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功率因數到底是什麼?它是怎麼來的?

功率因數,它是在電力系統中經常用到的一個係數,是專門用來衡量和測量電力裝置效率高低的。這個因數的大小和電路的負荷性質相關聯。打個比方,就像白熾燈泡、電阻爐等的電阻負荷功率因數為1。通常來說,只要是具有電感性負載的電路功率因數都基本不大於1。

當功率因數較低時,無功功率就會變大,這樣一來就將裝置的利用率降低了,從而增加了線路供電損失。那麼,功率因數到底是什麼呢?它又是怎麼來的呢?

在電氣領域的負載有三個基本品種:電阻、電容和電感。

我們知道,電阻是消耗功率的器件,電容可以儲存電場能,電感能儲存電磁能。日常所用的交流電在純電阻負載上的電壓和電流是同相位的。因此,它們之間的相位差q = 0°,如圖下圖所示:

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不同性質負載上的電流電壓關係

交流電在純電容負載上的電壓和電流關係是電流超前電壓90°(q =90°),如圖(b)所示;交流電在純電感負載上的電壓和電流關係是電流滯後電壓90°(q = -90°),如圖下圖公式所示:

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那麼,怎麼解釋功率因數呢?電阻負載上的有功功率就是視在功率,即二者相等,所以功率因數F=1。而在純電容和純電感負載上的電流和電壓相位差90°,所以功率因數F=cosq = cos90°=0,即在純電容和純電感負載上的有功功率為零。

由此,我們可以得出一個結論:在同一個電源中,如果是不同性質的負載,那麼它輸出的功率的大小和性質也會不一樣。所以,負載的性質決定著電源的輸出。換句話說,就是電源本身並不能決定電源的輸出,就比如一座水塔的供水水流取決於水龍頭的開啟程度。

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