你的功率因數測量準確嗎？

　　摘要：功率因數是衡量電氣設備用電效率的一個(gè)重要參數，功率因數低說(shuō)明電路用于交變磁場(chǎng)轉換的無(wú)功功率大，從而降低了電氣設備的電能利用效率，增加了線(xiàn)路的供電損耗，所以供電部門(mén)對用電單位的功率因數有一定的標準要求，或者根據用電單位的功率因數分段征收用電費用。

　　功率因數的定義是在交流電路中電壓與電流之間的相位差(φ)的余弦，用符號cos(φ)表示，其在數值上是有功功率(P)與視在功率(S)的比值，即PF = P / S。

　　也就是說(shuō)，在交流系統中，電壓與電流之間的相位差的余弦決定了功率因數，其數值在物理上的意義是有功功率在總功率中所占的比值。根據功率三角形關(guān)系，當電壓與電流相位差為零時(shí)，有功功率等于視在功率，此時(shí)功率因數等于1。

　　在工程測量中采用PF = P / S的計算方式，在大部份功率因數測量過(guò)程中，功率因數的測量結果都是正確的，但是有的時(shí)候在一些場(chǎng)合測量結果卻比實(shí)際值偏小，這是為什么呢?下面舉兩個(gè)例子，介紹功率因數測量偏小的原因及其解決辦法。

　　假設被測電壓和電流為純正弦曲線(xiàn)，如圖1所示。被測電壓與電流之間的相位差為零，兩波形完全重合，根據功率因數的定義，此時(shí)功率因數的測量結果等于1。

　　圖1相位差為零的純正弦交流電

　　但是，當對圖1所示的相位差為0的純正弦交流電中的電壓注入2~18次諧波后，波形如圖2所示。這里僅是對電壓的波形注入了多次諧波，并未改變電壓基波與電流之間的相位角，根據功率因數的定義，其測量結果所得功率因為應當等于1，但實(shí)際上，對圖2波形進(jìn)行功率因數測量時(shí)其結果為0.9543，與真實(shí)測量結果相比是偏小的，在現實(shí)測量過(guò)程中，諧波的頻譜含量可能更為豐富，此時(shí)測量結果可能遠遠偏離真實(shí)值。

　　圖2電壓含諧波

　　測量結果偏小的原因在于視在功率S和無(wú)功功率Q 的計算方式不同。視在功率S=U*I，當被測信號諧波含量豐富時(shí)，這些諧波測量值會(huì )包含在U或I的測量值內，由此公式計算出來(lái)的視在功率S將偏大，因此導致功率因數計算結果偏小，在這種情況下視在功率的計算方式可以選擇S=sqrt(P2 +Q2)，此時(shí)，無(wú)功功率Q的計算也須采用諧波分析方式計算。

　　對于不具備諧波分析能力的功率測量?jì)x器來(lái)說(shuō)，當被測信號諧波含量豐富時(shí)，其對功率因數的測量無(wú)法避免地存在誤差，ZLG致遠電子的PA功率分析儀可由用戶(hù)自由選擇計算方式，type1、type2和type3，保證測量結果的精確可靠。