功率因数的原理和Multisim仿真

本期我们主要介绍功率因数

01功率因数的原理部分

功率因数

电路中有功功率与视在功率之比称为功率因数;正弦稳态电路中平均功率(即有功功率)的计算式为：P=UIcosФ;视在功率计算式为S=UI;两者比值cosФ即为功率因数，Ф又称为功率因数角。

提高功率因数意义

1、减小损耗，降低成本：大部分的家电的功率P和电压U都是一定的，而如果功率因数cosФ提高了，那么由P=UIcosФ得出，I会减小，进而由于导线的内阻而造成的损耗会减小，很明显，这也使对电路的要求也降低了，成产成本也会下降。

2、充分利用电气设备的容量：由P=UIcosФ和S=UI得到P=ScosФ;S表示一个电气设备的容量，提高cosФ,对电气设备的容量的利用率就会上升。

功率因数提高原理

数学层面：由S2=P2+Q2(其中Q=UIsinФ,为无功功率)，我们得到要使P增大，在S不变时，可使无功功率Q减小，即努力减小电路的无功功率，提高有功功率占比。

物理层面:无功功率Q=UIsinФ，而无源单口网络中，功率因数角Ф又与阻抗角相等，所以可以通过减小sinФ，进而减小Q，即通过物理手段尽量使电路中感性与容性相等，使整个电路R占比尽可能大。

功率因数提高方法

1、补充电感或电容：由原理部分的介绍我们知道可以在电路中补充电感或者电容来使感性与容性相等。比如当一个电路呈现感性时，并联电容可使它的功率因数增大。

2、改变电路结构：通过改变电路的结构来使整个电路趋于纯电阻性，来提高有功功率的占比，也可以提高功率因数。

02Multisim仿真部分

利用瓦特表、万用表、电阻、电感

测量电路中功率和功率因数

首先介绍一下各部件在Multisim中的位置

瓦特表(也叫瓦特计)

万用表

电阻

电感

交流电源

调节交流电源方法:双击电源出现下图

仿真电路图如下：(第一次发布时有误，已更改)

双击瓦特表可以看到功率和功率因数

使用万用表时就分别测量电流与电压即可

电压测量

电流测量