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知识中心电能计量芯片功率因数 电工计算计算功率因数的公式是什么？
2020-12-01 06:24:26
来源：朵拉利品网
1, 电工计算计算功率因数的公式是什么？
功率因数低的根本原因是电感性负载的存在。例如，生产中最常见的交流异步电动机在额定负载时的功率因数一般为0.7--0.9，如果在轻载时其功率因数就更低。其它设备如工频炉、电焊变压器以及日光灯等，负载的功率因数也都是较低的。从功率三角形及其相互关系式中不难看出，在视在功率不变的情况下，功率因数越低（角越大），有功功率就越小，同时无功功率却越大。这种使供电设备的容量不能得到充分利用，例如容量为1000kVA的变压器，如果cos=1，即能送出1000kW的有功功率；而在cos=0.7时，则只能送出700kW的有功功率。功率因数低不但降低了供电设备的有效输出，而且加大了供电设备及线路中的损耗，因此，必须采取并联电容器等补偿无功功率的措施，以提高功率因数。功率因数既然表示了总功率中有功功率所占的比例，显然在任何情况下功率因数都不可能大于1。由功率三角形可见，当=0°即交流电路中电压与电流同相位时，有功功率等于视在功率。这时cos的值最大，即cos=1，当电路中只有纯阻性负载，或电路中感抗与容抗相等时，才会出现这种情况。感性电路中电流的相位总是滞后于电压，此时0°<<90°，此时称电路中有“滞后”的cos；而容性电路中电流的相位总是超前于电压，这时-90°<<0°，称电路中有“超前”的cos。功率因数的计算方式很多，主要有直接计算法和查表法。常用的计算公式为：
原理不复杂，只要采样出电压电流波形，确定其相位差即可。但如果没有实际项目经验会比较难实现。可以给你一些指导，以便你做下一步的研究。1，电压电流采样有不少方法，但比较合理且规范的做法是通过电压和电流互感器进行接入采样 。互感器输出的交流小信号可以方便整流，采样。2，通过整流电路到STM32 ADC可以计算电流电压有效值 （只关心功率因数，可忽略此步），采用硬件过零电路确定电流和电压的 过零点，用MCU 定时器对两个过零点进行定时采集，由此确定过零时间差，也即是相位差。 其余弦即为功率因数。3，第二步方法也可以采用电能计量芯片，比如ATT7022,ATT7053等等，此类芯片集成采样和计算功能。 通过MCU SPI与 计量芯片通信，可直接获取功率因数， 以及电网电流电压等特征参数。
名词解释
采样
采样指在信号处理领域，将信号从连续时间域上的模拟信号转换到离散时间域上的离散信号的过程，借助采样器实现。 通常采样与量化联合进行，模拟信号先由采样器按照一定时间间隔采样，获得时间上离散的信号，再经模数转换器（ADC）在数值上也进行离散化，从而得到数值和时间上都离散的数字信号。
电压
电压是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。 电压的国际单位制为伏特（V，简称伏），其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所做的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。
电流
科学上把单位时间里通过导体任一横截面的电量叫做电流强度，简称电流。通常用字母 I表示，它的单位是安培（安德烈·玛丽·安培，1775年—1836年，法国物理学家、化学家，在电磁作用方面的研究成就卓著，对数学和物理也有贡献。电流的国际单位安培即以其姓氏命名），简称“安”，符号 “A”，也是指电荷在导体中的定向移动。 导体中的自由电荷在电场力的作用下做有规则的定向运动就形成了 电流。 电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电微安(μA)1A=1 000mA=1 000 000μA，电学上规定：正电荷定向流动的方向为电流方向。金属导体中电流微观表达式I=nesv,n为单位体积内自由电子数，e为电子的电荷量，s为导体横截面积，v为电荷速度。 大自然有很多种承载电荷的载子，例如，导电体内可移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的电子和离子、强子内的夸克。这些载子的移动，形成了电流。
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