功率因数的计算公式及功率因数与负荷的关系

功率因数是什么，系统的功率因数与电路的功率因数有什么区别，功率因数较低的负荷工作时需要较多的无功功率，功率因数过低，电源设备的容量就不能充分利用。

一、功率因数的计算公式

功率因数表示一个负荷所需要的有功功率和视在功率的比值，即COS￠=P/S

系统的功率因数是整个电力系统有功功率和视在功率的比值，电路的功率因数、线路的功率因数、电机的功率因数等也相同。

在交流电路中，功率因数定义为有功功率与视在功率的比值，即COS∮＝P/S，在正弦电路中，功率因数由电压与电流之间的相位差（∮）角决定，用COS∮表示，在数值上等于有功功率和视在功率之比，或电阻与阻抗之比。

在此情况下，单相正弦电路中，功率因数有明确的物理意义，它就是电压和电流之间的相角差的余弦值。

在三相对称正弦电路中，各相的视在功率、功率因数均相同，三相对称正弦电路的总视在功率等于各相视在功率之和，三相对称电路的功率因数等于单相功率因数。

因此，三相对称电路的总视在功率、功率因数也都有明确的物理意义，三相总视在功率等于各相电压电流有效值的乘积之和，三相功率因数就是等于单相功率因数。

二、功率因数低的问题

功率因数较低的负荷工作时需要较多的无功功率。

譬如电灯、电炉的功率因数COS￠=1，说明它们吸消耗有功功率，异步电动机的功率因数比较低，一般在0.7—0.85左右，说明它们需要一定数量的无功功率。

电动机输出功率很低时，所消耗的有功功率减少，但是所需要的无功功率基本不变，所以无功功率所占比例增大，电动机的COS￠就更低，甚至低于0.5。

因此，对于发电厂来说，就必须在输出有功功率的同时，也输出无功功率，在输出的总功率中，有功功率和无功功率各占多少，不是决定于发电机，而是取决于负荷的需要，即取决于负荷的功率因数。

如果功率因数过低，就表示在输出功率中，无功功率的比例很大，这对于电力系统的运行是很不利的。

功率因数过低，电源设备的容量就不能充分利用。

电动机和变压器在运行时不能超过额定电压和额定电流，在相同的变压器端电压和输出电流的情况下，负荷的功率因数越低，变压器能输出的有功功率就越少，电动机也一样。

负荷的功率因数越低，在保证变压器的输出电流不超过额定电流时，能够输出的有功功率就越少。

即，有相当大的一部分功率在电源和负载之间送过来又送回去，变压器必须供给负荷所需要的这一部分功率，但是又不能做有用功。也就是变压器不能充分利用。

功率因数过低，在线路上将引起较大的电压降落的功率损失。

在线路上输送的有功功率一定时，功率因数越低，说明线路上的无功功率越大，因而通过线路的电流越大。

由于线路具有一定的阻抗，能量在线路上送过来又送回去，当然会造成损失，电流越大，线路的压降和功率损失就越大。线路的电压降落增大，会使负载的电压降低，而影响负载的正常工作。例如电动机的转速会降低，。线路功率损失增加，就会造成电能的浪费。

因此，要提高电力系统的功率因数，并且改善电网供电质量。