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做為現(xiàn)代通信系統(tǒng)及計算機網(wǎng)絡(luò)主要供電設(shè)備的不間斷電源UPS其輸出電氣指標共有十余項,本文就輸出功率因數(shù)(PF)一項指標進行較詳細的討論,并介紹此項指標的測試方法。
UPS的輸出功率因數(shù)是多數(shù)用戶較為關(guān)照的技術(shù)指標之一，因為UPS輸出功率因數(shù)的高、低將直接影響對各種負載(如感性、容性及整流非線性負載)的驅(qū)動能力。交流供電設(shè)備的輸出容量是以伏安(VA)為單位來表示的。即供電設(shè)備的輸出交流電壓的有效值與電流有效值的乘積，也就是我們所說的視在功率PS。
UPS的輸出容量是以視在功率VA來表示的。所有的UPS在標明輸出容量的同時還標明了輸出功率因數(shù)。目前上銷售的進口或國產(chǎn)UPS的輸出功率因數(shù)一般在～之間。對UPS輸出功率因數(shù)的理解和評價在一些用戶和UPS銷售商中存在一些不全面的理解和不恰當?shù)脑u價。
一些UPS用戶或銷售人員認為輸出容量PS與功率因數(shù)PF的乘積就是UPS的實際輸出功率或稱輸出有功功率P，即P＝PS×PF。這樣理解和解釋輸出功率因數(shù)雖然沒有錯誤，但還很不全面。忽視了UPS輸出能力的另一方面即無功功率PQ的輸出能力。先代計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及自動化控制系統(tǒng)中的大部分交流用電負載為非線性負載，其中以整流非線性負載居**，在自動化控制系統(tǒng)中也常有具有鐵芯的感性非線性負載，如變壓器、交流電動機等。這些用電負載正常工作時不僅需要有功功率P，而且還須要UPS在輸出電壓波形無明顯失真狀態(tài)下能提供負載必須的無功功率PQ才能確保用電負載正常工作。UPS對負載所提供的無功功率PQ是由除基波電流以外的各次諧波電流提供的。
每個交流用電負載視其阻抗特性的不同功率因數(shù)的表達方式也不相同，功率因數(shù)有兩種表達方式即相移功率因數(shù)cosφ和失真功率因數(shù)PFD。
相移功率因數(shù)一般產(chǎn)生在線性負載上，如容性或無鐵芯電感負載等。由于負載上正弦電壓與正弦電流的相位不同而產(chǎn)生了相移功率因數(shù)，相位角φ的余弦值即為相移功率因數(shù)。如圖1所示。從圖中可看出電壓u與電流I雖然有相位差，但兩者都是正弦波，電流波形中沒有由于負載所引起的附加諧波電流。
失真功率因數(shù)主要產(chǎn)生在二極管整流、可控硅整流和帶有鐵芯的感性非線性負載上。二極管整流及鐵芯感性非線性負載上的相移功率因數(shù)一般都比較高，如交流異步電動機的相移功率因數(shù)一般在左右，二極管整流非線性負載的相移功率因數(shù)一般可達8～9。但由于這兩種負載工作時會產(chǎn)生較大的諧波電流，如圖2所示。由于負載中有諧波電流而沒有與之對應(yīng)的諧波電壓，所以諧波電流在輸入電壓的一個周期內(nèi)的平均功率為零，諧波電流只是在UPS輸出端與負載之間進行無功交換。尤其是二極管整流非線性負載產(chǎn)生的諧波電流與基波電流幾乎相等。