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术语表 · 电网与市场

功率因数

交流电路中有功功率与视在功率之比,介于 0 和 1 之间,表示电流做有用功的效率。

功率因数(PF)表示交流电路中有多少电流真正在做功。PF 为 1 说明电压和电流完全同相;数值越低,越多的额外电流用来输送无功功率或承载谐波畸变。

PF = P / S = P / (Vrms × Irms) (正弦波形下 = cos φ)

感应电机、变压器、电感镇流器等感性负载会造成滞后功率因数,轻载电机常常只有 0.7 到 0.85。容性负载造成超前功率因数。整流器、廉价 LED 驱动、变频器等非线性负载会让电流畸变,即使位移角很小,真实功率因数也会下降。

功率因数低,输送同样的有用功率就要更大的电流,导线、变压器和发电机都得放大规格,电阻损耗也随之上升。PF 为 0.8 时,电流比功率因数为 1 时高 25%,I²R 损耗约高 56%。

所以电力公司会对功率因数差的工商业用户收费,通常处罚低于 0.90 到 0.95 的情况,或者按 kvarh 计收无功电量。改善办法有电容器组、电源里的有源功率因数校正电路(受 IEC 61000-3-2 谐波限值推动)、同步电动机,以及能注入无功功率的逆变器。光伏逆变器可以按 IEEE 1547-2018、EN 50549 等标准设为固定功率因数或电压–无功(volt-var)曲线。

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