功率因數(shù)的原理和Multisim仿真

本期我們主要介紹功率因數(shù)

01功率因數(shù)的原理部分

功率因數(shù)

電路中有功功率與視在功率之比稱為功率因數(shù);正弦穩(wěn)態(tài)電路中平均功率(即有功功率)的計算式為：P=UIcosФ;視在功率計算式為S=UI;兩者比值cosФ即為功率因數(shù)，Ф又稱為功率因數(shù)角。

提高功率因數(shù)意義

1、減小損耗，降低成本：大部分的家電的功率P和電壓U都是一定的，而如果功率因數(shù)cosФ提高了，那么由P=UIcosФ得出，I會減小，進而由于導線的內(nèi)阻而造成的損耗會減小，很明顯，這也使對電路的要求也降低了，成產(chǎn)成本也會下降。

2、充分利用電氣設備的容量：由P=UIcosФ和S=UI得到P=ScosФ;S表示一個電氣設備的容量，提高cosФ,對電氣設備的容量的利用率就會上升。

功率因數(shù)提高原理

數(shù)學層面：由S2=P2+Q2(其中Q=UIsinФ,為無功功率)，我們得到要使P增大，在S不變時，可使無功功率Q減小，即努力減小電路的無功功率，提高有功功率占比。

物理層面:無功功率Q=UIsinФ，而無源單口網(wǎng)絡中，功率因數(shù)角Ф又與阻抗角相等，所以可以通過減小sinФ，進而減小Q，即通過物理手段盡量使電路中感性與容性相等，使整個電路R占比盡可能大。

功率因數(shù)提高方法

1、補充電感或電容：由原理部分的介紹我們知道可以在電路中補充電感或者電容來使感性與容性相等。比如當一個電路呈現(xiàn)感性時，并聯(lián)電容可使它的功率因數(shù)增大。

2、改變電路結構：通過改變電路的結構來使整個電路趨于純電阻性，來提高有功功率的占比，也可以提高功率因數(shù)。

02Multisim仿真部分

利用瓦特表、萬用表、電阻、電感

測量電路中功率和功率因數(shù)

首先介紹一下各部件在Multisim中的位置

瓦特表(也叫瓦特計)

萬用表

電阻

電感

交流電源

調節(jié)交流電源方法:雙擊電源出現(xiàn)下圖

仿真電路圖如下：(第一次發(fā)布時有誤，已更改)

雙擊瓦特表可以看到功率和功率因數(shù)

使用萬用表時就分別測量電流與電壓即可

電壓測量

電流測量