這個問題對於學過電工的朋友都應該會做出正確的回答，那就是：正弦交流電負載的功率因數越接近1越好，為什麼會這樣呢？下面和朋友們聊聊其原因吧！

作為正弦交流電負載不外乎有三類負載一類是電阻類性質的負載，一類是電容性質的負載，還有一類就是電感性質的負載，在這三大類負載中，最多的就是電感類負載，我們想想看不管在工廠還是在家裡隨處可見電感類的負載，比如工廠中的各種拖動電機不管是交流電機、直流電機還是各種特殊電機（步進電機、伺服電機、直線電機等）；在家裡有各種洗衣機、空調與冰箱的壓縮機、各類風扇等等不一而足。

在交流電負載中經過負載的電流和加在負載兩端的電壓並不一致，比如這電阻類負載由於電壓和電流是相位一致的，其消耗的功率全部是有功功率，不需要提高功率因數；電容類負載由於電流超前電壓90度電角度，但在現實生活生產中電容類負載屈指可數，佔有量非常少；運用最多的就是電感性負載了，這類電感負載由於電流滯後電壓90度電角度，透過介紹我們知道了交流電三種負載的電壓與電流的相位關係。

我們所說的功率因數其實就是交流電中的有功功率與視在功率之間的比值，它正好是功率直角三角形中的臨邊（有功功率）與斜邊（視在功率）的比值，這個值就是其餘弦值。這個餘弦角就是有功功率和視在功率之間的夾角。根據餘弦的特點其角度越小其值越大。當這兩個的夾角為零時其值就是“1”最大。所以我們要儘量減小這個夾角，才能獲得功率因數的提高。這個功率因數的提高能夠提高有功功率在總功率的所佔比重，能提高電源的利用率，儘量減少在負載上所產生的無用損耗。因此作為正弦交流電的負載，它的功率因數越大越好，越接近1越好。

我們在現實生產中提高功率因數的方法一般用兩種方法，一種是在電感類負載兩端並聯補償電容，目的是減小用電網路中的阻抗角，也就是提高其餘弦值；另一個就是在電感類裝置中儘量不要輕載執行或者空載運轉，這樣有利於提高交流電路中的自然功率因數值，透過這兩種方法對於節約能源有很大好處！

不請自來，這個問題需要我們對功率因數作為正旋交流電的負載，它的功率因數是不是越接近1越好？這個問題我來回答一下。

我們知道電路在理想狀態下有三種負載電路，分別是純電阻電路、純電感電路和純電容電路。電是向量，有大小和方向，功率因數其實就是正旋交流電的電流和電壓相位差的餘弦函式關係，也是有功功率與視在功率的比值，功率因數越高說明電氣裝置的利用率越高。那麼問題來了，什麼是視在功率，什麼是無功功率和什麼是有功功率？它們之間在電氣系統中起到作用是如何？

簡單的解釋是：視在功率就是我們透過測量儀表如電壓表、電流表直接可以測量出來的電壓值和電流值的乘積，可以直觀的讀出來；有功功率可以理解為用電電氣實實在在消耗掉的電能，無功功率是我們的電氣元器件為了建立工作環境必須要消耗的無功功率。

在這裡我來簡明扼要的介紹一下電感和電容它們的電氣性質：

純電感電路里：電壓超前電流90度、具有通直流阻交流、通低頻阻高頻，是儲存磁場能的元器件。

純電容電路里：電流超前電壓90度、具有通交流阻直流、通高頻阻低頻，是儲存電場能的元器件。

透過上述簡介我們可以把它們理解為一對具有互補關係的電氣元器件。現在我們來看一看作為正旋交流電的負載，它的功率因數是不是越接近1越好？這個問題。

功率因數是1的負載我們可以把它看成是純電阻負載，是用於加熱、發光等方面，如電爐絲 、白幟燈泡等，電感負載是透過磁場能的轉化為其他方式的能，如變壓器、電動機、電磁爐等。

電感負載在工作中它必須要消耗無功功率以建立自己的工作磁場，來進行電能-磁場能-電能，或者電能-磁場能-機械能以及電能-磁場能-熱能的轉換；這樣功率因數就是滯後，小於一。

電容負載在為了建立工作環境，同樣也需要消耗電網的無功功率來建立電場，已達到電能的轉換，這樣功率因數就是超前，小於一。

綜上所述，無功功率不是無用功，而是電氣元器件為了建立工作環境所必須消耗的功，由於它在四個半波中，有一半是吸收電網有功功率，在另外一半週期是向電網釋放有功功率，因此在實際工作中，它不消耗電網的電能，但是它確佔用電網系統資源——因為系統供電能力與導線截面積息息相關，導線載流量是又有功電流和無功電流向量疊加而成，功率因數越高那麼它的輸電能力越強，這也是我們進行無功功率補償的核心所在。

最後我說的意思是，負載功率不是功率因數越接近一越好，而是供電系統的功率因數越接近一越好。

作為正弦波交流電的負載，它的功率因數越接近1越好嗎？

●對於電阻性負載它的功率因數本身就是1，不存在補償問題。補償櫃的工作原理是利用補償電容器的電流超前電壓90⁰，來與低壓供電線路的電感性負載進行並聯諧振來提高線路電壓，減少無功損耗。其中包括低壓變壓器本身也是電感性負載。

電容補償最後的作用是提高電能的利用率，減少線路損耗。因為用電戶不安裝電容補償櫃，功率因數達不到0.9以上，電力公司會處罰用電戶。10kv的高壓線路都是由供電公司進行補償了，而低壓400V部分則都是部分公變由電力公司安裝補償櫃，其他不屬於電力公司的變壓器則由使用者自己安裝補償櫃。

●無功功率因數補償櫃只是補償平衡低壓供電線路中的感性負載引起的功率因數cosφ達到一個節約由於感性負載電能損耗的問題。這裡按照本人觀點補償不要超過0.98，再者，低壓線路負載動態範圍比較大，有很多不確定性，如果採用電容補償，控制不好容易產生過補學習，相反它會形成諧振現象，太高系統電壓而損壞電氣裝置和增加有功功率損耗，是一種不可取的方法。

♥諧波→是指頻率為基波頻率(50Hz)整數倍數的一種正弦波；例如，電網中存在的三次諧波，它的諧波頻率就是50×3=150Hz；見下圖所示。

●諧波產生的主要原因是由於電網中存在非線性元件和非線性負載；例如現在使用的變頻器及一些單相整流電子元器件都是產生諧波的罪魁禍首。這些非線性元件和非線性負載的存在，使得電網的電壓或電流的波形不僅僅是頻率為 50Hz的正弦波(又稱基波)，還含有與基波頻率(50Hz)成整數倍和分數倍頻率的其他正弦波。這些正弦波就稱為電網的諧波。

●其中頻率高於基波頻率的諧波叫高次諧波。對諧波頻率為基波頻率的分數倍時，稱為分數諧波或間諧波，電力系統中的諧波主要是高次諧波。

●電力系統產生諧波的原因,主要在於電力系統中存在著各種非線性元件(如帶鐵芯的變壓器、發電機、電動機等)和非線性負載(如電弧爐、大功率整流裝置等)，當電力系統向非線性裝置及負荷供電時，這些裝置在傳遞(如變壓器)、變換(如交直流換流器)、吸收(如電弧爐)系統發電機所供給的基波能量的同時，又把部分非正弦波反送電力系統，使電力系統的電壓正弦波發生畸變，形成系列不同頻率和振幅的諧波。

●諧波對電力系統的影響主要表現在以下幾方面 ①諧波電流透過變壓器，可使變壓器的鐵芯損耗明顯增加，從而使變壓器出現過熱，縮短使用壽命。 ②諧波電流透過交流電動機，不僅會使電動機鐵芯損耗明顯增加，而且還使電動機轉子發生振動現象，嚴重影響機械加工產品質量。 ③諧波對電容器的影響更為突出，含有高次諧波的電壓加在電容器兩端時,由於電容器對高次諧波的阻抗很小，所以電容器很易發生過負荷以致損壞。 ④諧波電流可使電力線路的電能損耗增加。 ⑤諧波可引起電力系統發生電壓諧振，從而線上路上產生過電壓，有可能擊穿線路裝置的絕緣。 ⑥諧波使系統的繼電保護和自動裝置發生誤動作。 ⑦諧波增大附加磁場嚴重干擾影響電子儀表和通訊系統的正常工作，降低通訊質量。

♥對於諧波干擾最有效的方法就是在這些變頻器、矽整流等裝置的輸入側加裝電抗器來最大限度的降低諧波干擾。這種方法叫無源濾波補償，它是透過電感來抑制諧波向電網傳輸；也有用LC低通濾波器來進行濾波的；另外還有造價高的有源濾波補償櫃。 不過有源濾波補償櫃，其價格昂貴。

●功率因數指在交流電路中，電壓與電流之間的相位差φ的餘弦，用希臘字母cosφ表示。換一種通俗解釋即；功率因數是有功功率與無功功率之比，稱為功率因數；cosφ=P/S。常用的計算公式請看下圖所示

●功率因數是反應電力供電線路或系統中的一個非常重要的引數。例如將1000KVA變壓器的沒有補償0.8提高到0.98時，補償前:1000×0.8=800KW 補償後:1000×0.98=980KW，同樣一臺 1000KVA 的變壓器，功率因數改變後，它就可以多承擔 180KW 的負載。 這種簡單計算的一臺三相交流變壓器的額定輸出容量，線路中三相負載都是三相電動機(它屬於電感性負載，而感性負載電路中的電流的相位總是滯後於電壓，此時0°<φ<90°)，在沒有采用電容器補償之前，功率因數一般都是0.7~0.85之間，這樣它就造成變壓器的額定輸出功率下降而達不到1000KvA的輸出容量，使電氣裝置得不到充分利用。而且還加大了供電線路中的損耗，因此必須對變壓器的供電線路中並聯電容器補償，來提高功率因數。

●單獨說無功功率和視在功率沒有意義，得知道什麼為“電功率”?什麼是“視在功率”?什麼是有功功率?什麼是“無功功率”?因為他們之間有著千絲萬縷的聯絡。電功率→指單位時間內電場力所做的功稱為電功率；有功功率→指電阻性負載所消耗的功率稱為有功功率，用公式表示為P=UIcosφ=I²R(φ為功率因數角)，它的單位用瓦特(W)表示、千瓦(Kw)；無功功率→指電抗性負載所消耗的功率稱為無功功率，用公式表示Q=UIsinφ，它的單位是乏(var)、千乏(Kvar)；視在功率→指電壓的有效值與電流的有效值的乘積稱為視在功率，用公式表示為S=UI，它的單位是伏安(VA)，千伏安(KVA)。

♥它們之間，視在功率、有功功率和無功功率之間滿足S²=P²+Q²。見下圖所示。

●友情提示:視在功率既不等於有功功率，又不等於無功功率，但是它既包括有功功率，又包括無功功率。

知足常樂2019.12.29日於上海

是交流電就會有相移產生，電壓曲線會和電流曲線偏離，這就是所謂的功率因數，等於1時，電壓曲線和電流曲線重合，這時功率最大，效率最高

當然是越接近1越好。

電路負載包括阻性負載、感性負載還有容性負載。

阻性負載功率因數=1

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感性負載功率因數根據電感量大小＜1

居民家感性負載最多。微波爐、冰箱、洗衣機、空調、攪拌機等等，可以說能轉的幾乎都是感性負載。所以大多家庭用電的功率因數都是不到1的。

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容性負載功率因數根據電容量大小＞1

居民家容性負載其實也很多，但一般家庭不會有專用的電容類電器，比如電容點焊機。這些電容往往出現在電子產品內，比如LED燈、電視機、電腦等帶開關電源的裝置內，這些電容又都在整流橋後端，不會對電網產生直接作用，而開關電源本身也是感性負載（會產生高頻干擾）。家中明確能對電網產生作用的電容產品估計只有洗衣機電風扇等電機類的了，但這幾樣同時也是感性負載。有規定拉低功率因數的產品要將拉低部分補回去，所以開關電源前都裝有安規電容，共模線圈前後各一個，這兩個X電容除抑制差模、共模干擾外同時具有提高功率因數的作用，所以沒必要再去買所謂的節電器，規定損失多少補回多少，現在很多設計員都不知道X電容容量應該怎麼計算。

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電容與電感均為儲能器件，這裡為方便理解就不講什麼超前滯後這些定義。電容就像電池，進入電網後會改變正弦波的寬度，而感性負載會改變正弦波的波形產生畸變。

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50Hz正弦波是中國的供電方式，我們使用電器很多都需要降壓使用，比如手機充電器等等。傳統的降壓方式是鐵芯變壓器，這類電壓介面卡的鐵芯需要在正弦波等於零時迅速失磁（矯頑力），在峰值時要快速飽和以達到最佳輸出效率。

所以，如果功率因數大於1時，正弦波變寬就會造成正負半周交換時增大能耗，小於1時波形畸變就會降低輸出功率，當然也可能增大能耗，因為這個畸變不會規則的變化。

如上，大概就這麼個意思，理解下就好，實際情況還要複雜些。為保證各類家電都能正常使用，所以功率因數越接近1，電器的使用效率就會越高。否則就會花了電錢，沒得到效果，甚至造成電器的損壞。也不建議不知道功率因數實際情況下就亂補電容，得不償失。

作為正弦波交流電的負載，它的功率因素接近1越好嗎？

站在需求的角度看，當然功率因素為1是最理想的，電能就能夠全部轉化為機械能、熱能等，這就是我們想要的！實際中除了阻性負載之外，其餘的容性負載和感性負載的功率因素都是小於1的。

在功率三角形中，功率因素cosΦ=P/S，即為有功功率與視在功率之比，而視在功率S＝√￣P2+Q2。由此可見，當有功功率為定值時，減少無功功率Q，功率因素cosΦ便能提高。當有功功率為定值，無功功率減少到零，功率因素達到1。因此可以看的出，功率因素越高，用電裝置的無功功率需要量不斷減少，現在我們使用的角度看，用電裝置需要的無功功率越少，對我們而言越有利，實際上絕對不可行的。

在我們生活中，很多用電裝置都是用交流電的，而且這些用電裝置中很多都是根據電磁感應原理工作的，比如我們常看到的電動機、變壓器等，這些用電裝置必須要有一定的無功功率需求量，否則就無法建立交變磁場及感應磁通，從而無法進行能量傳遞與轉換。可想而知，我們最求高功率因素，想獲得最大的利益，把它們需要建立交變磁場及感應磁通的電功率一味的減小，所以它們也會“罷工”，最終得不到我們想要的機械能等。

像容性負載及感性負載自己需要的電功率，稱之為無功功率。無功功率並不是沒有用的電功率，只是無功功率轉化的不是我們需要的機械能、熱能、光能等而是被用電裝置自己用了，比如感性負載要的無功功率是用來建立交變磁場和感應磁通了，只有建立交變磁場和感應磁通，才能進行對我們有用的能量傳遞與轉換。

題目說的，功率因素越小當然有好處。比如電機這類感性負載，要是功率因素太小了，那麼電機的轉子和定子之間的磁性變弱，那就無法提供很好的機械能了，因此它的有效利用率會大打折扣。

現在用電裝置非常多，很多感性負載和容性負載也普遍，必定會導致電網的無功功率需求量越來越大。想提高電網的功率因素也只能透過無功功率補償。無功補償簡單的說就是為需要無功功率的用電裝置提供必要的無功功率，儘可能的不讓它們多消耗無功功率，以此來提高功率因素，降低能耗來改善電網電壓供電質量。因此不管對供電企業還是使用者，功率因素提高到一定值時，電壓合格率也就提高了，帶來的經濟效益和社會效益都是非常可觀的。