谈一谈什么是功率因素（图） (功的概念是什么)

最近一位师傅在检修电磁炉时，在V交流电源中串联了一只电流表，发现电磁炉待机电流竟然达到0.5A，难道该电磁炉待机功率达到W(VX0.5A)？这个问题牵涉到电学里的一个术语一功率因数(cosψ)。功率因数可以理解为设备对电源的利用率。大家知道，交流电源的电压值不是固定的，其大小和极性是随着时间的变化而变化的，我国市电的波形如图1所示，周期是ms，频率是Hz。

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另外，电感和电容一样，在充电时储存能量，放电时释放能量。对于理想的电感或电容，放电产生的能量等于充电的能量，可以这样理解:当电源电压上升期间，电源向电感或电容充电;在电源电压下降期间，电感或电容向电网放电。在此过程中，电感或电容本身并不消耗电能，但充放电电流却始终存在，所以，在计算实际功率时，还需乘以功率因数。功率因数对电网的运行效率影响很大，如某电器的功率为W，当该电器功率因数为1时，V市电提供1A电流就可以了;如果该电器的功率因数为0.5，则V市电需提供2A电流，但其中1A电流是电器中的电感和电容充放电引起的，并没有真正消耗的功率，因此这类功率称为“无功功率”，虽然无功功率并没有消耗电能，电度表上也反映不出来，但会大大降低电网的运行效率。因此，国家对用电器的功率因数有一定的要求，一般不低于0.9。电磁炉是功率比较大的电器，其主要负载是一个电感线圈。为了提高功率因数和避免高频脉冲干扰电网，在电源输入端都并联有一只3uF~6uF的电容，以提高功率因数。由于此电容的存在，即使在待机时也会有一个较大的电流，但该电流是电容充放电形成的，不是实际消耗的电流，而电容本身的损耗是很小的，这时所消耗的功率是一个无功功率，实际消耗的有功功率只有几瓦。在电子设备中，通常安装有整流电路，把交流电转变成直流电，最简单的*整流，只用一只二极管，其输出波形如图2所示，在一个市电周期内，只有一半时间内二极管才导通(即后面负载是电阻性的)，电源的利用率很低，功率因数约为0.。在由4只二极管组成的全桥整流电路中，其输出波形如图3所示，因为把交流电源的负半周也进行了利用，功率因数达到0.9左右。

另外，在整流电路后通常安装有一只或几只大容量的滤波电容，依靠电容的储能功能使脉动直流电变得平滑。由于滤波电容的存在，降低了电源的利用率。为此，电气设备通常采用以下两种方法来提高功率因数:一种是无源电路，即在交流供电回路中串联-个大电感，利用电感和电容的互补作用提高功率因数;另一种就是平板电视和变频空调等电器中广泛采用的有源PFC电路和(利用场效应管的开关作用，配合一个电感)，先把整流器输出的脉动直流电变换成一个高频、高压脉冲，然后再整流滤波后供给负载，从而大幅度提高功率因数。值得一提的是，市场上有-种所谓的*，宣称插在家里任何一个插座上都可以节电%~%。其实，*内部就是一个大容量的电容。虽然冰箱、空调、洗衣机等家用电器都是电感性负载，在供电电源中并联一个电容确实可以提高功率因数，但是家庭用电负载变化很大，用一个固定容量的电容并不能使功率因数时刻高于0.9，反而在负载较大时因电容容量不够而欠补偿，负载很小的时候因电容容量过大而出现过补偿情况，从而形成更大的无功电流，所以达不到节电的目的。