什么叫功率因数

为什么功率因数为负？

功率因数通常为正，但在现场测试中，仪器测量结果会出现负值或正负跳变。本文将谈谈功率因数负值或正负跳变的常见工况。

参考功率分析仪手册，可以看出有功功率p的计算是瞬时电压和电流相乘，然后求平均值：

其中：n为采样点数，由测量间隔决定。

功率因数pf=p/s，其中s为视在功率，始终为正，测得的功率因数pf跟随p的变化，当p为负时，PF为负。

1.发电系统

按照IEC标准，功率因数PF=P/S，符号由有功功率方向决定。有功功率p和功率因数PF在四个象限运行，表示评估点的发电/用电特性。当被测负载正在发电，并且根据IEC标准位于第二象限和第三象限时，功率因数PF为负。

图1国际电工委员会象限

2.接线错误

在现场测量中，如果线路电流超过测量仪器本身的最大允许均方根值和峰值，则有必要使用外部传感器或电流钳扩大测量范围。传感器和电流钳的方向必须与我们接线图的方向一致。根据从电源流向设备的电流，从电源电压的正极流出，从负极流入。如果接线人员操作疏忽，电压或电流接反，有功功率为负，功率因数PF为负。注意：在没有外部传感器的情况下直接测量时，也要注意电压和电流的方向，方向不对会出现负值。

图2带有电流方向识别的传感器

3.被测信号本身特性

当电压U和电流I的基频不相关时，长期累计平均功率P趋于0，短期内，由于不同更新周期的计算起点的影响，累计平均功率无法偏移，不同计算起点的累计正负值会不一样，P会有正负跳变。PF正负跟随p，PF也会正负跳跃。u和I波形示例如下所示。

图3 U和I波形示例

4.负载因素

负载接近纯电感或纯电容。由于仪器本身的精度或外界噪声的影响，U和I的相角会在90左右发生变化，导致P正负跳变。PF正负跟随p，PF也会正负跳跃。

图4正负跳跃

5.接线方式选择3P3W（3V3A）时，某些相是负值

图5 3v 3a接线图

3V3A本质上是两瓦特计法，三相总功率为P1 P2(相关推导本文不解释，请参考之前微信文章《测量三相三线系统的三大误区》)。

本文以y型负载为例(对于测量仪器，将负载视为一个整体，无论是三角形还是星形，都有三条线路进去，总功率也是P=P1 P2)，如图5所示，测试线路电压和相电流，因此各输入单元电压和电流的相角与实际负载不同。

R相电流I1和R-T电压U13连接到功率测量单元，计算功率记录为P1=I1 U13；

S相电流I2和S-T电压U23连接到功率测量单元，功率记录为P2=I2U23；

t相电流I3和R-S电压U12连接到功率测量单元，计算的功率记录为P3=I3 U12。

参照图7，在三相平衡系统中，电压是基准，电流超前电压是正()，电流滞后电压是负(-)。

负载电阻平衡时，U13(URT)与I1(IR)夹角为30，P1 > 0；当p2 > 0时，U23(UST)与I2(IS)的夹角为-30；U12(URS)和I3(IT)的夹角是90，P3=0。

当负载感应平衡时，与阻性电压超前电流相比，电压将逆时针旋转一定角度，P3 > 0。当大于60且UST领先I2 30时，总角度大于90，然后P2 <0。

当负载电容平衡时，与电阻电压相比，电压将顺时针旋转一定角度，P3 <0。W

在现场测试中，当有功功率、功率因数和效率为负值时，不一定是测量仪器有问题，可能与现场测试条件和被测信号有关。本文分享了几种常见的负功率因素(现场测试不限于以上)，希望能给你的测试和测量带来帮助。