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功率因数能够定义为平均功率(或有功功率)与视在功率之比,其关系式为:

Equation 1

括号中的项 (θ_v - θ_i) 称为功率因数角,因为它表示了余弦中所产生功率因数的角度。如果 V 能够用来表示位于负载两端的电压,Ⅰ能够用来表示流过负载的电流,那么功率因数角就会等于负载阻抗的角度。本质上,功率因数是电压和电流之间相位差的余弦,以及负载阻抗角度的余弦。

从上面的等式可以得知,功率因数是视在功率产生实际功率或平均功率的乘数。功率因数的值通常会介于零和一之间。在处理纯电阻负载时,电压和电流是同相的,从而会导致功率因数角 (θ_v - θ_i) = 0 且功率因数 = 1。这表明了视在功率与平均功率是相等的。对于纯无功负载来说,(θ_v - θ_i) = ±90° 且功率因数 = 0,从而使得功率为零。在这两个极端之间,功率因数被称为超前功率因数或滞后功率因数。超前功率因数表明了电流会先于电压,能够用来表示电容负载,而滞后功率因数则表明了电流会跟随电压,能够用来表示电感负载。功率因数对消费者向公用事业单位所支付的电费具有有重大影响。

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Power FactorActive PowerApparent PowerPower Factor AngleVoltageCurrentLoad ImpedancePhase DifferenceResistive LoadReactive LoadLeading Power FactorLagging Power FactorElectricity Bills

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