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一、功率因數(shù)的定義

日常所用的交流電在純電阻負(fù)載上的電壓和電流是同相位的，即相位差q = 0°，如圖 1左圖所示;交流電在純電容負(fù)載上的電壓和電流關(guān)系是電流超前電壓90°(q =90°)，如圖 1中圖所示;交流電在純電感負(fù)載上的電壓和電流關(guān)系是電流滯后電壓90°(q = -90°)，如圖 1右圖所示。

在電阻負(fù)載上的有功功率就是視在功率，即二者相等，所以功率因數(shù)λ=1。而在純電容和純電感負(fù)載上的電流和電壓相位差90°，所以所以功率因數(shù)λ = cos90°=0，即在純電容和純電感負(fù)載上的有功功率為零。

從這里可以看出一個問題，同樣是一個電源，對于不同性質(zhì)的負(fù)載其輸出地功率的大小和性質(zhì)也不同，因此可以說負(fù)載的性質(zhì)決定著電源的輸出。換言之，電源的輸出不取決于電源的本身，就像一座水塔的供水水流取決于水龍頭的開啟程度，圖 2

從上面的討論可以看出，功率因數(shù)是表征負(fù)載性質(zhì)和大小的一個參數(shù)。而且一般說一個負(fù)載只有一種性質(zhì)，就像一個人只有一個身份證號碼一樣。這種性質(zhì)的確定是從負(fù)載的輸入端看進去，稱為負(fù)載的輸入功率因數(shù)。一個負(fù)載電路完成了，它的輸入功率因數(shù)也就定了。 　　

比如UPS作為前面市電或發(fā)電機的負(fù)載而言，比如六脈沖整流輸入的UPS，其輸入功率因數(shù)就是0.8，不論前面是市電電網(wǎng)還是發(fā)電機，比如要求輸入100kVA的視在功率，都需要向前面的電源索取80kW的有功功率和60kvar的無功功率。如果UPS的輸入功率因數(shù)是0.6，就需要向前面的電源索取60kW的有功功率和80kvar的無功功率。像這樣的輸出分配，前面電源是“無權(quán)”決定的。

眾所周知，在很早以前人們穿的鞋子都是由裁縫按照每個人的尺寸一對一制作的，到了現(xiàn)代由于社會的發(fā)展和分工，出現(xiàn)了很多工業(yè)。比如制鞋工業(yè)需要預(yù)先做出很多鞋子以供社會需要，問題是做多大的鞋子？這就需要事先有個規(guī)劃，這個規(guī)劃就來自于社會人群，多數(shù)人的腳是多大，于是就制定出各種大小，也就是多少多少碼。UPS也是這樣，總不能一對一地制造，也要事先根據(jù)當(dāng)前用電器的形式和規(guī)模預(yù)先制造出一批或幾批不同功率因數(shù)和功率規(guī)格的機器，以備市場現(xiàn)貨銷售。預(yù)先制造出一批或幾批UPS的根據(jù)就是負(fù)載功率因數(shù)。當(dāng)UPS的負(fù)載功率因數(shù)與負(fù)載的輸入功率因數(shù)相等時，就稱為完全匹配，UPS就可輸出全部功率。圖 3顯示出了UPS負(fù)載功率因數(shù)與負(fù)載輸入功率因數(shù)的關(guān)系。