★1.2.3 功率因数的提高

交流发电机输出的功率不仅与发电机输出的端电压及输出电流的有效值的乘积有关，而且与电路负载的参数有关。

发电设备可能发出的最大功率，称为额定容量或额定功率，用S_N表示。实际运行中发电设备发出的功率P，取决于功率因数（cosφ）。功率因数越高，发电设备发出的功率越接近于额定功率，其发电能力得到充分发挥。

注意：

功率因数指的是电路中感抗与容抗初相差的余弦值，即λ=cosφ，取决于负载的性质和参数。

功率因数低，容易发生如下问题：

1）未能充分利用发电设备的容量。

2）功率因数低，输电线路的线损大。

在实际生活中，大多数负载是感性（如感应电动机、荧光灯），感性负载的功率因数大都较低，为了提高电网的供电质量、运行水平，发挥设备的潜力、减少线路功率损耗，都必须采取必要措施，来提高电路的功率因数。提高供电系统功率因数的主要方法是在电感性负载两端并联一个容量数值合适的电容器，称为补偿电容。并联电容后阻抗角减小了，提高功率因数，电源与负载之间的能量互换减少了。无功功率补偿如图1-8所示。

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图1-8 无功功率补偿

注意：

只有电阻性负载的功率因数为1。其他负载电压和电流间存在相位差，功率因数介于0和1之间。并联电容是提高功率因数的主要方法之一，一般将功率因数提高到0.9～0.95。

提高功率因数，具有如下意义：

1）充分利用电源（发电）设备。发电机或变压器都是根据额定电压U_N和额定电流I_N进行设计、生产及使用。提供给负载的有功功率为P=U_NI_Ncosφ。当U_N、I_N为定值时，电路的功率（视在功率）是有功功率和无功功率组成，若功率因数（cosφ）低，则负载吸收的有功功率减少，无功功率加大，发电机或变压器提供的能量没有得到充分利用。

注意：

发电设备的额定功率一定时，功率因数越小，其有功功率越小，无功功率越大。发电机的输出电压U_N和输出功率P一定时，输出电流I_N与功率因数成反比，即供电线路及发电机绕组上的损耗（功率）与功率因数成反比。

2）降低供电线路损耗和供电线路压降。