中心議題：

• LED照明與功率因數關係對比

解決方案：

• 功率因數偏低的害處
• 功率因數補償方法
• 功率因數與LED照明

交流電流過負載時，加在該負載上的交流電壓與通過該負載的交流電流產生相位差
，人們便從中引出功率因數這一概念。人們生產、生活用電來自電網，電網提供頻率為50Hz或60Hz的交流電。作為交流電的負載有電阻、電感、電容三種類型。

當交流電通過純電阻負載時，加在該電阻上的交流電壓與通過該電阻的交流電流是同相位的
，即它們之間的相位夾角ф=0°，同時在電阻負載上消耗有功功率，電網要供出能量。當交流電通過純電感負載時
，其上的交流電壓的相位超前交流電流相位90°，它們之間的夾角ф=90°，在(zai)電(dian)感(gan)負(fu)載(zai)上(shang)產(chan)生(sheng)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)
，電(dian)網(wang)供(gong)給(gei)的(de)電(dian)能(neng)在(zai)電(dian)感(gan)中(zhong)變(bian)為(wei)磁(ci)場(chang)能(neng)短(duan)暫(zan)儲(chu)存(cun)後(hou)又(you)回(hui)饋(kui)到(dao)電(dian)網(wang)變(bian)為(wei)電(dian)能(neng)，如(ru)此(ci)周(zhou)期(qi)性(xing)循(xun)環(huan)不(bu)已(yi)，結(jie)果(guo)電(dian)網(wang)並(bing)不(bu)供(gong)出(chu)能(neng)量(liang)，故(gu)謂(wei)“無功功率”，但產生“無功功率”的“無功電流”還是實際存在的。當交流電通過純電容負載時
，亦類似於此

，隻不過其上的交流電壓的相位滯後交流電流相位90°
，它們之間的夾角ф=-90°。

這裏，定義相位角度超前為正，相位角度滯後為負。實際負載是電阻、電感的感抗、電容的容抗三種類型的複物，複合後統稱“阻抗”
，寫成數學式即是：阻抗Z=R+j(XL–XC)。其中R為電阻，XL為感抗，XC為容抗。如果(XL–XC)>0，稱為“感性負載”；反之，如果(XL–XC)<0稱為“容性負載”。交流電通過感性負載時，交流電壓的相位超前交流電流相位(0°<ф<90°)；交流電通過容性負載時
，交流電壓的相位滯後交流電流相位(-90°<ф<0°)；電工學定義該角度ф為功率因數角，功率因數角ф的餘弦值即Cosф叫做功率因數。對於電阻性負載，其電壓與電流的位相差為0°
，因此，電路的功率因數為1最大（Cos0°=1）；而純電感電路，電壓與電流的位相差為90°，並且是電壓超前電流
；在純電容電路中，電壓與電流的位相差則為-90°，即電流超前電壓。在後兩種電路中，功率因數都為零（Cos90°=0）。對於一般性負載的電路，功率因數就介於0與1之間。由數學式阻抗Z=R+j(XL–XC)，如果XL=XC，則Z=R；即阻抗Z變成了一個純電阻
，功率因數便等於1。

這zhe就jiu是shi說shuo，感gan性xing負fu載zai和he容rong性xing負fu載zai可ke以yi互hu相xiang補bu償chang

，一yi個ge電dian路lu裏li的de感gan性xing元yuan件jian的de感gan抗kang值zhi正zheng好hao等deng於yu容rong性xing元yuan件jian的de容rong抗kang值zhi則ze可ke以yi完wan全quan補bu償chang
，功gong率lv因yin數shu補bu償chang的de辦ban法fa就jiu源yuan於yu此ci。交jiao流liu電dian通tong過guo阻zu抗kang負fu載zai時shi，產chan生sheng的de總zong功gong率lvS稱“視在功率”，視在功率S包括有功功率P和無功功率Q兩個分量。其中有功功率P=S*Cosф，無功功率Q=S*Sinф。隻有當功率因數Cosф值等於最大值1即ф=0°時
，無功分量Q才等於零，有功功率P等於視在功率S的值。但負載的實際工作能力隻與有功功率相關

功率因數偏低的害處

1）供電設備的帶負載能力被打了折扣
，即降低了帶負載能力。如某設備能供出100KVA的視在功率，若功率因數為0.7，則隻能供出70KW的有功功率了
；若功率因數為0.9
，則能供出90KW的有功功率，可見提高功率因數很有意義。

2）輸電線路由於無功電流存在
，增加了輸電線路損耗。例如功率因數為0.7

，要供出70KW的有功功率，則需要供出100KVA的視在功率
，輸電線路的電流增大，線路損耗必然增大。

功率因數補償方法

供電部門供的電能是以“視在功率”來計算的，但是收電費卻是以“有功功率”來計算的，用戶的“電度表”實為“有功功率表”
，兩者之間有一個“功率因數”zhekou，suoyigonglvyinshushigongdianbumenfeichangzaiyideyigeshuju。yonghuruguomeiyoudadaolixiangdegonglvyinshu
，xiangduidijiushizaixiaohaogongdianbumendeziyuan。muqianjiuguoneieryangonglvyinshuguidingshibixujieyudianganxingde0.9～1之間。
可采取以下方式進行功率因數補償：

1）半集中、集ji中zhong補bu償chang法fa
，要yao求qiu用yong電dian企qi業ye的de各ge個ge配pei電dian房fang必bi須xu安an裝zhuang功gong率lv因yin數shu自zi控kong裝zhuang置zhi，實shi時shi檢jian測ce功gong率lv因yin數shu大da小xiao，自zi動dong投tou入ru或huo切qie除chu補bu償chang電dian力li電dian容rong器qi的de個ge數shu
，用yong於yu電dian動dong機ji運yun行xing補bu償chang（因企業主要用電負荷是電動機），做到局部用電網絡功率因數達標。這個辦法從上世紀七十年代末
、八十年代初便已強製實施，至今少說已有二十多年。還有各個供電所也安裝功率因數自控裝置，對其下轄供電區域進一步補償。

2）分fen散san補bu償chang法fa
，要yao求qiu每mei個ge用yong電dian器qi具ju設she計ji時shi便bian采cai用yong先xian進jin技ji術shu
，滿man足zu功gong率lv因yin數shu達da標biao
，這zhe樣yang不bu論lun何he時shi何he地di用yong電dian均jun能neng保bao證zheng功gong率lv因yin數shu達da標biao。但dan這zhe樣yang做zuo會hui增zeng加jia成cheng本ben
、增加電器體積，而有的電器對體積大小限製很嚴格，加大了設計難度。

電光源照明燈具與功率因數補償的回顧電光源是由白熾燈泡開始的
，白熾燈泡是純電阻負載，沒有功率因數補償的問題。上世紀50年nian代dai後hou，日ri光guang燈deng迅xun速su普pu及ji成cheng了le主zhu要yao的de照zhao明ming燈deng具ju，鎮zhen流liu器qi用yong的de是shi矽gui鋼gang片pian電dian感gan，可ke靠kao性xing高gao，壽shou命ming長chang，至zhi今jin仍reng有you少shao量liang采cai用yong的de
，大da多duo數shu沒mei有you什shen麼me功gong率lv因yin數shu補bu償chang措cuo施shi，可ke能neng是shi受shou到dao成cheng本ben因yin素su的de影ying響xiang，抑yi或huo人ren們men對dui功gong率lv因yin數shu補bu償chang不bu甚shen了le解jie，節jie能neng意yi識shi不bu強qiang。也ye有you加jia接jie適shi當dang容rong量liang的de電dian容rong器qi作zuo功gong率lv因yin數shu補bu償chang的de，多duo用yong在zai30W、40W大瓦數日光燈上
，20W以下很少用。

上世紀90年代後，人們的環保、節(jie)能(neng)意(yi)識(shi)增(zeng)強(qiang)，開(kai)發(fa)出(chu)三(san)基(ji)色(se)螢(ying)光(guang)粉(fen)節(jie)能(neng)燈(deng)
，其(qi)光(guang)功(gong)效(xiao)更(geng)高(gao)。電(dian)子(zi)鎮(zhen)流(liu)器(qi)也(ye)隨(sui)後(hou)問(wen)世(shi)，配(pei)上(shang)三(san)基(ji)色(se)螢(ying)光(guang)粉(fen)燈(deng)管(guan)
，節(jie)能(neng)效(xiao)果(guo)更(geng)加(jia)顯(xian)著(zhu)。國(guo)內(nei)外(wai)一(yi)些(xie)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)廠(chang)商(shang)推(tui)出(chu)了(le)帶(dai)有(you)源(yuan)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)補(bu)償(chang)的(de)燈(deng)用(yong)芯(xin)片(pian)，用(yong)於(yu)電(dian)子(zi)鎮(zhen)流(liu)器(qi)
，性(xing)能(neng)優(you)秀(xiu)，但(dan)增(zeng)加(jia)了(le)成(cheng)本(ben)和(he)電(dian)子(zi)鎮(zhen)流(liu)器(qi)體(ti)積(ji)，老(lao)百(bai)姓(xing)還(hai)不(bu)能(neng)接(jie)受(shou)它(ta)的(de)價(jia)格(ge)，大(da)約(yue)隻(zhi)用(yong)在(zai)高(gao)端(duan)燈(deng)具(ju)產(chan)品(pin)上(shang)。大(da)量(liang)的(de)普(pu)及(ji)型(xing)電(dian)子(zi)鎮(zhen)流(liu)器(qi)包(bao)括(kuo)用(yong)於(yu)節(jie)能(neng)燈(deng)的(de)都(dou)沒(mei)有(you)加(jia)什(shen)麼(me)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)補(bu)償(chang)措(cuo)施(shi)，這(zhe)在(zai)市(shi)麵(mian)流(liu)行(xing)的(de)節(jie)能(neng)燈(deng)
、日光燈上隨處可見。也就是說以往的燈具基本上沒有什麼功率因數補償措施
，但大家都在用。

功率因數與LED照明

LED耗電更省
，燈具功率比起節能燈還要小。LED照明當然更為進步
，對環境保護、節能減排更為適宜。LED燈具是否加功率因數補償，筆者的看法是：

1）據專家分析，LED為容性負載。電網的感性負載甚多，例如電動機、變壓器等等。往往需要接入容性負載進行補償，功率因數自控裝置就是作此用途的。LED為容性負載，恰恰補償了電網因感性負載多導致功率因數低的問題，正是用得其所。源於這種認識
，筆者認為LED照明燈具原則上無需加功率因數補償措施。

2）室內照明用的單盞LED燈具均是小功率的

，功率不會超過30W。燈具功率小對電網的影響也小
，筆者認為這類燈具完全可以免去功率因數補償措施，加了反而不好，反而會失去LED燈具是容性負載能夠補償電網因感性負載多導致功率因數低的功能。這些小功率燈具多是小體積緊湊型的，內部空間十分有限，例如MR16

、PAR30、PAR38燈杯，電源PCBbanzengdahoufangbuxia
，jiushihaoxinxiangjiagonglvyinshubuchangcuoshiyejiabujin。haiyoujialegonglvyinshubuchanghouhuidailaixiaolvxiajiangdefuzuoyong，huoyundebuchangshi。zaizechengbenzengjiayingxiangxiaoshou。hekuanggongdianbumenyicaiquleyingduicuoshiduidianwanggonglvyinshujinxingbuchang
，dengjuchangjiadakebubizaiquhuashetianzu。

3）功率100W以上的可以考慮加功率因數補償措施，功率大的負載對電網的影響也大
，例如一百瓦到數百瓦的LED路燈。路燈屬於公益事業
，成本略增加一點無大礙，電源PCB板增大一點也有位置可放。加功率因數補償措施可以幫助供電部門減輕一些調節負擔
，防止容性負載過大產生過度補償。