在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數，用符號cosΦ表示，在數值上，功率因數是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S
功率因數的大小與電路的負荷性質(zhì)有關(guān)， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1，一般具有電感或電容性負載的電路功率因數都小于1。功率因數是電力系統的一個(gè)重要的技術(shù)數據。功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個(gè)系數。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， 從而降低了設備的利用率，增加了線(xiàn)路供電損失。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。
(1) 最基本分析：拿設備作舉例。例如：設備功率為100個(gè)單位，也就是說(shuō)，有100個(gè)單位的功率輸送到設備中。然而，因大部分電器系統存在固有的無(wú)功損耗，只能使用70個(gè)單位的功率。很不幸，雖然僅僅使用70個(gè)單位，卻要付100個(gè)單位的費用。(我們日常用戶(hù)的電能表計量的是有功功率，而沒(méi)有計量無(wú)功功率，因此沒(méi)有說(shuō)使用70個(gè)單位而卻要付100個(gè)單位的費用的說(shuō)法，使用了70個(gè)單位的有功功率，你付的就是70個(gè)單位的消耗)在這個(gè)例子中，功率因數是0.7 (如果大部分設備的功率因數小于0.9時(shí)，將被罰款)，這種無(wú)功損耗主要存在于電機設備中(如鼓風(fēng)機、抽水機、壓縮機等)，又叫感性負載。功率因數是馬達效能的計量標準。
(2) 基本分析：每種電機系統均消耗兩大功率，分別是真正的有用功(叫千瓦)及電抗性的無(wú)用功。功率因數是有用功與總功率間的比率。功率因數越高，有用功與總功率間的比率便越高，系統運行則更有效率。
(3) 高級分析：在感性負載電路中，電流波形峰值在電壓波形峰值之后發(fā)生。兩種波形峰值的分隔可用功率因數表示。功率因數越低，兩個(gè)波形峰值則分隔越大。[編輯本段]對于功率因數改善
電網(wǎng)中的電力負荷如電動(dòng)機、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負荷，這些電感性的設備在運行過(guò)程中不僅需要向電力系統吸收有功功率，還同時(shí)吸收無(wú)功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無(wú)功補償設備后，將可以提供補償感性負荷所消耗的無(wú)功功率，減少了電網(wǎng)電源側向感性負荷提供及由線(xiàn)路輸送的無(wú)功功率。由于減少了無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低輸配電線(xiàn)路中變壓器及母線(xiàn)因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，這就是無(wú)功補償的效益。 無(wú)功補償的主要目的就是提升補償系統的功率因數。因為供電局發(fā)出來(lái)的電是以KVA或者M(jìn)VA來(lái)計算的，但是收費卻是以KW，也就是實(shí)際所做的有用功來(lái)收費，兩者之間有一個(gè)無(wú)效功率的差值，一般而言就是以KVAR為單位的無(wú)功功率。大部分的無(wú)效功都是電感性，也就是一般所謂的電動(dòng)機、變壓器、日光燈……，幾乎所有的無(wú)效功都是電感性，電容性的非常少見(jiàn)。也就是因為這個(gè)電感性的存在，造成了系統里的一個(gè)KVAR值，三者之間是一個(gè)三角函數的關(guān)系：
KVA的平方=KW的平方+KVAR的平方
簡(jiǎn)單來(lái)講，在上面的公式中，如果今天的KVAR的值為零的話(huà)，KVA就會(huì )與KW相等，那么供電局發(fā)出來(lái)的1KVA的電就等于用戶(hù)1KW的消耗，此時(shí)成本效益最高，所以功率因數是供電局非常在意的一個(gè)系數。用戶(hù)如果沒(méi)有達到理想的功率因數，相對地就是在消耗供電局的資源，所以這也是為什么功率因數是一個(gè)法規的限制。目前就國內而言功率因數規定是必須介于電感性的0.9～1之間，低于0.9時(shí)需要接受處罰。
供電局為了提高他們的成本效益要求用戶(hù)提高功率因數，那提高功率因數對我們用戶(hù)端有什么好處呢？
�、� 通過(guò)改善功率因數，減少了線(xiàn)路中總電流和供電系統中的電氣元件，如變壓器、電器設備、導線(xiàn)等的容量，因此不但減少了投資費用，而且降低了本身電能的損耗。
�、� 藉由良好功因值的確保，從而減少供電系統中的電壓損失，可以使負載電壓更穩定，改善電能的質(zhì)量。
�、� 可以增加系統的裕度，挖掘出了發(fā)供電設備的潛力。如果系統的功率因數低，那么在既有設備容量不變的情況下，裝設電容器后，可以提高功率因數，增加負載的容量。
舉例而言，將1000KVA變壓器之功率因數從0.8提高到0.98時(shí)：
補償前：1000×0.8=800KW
補償后：1000×0.98=980KW
同樣一臺1000KVA的變壓器，功率因數改變后，它就可以多承擔180KW的負載。
�、� 減少了用戶(hù)的電費支出；透過(guò)上述各元件損失的減少及功率因數提高的電費優(yōu)惠。
此外，有些電力電子設備如整流器、變頻器、開(kāi)關(guān)電源等；可飽和設備如變壓器、電動(dòng)機、發(fā)電機等；電弧設備及電光源設備如電弧爐、日光燈等，這些設備均是主要的諧波源，運行時(shí)將產(chǎn)生大量的諧波。諧波對發(fā)動(dòng)機、變壓器、電動(dòng)機、電容器等所有連接于電網(wǎng)的電器設備都有大小不等的危害，主要表現為產(chǎn)生諧波附加損耗，使得設備過(guò)載過(guò)熱以及諧波過(guò)電壓加速設備的絕緣老化等。
并聯(lián)到線(xiàn)路上進(jìn)行無(wú)功補償的電容器對諧波會(huì )有放大作用，使得系統電壓及電流的畸變更加嚴重。另外，諧波電流疊加在電容器的基波電流上，會(huì )使電容器的電流有效值增加，造成溫度升高，減少電容器的使用壽命。
諧波電流使變壓器的銅損耗增加，引起局部過(guò)熱、振動(dòng)、噪音增大、繞組附加發(fā)熱等。
諧波污染也會(huì )增加電纜等輸電線(xiàn)路的損耗。而且諧波污染對通訊質(zhì)量有影響。當電流諧波分量較高時(shí)，可能會(huì )引起繼電保護的過(guò)電壓保護、過(guò)電流保護的誤動(dòng)作。
因此，如果系統量測出諧波含量過(guò)高時(shí)，除了電容器端需要串聯(lián)適宜的調諧（detuned）電抗外，并需針對負載特性專(zhuān)案研討加裝諧波改善裝置。[編輯本段]改善電能質(zhì)量的理由
為什么說(shuō)提高用戶(hù)的功率因數可以改善電壓質(zhì)量？
電力系統向用戶(hù)供電的電壓，是隨著(zhù)線(xiàn)路所輸送的有功功率和無(wú)功功率變化而變化的。當線(xiàn)路輸送一定數量的有功功率是，如輸送的無(wú)功功率越多，線(xiàn)路的電壓損失越大。即送至用戶(hù)端的電壓就越低。如果110KV以下的線(xiàn)路，其電壓損失可近似為：△U=(PR+QX)/Ue
其中：△U－線(xiàn)路的電壓損失，KV
Ue－－線(xiàn)路的額定電壓，KV
P－－線(xiàn)路輸送的有功功率，KW
Q－－線(xiàn)路輸送的無(wú)功功率，KVAR
R—線(xiàn)路電阻，歐姆
X－－線(xiàn)路電抗，歐姆
由上式可見(jiàn)，當用戶(hù)功率因數提高以后，它向電力系統吸取的無(wú)功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶(hù)的電壓質(zhì)量。
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在直流電路里，電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里，電壓乘電流是視在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數，以COSΦ表示，其實(shí)最簡(jiǎn)單的測量方式就是測量電壓與電流之間的相位差，得出的結果就是功率因數。
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