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什么是功率因数？这份举例说明讲的非常透彻( 二 )

什么云知道


(2)
这个结果就是一个无理数 。功率因数表测试根本就测不出任何值 。也就是说所谓的“输出功率因数”没有任何操作性 。
2.负载功率因数的确定因素
那么负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时，为什么给不出80kW呢？一般这种情况下的工频机UPS设计是根据额定的有功功率选择逆变器，而无功功率部分由逆变器后面的电容器C来承担，如图3所示 。在图中的逆变器功率选择就是根据负载功率因数设定的 。这里是以负载功率因数为0.8的100kVA UPS为例的数字 。逆变器是根据80kW选择的功率管，电容器C的容量是根据输出的无功功率60kvar选定的(当然还需另外加上滤波时所需的容量) 。因为在全匹配负载时电容C的输出无功功率QC和负载上的容性无功功率负载上的感性无功功率 QL绝对值相等而符号相反，完全互补(直接相减)，即：QC-QL=0
而且C和L形成的回路电流并不流经逆变器，即无功电流不流经逆变器，UPS就是在这种设定条件下制造的 。
图3 一般工频机UPS与负载匹配情况下的主电路结构
所以在全匹配的条件下，负载功率因数为0.8的100kVA UPS能将80kW的有功功率和60kvar的无功功率全部输送给负载 。即在UPS的负载功率因数与负载的输入功率因数完全匹配时，负载上得到的功率就是：
(3)
如果负载的输入功率因数与UPS的负载功率因数不相等，情形又会怎样呢？比如后面的负载是线性负载，即负载的输入功率因数=1，这种情况经常出现在UPS带假负载考机情况，如图4所示 。在这里有一个很大的区别，负载中的电感部分没有了 。这就造成了逆变器后面电容器C的无功功率再也不能向负载端提供的局面 。由于60kvar的容抗XC是：
(4)
从上式可以看出，逆变器输出首先并联了一个小于1W的电抗，如果让逆变器输出端建立起220V的电压，首先要向电容C提供一个电流IC，其值的大小为：
(5)
(5)
而原来逆变器可以提供的电流IINV为：
(6)
很显然，必须从逆变器输出电流中减去上述的容性电流，余下的才是负载应得的电流Ir，即：
(7)
(7)
那么此时负载上能够得到的功率Pr就只有：
Pr =241A?20V?3kW (8)
图4 一般工频机UPS与线性负载不匹配情况下的主电路结构
或者用功率计算式得出同样的结果：
(9)
因此负载功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时，只能给出53kW的功率，在以往的机器中不止一次地证明了这个结论 。也就是说当负载的输入功率因数不等于UPS的负载功率因数时，UPS就必须降额使用 。这是一般规律，当然对不同负载功率因数的UPS有着不同的降额值 。
3. 对UPS功率因数的误解危害
正是由于有的用户将负载功率因数误认为是UPS的“输出功率因数”，不但将归属关系搞错了，而且还引出了一个根本不存在的概念 。既然是“UPS的输出功率因数”，那么UPS的输出功率就必须服从这个功率因数值，也就是说“功率因数为0.8的100kVA UPS在带线性负载时也应给出80kW的输出功率” 。如果这种误解仅仅是个别用户，最多导致用户和供应商方面的矛盾 。但如果是制定标准者陷入这个误区，危害就是全国的UPS制造商 。
比如原来都是进口的大功率UPS，在带线性实验负载时发现功率因数为0.8的100kVA UPS给不出80kW，于是就认为是厂家的产品不合格，在加之厂家也说不清楚原因，于是就只好加大逆变器的功率，也就是说在逆变器中必须也把60kvar的无功功率包含进去，即：
(10)
无形中将逆变器的造价增加了20%，但逆变器的驱动电路也比需相应地升级，那就不止20%了 。全国所有的厂家都必须照此办理，这个影响面就大了!这样一来，80kW的输出功率是给出来了，可惜的是负载功率因数F就不是0.8了，因为陷入误区的制造商是不会将原来60kvar的无功功率作任何改变的，即仍然保留了60kvar的电容器，这样一来按着原来的对负载功率因数F的设计，就变成了：

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