能源與電網

功率因數(power factor)

功率因數衡量在導線裡來回流動的電,有多少真正做了有用功、又有多少只是無謂地來回擺盪。經典的比喻是一杯啤酒:你能喝下肚的液體是實功率(kW),它驅動馬達、溫暖住家;而上頭那層泡沫是無效功率(kVAR),它佔了杯子的空間卻解不了渴。功率因數就是啤酒與「啤酒加泡沫」總量之比——一個介於 0 到 1 的數字,越接近 1,浪費的泡沫就越少。

無效功率之所以產生,是因為馬達與變壓器把能量儲存在磁場中,拉出的電流落後於電壓且從不被消耗——然而電力公司的導線與變壓器仍得按這份電流的大小來設計。一座功率因數 0.7 的工廠,會迫使電網推送比功因 1.0、做同樣工的工廠多 43% 的電流,這正是為何電力公司會對差勁的功因加收費用,也是為何工程師會在沉重的電感性負載旁掛上電容器組,以「抵消」泡沫、把功因拉回接近 1。

PF = P / S = cosφ ; e.g. PF = 0.8 means 80% of apparent power is real

功率因數有兩個元兇:位移(電感性負載造成的落後電流,靠電容器修正)與失真(LED 驅動器、電腦等切換式電子產品造成的諧波,靠濾波器修正)。現代資料中心要艱苦對付的,是第二種。

又称
PFcos φ功因位移功率因數