中心議題：

• 交流電負載的類型及特點
• 功率因數與交流電負載的關係
• 功率因數與LED照明的關係

交流電的負載類型

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：

1、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。

2、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)
，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。

3
、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”。

功率因數與交流電負載的關係

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（Cos 0°=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（Cos 90°= 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。

zhejiushishuo，ganxingfuzaiherongxingfuzaikeyihuxiangbuchang，yigedianlulideganxingyuanjiandegankangzhizhenghaodengyurongxingyuanjianderongkangzhizekeyiwanquanbuchang，gonglvyinshubuchangdebanfajiuyuanyuci。jiaoliudiantongguozukangfuzaishi

，chanshengdezonggonglvS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。

功率因數與LED照明

本文主要敘述了功率因數
、功率因數補償的概念
，由LED燈具容性負載特點，論證在LED照明燈具內無需增加功率因數補償電路的結論。

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。
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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、jienengyishizengqiang，kaifachusanjiseyingguangfenjienengdeng，qiguanggongxiaogenggao。dianzizhenliuqiyesuihouwenshi，peishangsanjiseyingguangfendengguan，jienengxiaoguogengjiaxianzhu。guoneiwaiyixiejichengdianluchangshangtuichuledaiyouyuangonglvyinshubuchangdedengyongxinpian，yongyudianzizhenliuqi，xingnengyouxiu

，danzengjialechengbenhedianzizhenliuqitiji，laobaixinghaibunengjieshoutadejiage，dayuezhiyongzaigaoduandengjuchanpinshang。daliangdepujixingdianzizhenliuqibaokuoyongyujienengdengdedoumeiyoujiashenmegonglvyinshubuchangcuoshi，zhezaishimianliuxingdejienengdeng

、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。

LED燈具是否加功率因數補償？

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PCB板ban增zeng大da後hou放fang不bu下xia

，就jiu是shi好hao心xin想xiang加jia功gong率lv因yin數shu補bu償chang措cuo施shi也ye加jia不bu進jin。還hai有you加jia了le功gong率lv因yin數shu補bu償chang後hou會hui帶dai來lai效xiao率lv下xia降jiang的de副fu作zuo用yong，或huo雲yun得de不bu償chang失shi。再zai則ze成cheng本ben增zeng加jia影ying響xiang銷xiao售shou。何he況kuang供gong電dian部bu門men已yi采cai取qu了le應ying對dui措cuo施shi對dui電dian網wang功gong率lv因yin數shu進jin行xing補bu償chang
，燈deng具ju廠chang家jia大da可ke不bu必bi再zai去qu畫hua蛇she添tian足zu。

(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。