一、PF與cosφ的本質(zhì)區(qū)別

功率因數(shù) (PF)：有功功率（P）與視在功率（S）的比值。這是一個最根本、通用的定義，公式：PF=P/S。衡量電能被負(fù)載有效利用的總體效率。

功率因數(shù)(cosφ)：在電壓和電流均為純正弦波（無畸變）的理想條件下，φ是基波電壓與基波電流之間的相位差角。cosφ就是這個相位差的余弦值。

二、何時相等？何時不等？

二者的關(guān)系完全取決于電網(wǎng)中是否存在諧波。在線性負(fù)載系統(tǒng)（無諧波）時兩者相等，負(fù)載為純電阻、電感、電容或其組合（如三相異步電機(jī)、變壓器）。電流波形是完美的正弦波，且頻率與電壓一致，此時PF=cosφ。在此理想狀態(tài)下，導(dǎo)致電能利用率降低的唯一原因是相位差φ。因此，功率因數(shù)完全由位移因數(shù)決定。

當(dāng)非線性負(fù)載系統(tǒng)（含諧波）時兩者不相等，負(fù)載包含電力電子器件（如變頻器、開關(guān)電源、LED驅(qū)動器等）。這些負(fù)載會使電流波形發(fā)生畸變，不再是正弦波。這種畸變的波形可以分解為50Hz的基波和頻率為基波整數(shù)倍的諧波（如150Hz, 250Hz等）。此時，電能利用率低由相位差和波行畸變共同造成。相位差 (φ)：基波電流與基波電壓之間的相位差。波形畸變：諧波電流不做功，但會增大總電流的有效值，從而增大了視在功率(S)。

因此，總功率因數(shù)(PF)的計算必須考慮諧波對其的影響，公式：PF = cosφ × (I? / I)。其中I?為基波電流有效值；I為包含所有諧波的總電流有效值；I?/I為畸變因數(shù)，其值總是≤1。諧波越嚴(yán)重，該值越小。

在常見的無功補(bǔ)償控制器中，顯示的功率因數(shù)值一般是指總功率因數(shù)（PF），而電力局計量表則只顯示基波功率因數(shù)（cosφ）。當(dāng)系統(tǒng)中存在諧波時，可能導(dǎo)致控制器顯示已補(bǔ)償?shù)轿?，最終卻仍產(chǎn)生力調(diào)電費(fèi)，其主要原因是無功補(bǔ)償控制器通常僅針對基波無功進(jìn)行補(bǔ)償，但諧波過大會降低總功率因數(shù)。從而誤判為補(bǔ)償不足，繼續(xù)投入電容器，造成“過補(bǔ)償"狀態(tài)。

?

此外，盡管電力局計量表顯示的功率因數(shù)正常，但依舊有可能會有力調(diào)電費(fèi)產(chǎn)生。主要是因為電力局在力調(diào)電費(fèi)結(jié)算時會綜合考慮諧波無功帶來的影響。若諧波占比較高，即使控制器已將基波無功補(bǔ)償?shù)轿?，仍有可能因總功率因?shù)不達(dá)標(biāo)而產(chǎn)生力調(diào)電費(fèi)。反之，若諧波占比不大，通常只需將基波無功補(bǔ)償?shù)轿患纯杀苊饬φ{(diào)電費(fèi)。下圖為諧波對功率因數(shù)下降值的關(guān)系：

?