摘要： 文章介绍了提高功率因数的意义，分析了感性负载电路中并联适当的电容器，提高功率因数的方法，指出了确定并联电容器的容量及提高功率因数应注意的事项。 关键词： 功率因数 并联电容器 提高
一、有功功率、无功功率和功率因数
在交流电路中，所有交流电器和电工仪表的工作状态都取决于交流电的平均电效应，通常将瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率，又称为有功功率。
P= ?蘩P（t）dt= ?蘩2IUcosφsin ωt-IUsinφsin2ωtdt
= ?蘩2sin 2ωtdt（1）
=IUcosφ
其中P（t）表示瞬时功率，P表示有功功率。式（1）与直流电路功率的计算公式不同之处在于多了一个小于1的正数因子cosφ，它叫做功率因数。功率因数cosφ就是反映总电功率中有功功率所占的比例大小。功率因数的大小说明电源被利用的程度高低，它决定了电路端电压和电流之间的相位差。当电路接入纯电阻负载时，cosφ=1；接入感性负载时，cosφ＜1，电路中就发生能量互换，出现无功功率Q=UIsinφ，Q称无功功率（Kvar），将交流电路的电压有效值和电流有效值的乘积定义为视在功率（用S表示），S=UI称为视在功率（KVA）。交流异步电动机、电焊机、变压器、日光灯等都是感性负载，它们的功率因数大多在0.7―0.9之间。
二、提高功率因数的意义
假设用电单位它有一台800KVA的变压器，最大负荷：Ps=1000kW，需用系数：Kx=0.7，功率因素：cosφ=0.75，各种功率计算如下：
有功功率：P=K •ΣPs=0.7×1000=700（kW）
无功功率：Q=P•tanφ=700×0.88=616（kvar）
视在功率：S= = =934（KVA）
从以上的计算结果可以看出，当功率因数在0.75的情况下，800千伏安的变压器是不能满足负荷的正常需要的。但是，当我们把功率因素提高到0.9时，
视在功率：Se=Pjs/cosφ=700/0.9=778（KVA）
从计算结果中我们可以看出，当把功率因素提高到0.9时，800KVA的变压器就能够满足负荷的要求。
下面，我们再通过公式P=U I cosφ来讨论另一个问题：
如电压U=380V，用电负荷P=100kW，功率因数cosφ=0.75
I =P/（U cosφ）=100×10 /（380×0.75）=350（A） （6）
当把功率因数提高到0.9时：
I =P/（U cosφ）=100×10 /（380×0.9）=292（A）
上式的计算结果可以得出，设备功率因数降低，在线路输送同样有功功率时，线路中就会流过更多的电流，因为任何导线都是有电阻的，当电流流过时，就会有电能消耗，即：Pr=I r，可以看出导线能量损失是与电流的平方成正比的，当功率因素提高后，可以减少输送电流，减少设备的成本，提高设备资源的利用率，减少资源的浪费。
此外功率因数降低，还会使线路的电压损失增加，结果负载端的电压下降，严重影响电动机、空调及其它用电设备的正常运行。特别是在用电高峰季节，功率因数太低，会出现大面积的电压偏低，对工业生产带来很大损失，并严重影响居民的正常生活。
三、感性负载并联电容器提高功率因数的分析
在图（a）中，R和L为等效感性电路或感性负载，C为并联电容。并联电容前（开关S未合时）， =，矢量关系如图（b）所示。并联电容后（开关闭合），总电流 为电流和的矢量和，矢量关系如图（c）所示。
四、并联电容器的容量的求法
由图（c）可得
通过公式（4-2）可计算并列电容器容量的大小，式中：
P――电源向负载供给的有功功率，w；
U――电源电压，v；
f ――电源频率，Hz；
φ ――并联电容之前电压与电流相位差，度；
φ ――并联电容之后电压与电流相位差，度。
五、提高功率因数注意的事项
1.提高功率因数时，不能影响负载的工作。如，将电容与负载串联，也能改变功率因数，但是负载将无法正常工作，所以用来提高电容器必须与负载并联。
2.功率因数提高要适当，即在电路中投入的并联电容值不能过大。如并联电容值过大，降低功率因数，则并联电容器不能补偿电路中的无功电流起不到补偿作用；并联电容器太小，则效果不大。
3.并联电容器尽量靠近负载端，并联电容器的耐压必须符合相应的要求。选用可自动调节的电容补偿屏，当负载变动时，可自动投切电容器。
参考文献：
［1］关光福.建筑应用电工.武汉理工大学出版社，2001年10月第2版.
［2］姜均仁.电路基础［M］.哈尔滨：哈尔滨大学出版社，1996.
［3］何玉彬等.低压电网无功全量补偿方法.电工技术，1992，（9）：64-65.
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文