關于福祿克電能質量分析儀中的功率因數詳解

能源成本不斷上升，隨處可見的設施都在尋求降低能耗及其相關費用的方法。但是，如果您沒有分析過您的月度能耗、跟蹤過其運轉部件或者分類過電力公司費用，您又如何制定出明智決策降低能耗呢？

能源是什么？

制定詳細計劃降低能耗的第一步是了解能源與簡單的電壓和電流有何不同。我們討論電力公司供應的能源時，就是在討論能源的兩個組成部分：功率和需量。

電能測量單位為瓦特（通常用 kW 表示，即 1,000 瓦特)，是表示瞬間能耗率的符號，還表示提供了驅動負載或照明工廠的有用功。瓦小時(即 kWh)是單位小時內消耗 kW 數量之總和，通常還用作消費電力公司的賬單單位。

需量又稱為視在功率，其單位為千伏安 (kVA)，是電壓與電流之積。這樣的值并未考慮效能，或者該能源輸出產生的實際功。為大致估測需量，您可以使用帶電流探頭的常規數字萬用表，測量電壓和電流。通過將兩個值相乘，您就得到測量單位為 kVA 的電路需量，然而，若您未在同一時刻測量兩個值，這種方法極可能無法準確表示真實需量。

什么是功率因數，它又如何給我造成影響？

如果電路運行功效為 100%，那么需量 (kVA) 和功率 (kW) 確切地說就是同一件事情。但是，大多數技術人員會說，這種情況極為少見。時間功率 (kW) 大多數低于需求 (kVA)。電能和需量之比，即 kW/kVA，被稱為功率因數。功率因數的測量范圍為 0 至 1.0。

因為電力公司為客戶提供伏安，但給客戶開具以瓦特為單位的賬單，所以功率因數至關重要。如果電路的功率因數低于 1.0，電力公司產生的伏安必須大于最小伏安，才能向電路供電。這樣反而增加電力公司發電和傳輸的成本，導致電力公司另外收取費用。實際上，有些電力公司對 0.85 和 0.97 間的每一個百分點加收一定費用，您應該詳細查看電力賬單，了解您的收費情況。

為舉例說明低功率因數代價有多么高昂，我們假設電力公司對低于功率因數 0.97 的每個點增加收費 1%。并假設每月的功率因數平均值為 0.86，需量電費為 $7000。

(0.97 – 0.86) * 100% = 11%

(11% * $7000) * 12 個月 = $9,240

本例中，您每年要為低功率因數額外支付 $9,240。

造成低功率因數的原因是什么？

低功率因數通常是在電容器或電感器等無功負載存在時引起的。含有電感或電容元件的一些常見實例包括電機、變壓器和照明設備。

造成低功率因數的另一個因素是諧波電流。這些電流反射回系統中，存在于負載電流中，但不出現在電壓中。諧波電流對供電系統不會造成任何影響，但可以降低功率因數；不會引起諧波電流的唯一一種負載就是純電阻，例如加熱器和白熾燈。

“無功”功率是降低功率因數的另一種要素。這種測量單位為無功伏安 (VAR) 的電流十分奇怪，存在于配電系統中，但不作功。

無功功率的最常見起因是電機電感，而且電機未加載到建議的負載量時無功功率越大。

怎樣做才可以保持功率因數接近 1？

您了解了功率因數的本質，對您造成影響的方式和引發低功率因數的要素，現在可以制定策略降低能耗，制造更高效的系統。

第一步是先獲得系統的基準讀數，為此，您需要一臺可以同時測量電壓、電流和 kVA、KW 和功率因數相關值的儀表。常規數字萬用表無法這樣工作，但是福祿克具有全系列電能質量表, 根據您所選擇的產品和型號，可以測量單相, 分相和三相測量配置以及測量或記錄 V、A、W、VA、VAR、功率因數和諧波。有些記錄型號甚至提供隨時間推移累計 kWh、kVAh 和 kVARh 測量值的平均數，也是電力公司使用的相同能源讀數。現在阻礙您了解系統能耗的唯一障礙就是時間了，畢竟您只能將能源作為電氣系統向負載傳輸的功，并且需要時間收集功來進行測量。

估測能耗的一種方法是觀察短時間內的功耗，然后使用一些簡單代數算法，反映出您長期能耗的情況。測量電機、可變速電機驅動和計算機時，這種方法更復雜一些。

另一種解決方法是使用電能記錄儀,?1735比如 Fluke 系列電能記錄儀, 進行 30 天負載分析。這需要更長時間來完成，但是這讓您能夠完全了解自己的功耗。

即使只使用單通道級福祿克電能質量儀表，您也可以找出電氣系統中引發功率因數誤差的區域，立即采取措施消除性能問題，降低電力公司收費，同時增加系統負載能力。