8.5 功率因数

电路的有功功率与视在功率的比值称为功率因数，即

入=cosφ=S分之P

功率因数的大小是表示电源功率被利用的程度。因为任何发电机都会受到温升和绝缘问题的限制，所以，使用时必须在额定电压和额定电流范围以内，即额定视在功率以内。电路的功率因数越大，则表示电源所发出的电能转换为热能或机械能越多，而与电感或电容之间相互交换的能量就越少，由于交换的这一部分能量没有被利用，因此，功率因数越大，则说明电源的利用率越高。同时在同一电压下，要输送同一功率，功率因数越高，则线路中电流越小，故线路中的损耗也越小。因此，在电力工程上，力求使功率因数接近于1。

用电部门提高电路的功率因数的方法是在电感性负载两端并联一只电容量适当的电容器。并联电容器后能提高电路的功率因数的原因是 在如图8-28(a)所示，没有电容器并联时，电源供给负载的电流为 i RL，i RL滞后端电压U一个φRL角,作出矢量图,如图8-28(b)所示。电路的功率因数为cosφRL。并联电容器后，负载中的电流仍为 i RL，可是电源供给的电流却不等于 i RL，而是i RL，和ic的矢量和i。从矢量图上可以看到并联电容器后，电源供给的电流减小了，与电压的相位差也减小了，因而，功率因数提高了，即入=cosφ>入RL=cosφRL。

 在电感性负载上并联了电容器以后，减少了电源与负载之间的能量互换。这时电感性负载所需的无功功率，大部分由电容器供给，就是说能量的互换现在主要发生在电感性负载与电容器之间，因而使电源容量能得到充分利用。

 应当指出，并联电容器后，电路的有功功率保持不变，负载的工作状态不受任何影响，这是因为电容器不消耗电能。

 在实际电力系统中，并不要求将功率因数提高到1，因为此时电路处于谐振状态，会给电路带来其他不利情况。一般根据具体电路，经过经济效果比较，把功率因数提高到一个适当的数值即可。应该注意，这里我们所讲的提高功率因数，是指提高整个电路的功率因数，而不是指提高某个电感性负载的功率因数。

下面介绍一些相关元件

首先是单相电能表

单相电能表是专门为家庭使用而设计的，主要用于记录电流通过用户电路时消耗了多少电能，以合理地支付电费。

早期的单相电能表主要为机械式，它是利用电磁感应原理制成的，如图8-29(a)所示。随着电子技术的飞速发展，电能表正在向电子化、高精度和高可靠性的方向发展。新型的电子式电能表采用电子乘法器实现功率运算，经过处理器、检测器等电路准确地测量出有功功率、无功功率、视在功率等。电子式电能表如图。

单相电能表表盘如图8-30 所示，盘面上的参数有：

① kW·h表示电能表示数单位为千瓦时(俗称度)；

② 220 V为额定电压;

③3A 为额定电流，但最大使用电流可达6A；

④1200r/(kW·h)表示电能表每消耗1kW·h,铝盘应转过1 200转。

3.单相电能表接线方法

单相电能表接线盒内设有4个接线柱，分别与室内、外配电线路相连。

接线盒盖上，一般都有接线图，如图8-31 所示。接线前，一定要看懂接线图，按图接线。

 根据负载的额定电压和负载的最大电流来选择电能表。电能表的额定电压与负载的额定电压一致，而电能表的额定电流应不小于负载的最大电流。容量选择大了，电能表不能正常转动，会因本身存在误差影响结果的正确性；容量选择小了，会有烧坏电能表的可能。

 当没有负载时，电能表的铝盘应该静止不转。当电能表的电流线路中无电流而电压线路上有额定电压时，其铝盘转动应不超过潜动允许值，一般在限定时间内潜动不超过1 整转。