功率因數
交流電力系統的物理量 / 維基百科,自由的 encyclopedia
功率因數(英語:power factor,縮寫:PF)又稱功率因子,是交流電力系統中特有的物理量,是一負載所消耗的有效功率與其視在功率的比值[1],是0到1之間的無因次量。
有功功率代表一電路在特定時間作功的能力,視在功率是電壓和電流有效值的乘積。純電阻負載的視在功率等於有功功率,其功率因數為1。若負載是由電感、電容及電阻組成的線性負載,能量可能會在負載端及電源端往復流動,使得有功功率下降。若負載中有電感、電容及電阻以外的元件(非線性負載),會使得輸入電流的波形扭曲,也會使視在功率大於有功功率,這二種情形對應的功率因數會小於1。功率因數在一定程度上反映了發電機容量得以利用的比例,是合理用電的重要指標。
電力系統中,若一負載的功率因數較低,負載要產生相同功率輸出時所需要的電流就會提高。當電流提高時,電路系統的能量損失就會增加,而且電線及相關電力設備的容量也隨之增加。電力公司為了反映較大容量設備及浪費能量的成本,一般會對功率因數較低的工商業用戶以較高的電費費率來計算電費。
提高負載功率因數,使其接近1的技術稱為功率因數修正。低功率因數的線性負載(如感應馬達)可以藉由電感或電容組成的被動元件網路來提昇功因。非線性負載(如二極體)會使得輸入電流的波形扭曲,此情形可以由主動或被動的功率因數修正來抵消電流扭曲的影響,並且改善功因。功率因數修正設備可以位在中央變電站、分佈在電力系統中,或是放在耗能設備的內部。
功率因數和電效率二者是不同概念[2],一設備的效率是輸出功率相對於輸入功率的比值,和功因不同。一設備功率因數提昇後,設備本身的效率不一定會隨之提昇。但功率因數提昇後,視在功率及輸入電流會減小,因此供電系統的效率會提昇。