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关于福禄克电能质量分析仪中的功率因数详解

能源成本不断上升，随处可见的设施都在寻求降低能耗及其相关费用的方法。但是，如果您没有分析过您的月度能耗、跟踪过其运转部件或者分类过电力公司费用，您又如何制定出明智决策降低能耗呢？

能源是什么？

制定详细计划降低能耗的第一步是了解能源与简单的电压和电流有何不同。我们讨论电力公司供应的能源时，就是在讨论能源的两个组成部分：功率和需量。

电能测量单位为瓦特（通常用 kW 表示，即 1,000 瓦特)，是表示瞬间能耗率的符号，还表示提供了驱动负载或照明工厂的有用功。瓦小时(即 kWh)是单位小时内消耗 kW 数量之总和，通常还用作消费电力公司的账单单位。

需量又称为视在功率，其单位为千伏安 (kVA)，是电压与电流之积。这样的值并未考虑效能，或者该能源输出产生的实际功。为大致估测需量，您可以使用带电流探头的常规数字万用表，测量电压和电流。通过将两个值相乘，您就得到测量单位为 kVA 的电路需量，然而，若您未在同一时刻测量两个值，这种方法极可能无法准确表示真实需量。

什么是功率因数，它又如何给我造成影响？

如果电路运行功效为 100%，那么需量 (kVA) 和功率 (kW) 确切地说就是同一件事情。但是，大多数技术人员会说，这种情况极为少见。时间功率 (kW) 大多数低于需求 (kVA)。电能和需量之比，即 kW/kVA，被称为功率因数。功率因数的测量范围为 0 至 1.0。

因为电力公司为客户提供伏安，但给客户开具以瓦特为单位的账单，所以功率因数至关重要。如果电路的功率因数低于 1.0，电力公司产生的伏安必须大于最小伏安，才能向电路供电。这样反而增加电力公司发电和传输的成本，导致电力公司另外收取费用。实际上，有些电力公司对 0.85 和 0.97 间的每一个百分点加收一定费用，您应该详细查看电力账单，了解您的收费情况。

为举例说明低功率因数代价有多么高昂，我们假设电力公司对低于功率因数 0.97 的每个点增加收费 1%。并假设每月的功率因数平均值为 0.86，需量电费为 $7000。

(0.97 – 0.86) * 100% = 11%

(11% * $7000) * 12 个月 = $9,240

本例中，您每年要为低功率因数额外支付 $9,240。

造成低功率因数的原因是什么？

低功率因数通常是在电容器或电感器等无功负载存在时引起的。含有电感或电容元件的一些常见实例包括电机、变压器和照明设备。

造成低功率因数的另一个因素是谐波电流。这些电流反射回系统中，存在于负载电流中，但不出现在电压中。谐波电流对供电系统不会造成任何影响，但可以降低功率因数；不会引起谐波电流的唯一一种负载就是纯电阻，例如加热器和白炽灯。

“无功”功率是降低功率因数的另一种要素。这种测量单位为无功伏安 (VAR) 的电流十分奇怪，存在于配电系统中，但不作功。

无功功率的最常见起因是电机电感，而且电机未加载到建议的负载量时无功功率越大。

怎样做才可以保持功率因数接近 1？

您了解了功率因数的本质，对您造成影响的方式和引发低功率因数的要素，现在可以制定策略降低能耗，制造更高效的系统。

第一步是先获得系统的基准读数，为此，您需要一台可以同时测量电压、电流和 kVA、KW 和功率因数相关值的仪表。常规数字万用表无法这样工作，但是福禄克具有全系列电能质量表, 根据您所选择的产品和型号，可以测量单相, 分相和三相测量配置以及测量或记录 V、A、W、VA、VAR、功率因数和谐波。有些记录型号甚至提供随时间推移累计 kWh、kVAh 和 kVARh 测量值的平均数，也是电力公司使用的相同能源读数。现在阻碍您了解系统能耗的唯一障碍就是时间了，毕竟您只能将能源作为电气系统向负载传输的功，并且需要时间收集功来进行测量。

估测能耗的一种方法是观察短时间内的功耗，然后使用一些简单代数算法，反映出您长期能耗的情况。测量电机、可变速电机驱动和计算机时，这种方法更复杂一些。

另一种解决方法是使用电能记录仪,?1735比如 Fluke 系列电能记录仪, 进行 30 天负载分析。这需要更长时间来完成，但是这让您能够完全了解自己的功耗。

即使只使用单通道级福禄克电能质量仪表，您也可以找出电气系统中引发功率因数误差的区域，立即采取措施消除性能问题，降低电力公司收费，同时增加系统负载能力。