路布局,，避免曲折迂回等,。

人工補(bǔ)償法：

實(shí)際中可使用電路電容器或調(diào)相機(jī)，

在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器的方法可用電容器的無功功率來補(bǔ)償感性負(fù)載的無功功率,，從而減少甚至消除感性負(fù)載于電源之間原有的能量交換,。

在交流電路中，純電阻電路,，負(fù)載中的電流與電壓同相位,，純電感負(fù)載中的電流滯后于電壓90o,，而純電容的電流則超前于電壓90o，電容中的電流與電感中的電流相差180o,，能相互抵消,。

電力系統(tǒng)中的負(fù)載大部分是感性的，因此總電流將滯后電壓一個(gè)角度,，如圖1所示,，將并聯(lián)電容器與負(fù)載并聯(lián)，則電容器的電流將抵消一部分電感電流,，從而使總電流減小,，功率因數(shù)將提高。

并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方法又可分為：

1．   個(gè)別補(bǔ)償。即在用電設(shè)備附近按其本身無功功率的需要量裝設(shè)電容器組,，與用電設(shè)備同時(shí)投入運(yùn)行和斷開,，也就是再實(shí)際中將電容器直接接在用電設(shè)備附近。

適合用于低壓網(wǎng)絡(luò),，優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)嘗效果好,，缺點(diǎn)是電容器利用率低。

2．   分組補(bǔ)償,。即將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所各分路出線上,，它可與工廠部分負(fù)荷的變動(dòng)同時(shí)投入或切除，也就是再實(shí)際中將電容器分別安裝在各車間配電盤的母線上,。

優(yōu)點(diǎn)是電容器利用率較高且補(bǔ)嘗效果也較理想（比較折中）,。

3．   集中補(bǔ)償。即把電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線 上,。在實(shí)際中會(huì)將電容器接在變電所的高壓或低壓母線上,，電容器組的容量按配電所的總無功負(fù)荷來選擇。

優(yōu)點(diǎn):是電容器利用率高,，能減少電網(wǎng)和用戶變壓器及供電線路的無功負(fù)荷,。缺點(diǎn):不能減少用戶內(nèi)部配電網(wǎng)絡(luò)的無功負(fù)荷。

實(shí)際中上述方法可同時(shí)使用,。對較大容量機(jī)組進(jìn)行就地?zé)o功補(bǔ)嘗,。

四．             功率因數(shù)在我們身邊所產(chǎn)生的一些有趣問題

1．    關(guān)于在網(wǎng)上經(jīng)常看到的“功率因數(shù)超前”問題,，一直感到困惑,，我起初以為是負(fù)載的電流與電壓之間的超前關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)并不是只這個(gè)。正確的解釋是：電機(jī)并入電容,產(chǎn)生容性無功Qc,可以補(bǔ)償感性無功,。當(dāng)QL=Qc時(shí)，功率因數(shù)COSΦ=W/S=1（S表示視在功率）,，即從電力系統(tǒng)吸收的無功功率等于0,。當(dāng)Qc>QL時(shí)就是功率因數(shù)超前。

這樣,，在實(shí)際中,，就會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：白天，用電多,，QL大,，電壓低，Qc一般不夠,；而晚上用電少,，系統(tǒng)負(fù)荷小，電壓高,，用戶補(bǔ)償電容如不切掉,，Qc>QL即前面所說“功率因數(shù)超前”，無功外送,，電壓就“高上加高”,，對整個(gè)電網(wǎng)會(huì)有損害，所以見到網(wǎng)上總是有人在說“不能讓功率因數(shù)超前”,。也就是說“超前”就是“過補(bǔ)償”,，也就是其實(shí)白天你要超前沒人管，系統(tǒng)正需要,，而晚上這樣的話,，電工就要“挨罰”了。

“超前”帶來另一個(gè)問題是：就某段電路來說功率因數(shù)超前或滯后都會(huì)使有功功率相同的情況下而增加電流,，從而增加了輸電線路的損耗,，而功率因數(shù)超前又有一定的助磁作用而可能使變壓器輸出電壓升高，那樣說,，“超前”還是有害的,。

2．    由上面的“補(bǔ)償”引發(fā)的問題，讓我了解到了《電力法》不像我過去想的那樣簡單,。過去以為這個(gè)法律僅僅是針對那些偷電的,，其實(shí)不然，它涉及到的情況復(fù)雜的多,，比如：“超前”表示過補(bǔ)償,，這是在幫供電局的忙，給供電系統(tǒng)補(bǔ)償電容，然而過補(bǔ)償反而會(huì)使讓供電局處罰相關(guān)責(zé)任人,，這是有法可依的,。《電力法》可以說是一門相當(dāng)專業(yè),、極為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆伞?/p>

3．    過去一直不明白電腦所用的UPS后所標(biāo)明的功率因數(shù)的意義,，當(dāng)然UPS不是存儲(chǔ)能源越高越好，那還涉及到它的功率因數(shù),，其實(shí)在當(dāng)今,，功率因數(shù)才是最關(guān)鍵的。其實(shí)寢室在用的應(yīng)急燈涉及到了功率因數(shù),，但包裝上并未說明,。

4．    好多電器都涉及到功率因數(shù)的問題，比如電冰箱,，它的功率因數(shù)高固然好,，但那并不意味著它一定省電，因?yàn)檫€得考慮輸入的電在其它方面的損耗,，比如電能轉(zhuǎn)化為其它無用的形式的功的數(shù)量,。

五．             小結(jié)

在寫此論文過程中，讓我了解了很多知識(shí),，并讓我搞懂了本來很多并不清除的問題,，對我的幫助很大。同時(shí),，在各種實(shí)例中,，我也充分感到了電路理論的重要性和復(fù)雜性，我深感學(xué)好它的重要性,。

由于本人才疏學(xué)淺,，故本論文中，可能會(huì)出現(xiàn)一些不當(dāng)之處,，我將非常感謝老師的指出,。

在寫作本論文時(shí)，我主要參考到了來自基本電路理論教材和實(shí)驗(yàn)教材以及網(wǎng)上電工論壇和浙江電力網(wǎng)站的相關(guān)內(nèi)容,。