Коэффициент мощности — величина, равная отношению активной мощности P, потребляемой нагрузкой, к ее полной мощности S.
Полная мощность — это произведение действующих значений напряжения и тока:
S=U×I, измеряется в вольт-амперах (ВА).
Активная мощность измеряется в ваттах (Вт) и вычисляется по формуле:
P=U×I×λ, где λ — это коэффициент мощности.
Рассмотрим подробнее, что это такое.
Ранее, когда в основном встречались устройства с нагрузкой линейного типа (т.е. при синусоидальном напряжении нагрузка потребляла синусоидальный же ток), более распространено было понятие cosφ («косинус фи»), учитывающее разность фаз между напряжением и током (см. рис. 1).
![]() |
Рис. 1. Разность фаз между напряжением и током. |
Эта величина при условии линейности нагрузки определялась по той же формуле
cosφ=P/S, или из вида осциллограммы.
Однако если форма тока сильно отличается от синусоиды, такого параметра как cosφ для оценки качества потребляемой электроэнергии не достаточно, т.к. необходимо учитывать гармонический состав потребляемого тока (см. рис. 2).
![]() |
Рис. 2. Кривая тока современного электронного прибора |
Поэтому сейчас энергетики оперируют понятием коэффициент мощности.
Обозначается чаще всего λ («лямбда»), PF (Power Factor) или по старинке cosφ:
Математический смысл коэффициента мощности — это отношение интеграла произведения мгновенных значений напряжения и тока к произведению корней интегралов квадратов мгновенных значений тока и напряжения:
Физический смысл в том, что активная мощность (т.е. та, которую показывает ваттметр) не совпадает с полной мощностью, т.е. с произведением показаний вольтметра и амперметра, при отличии формы тока от формы напряжения или при несоответствии их фаз.
![]() |
Рис. 3. Откуда берется коэффициент мощности |
![]() |
Рис. 4. Пример, когда ток и напряжение имеют одинаковую форму и совпадают по фазе - коэффициент мощности равен 1 (или 100%) |
3. А так будет выглядеть ток, равный сумме 1-й гармоники и 3-й:
4. А если в составе тока будет много высших гармоник:
Потери мощности на нагрев проводов сети пропорциональны квадрату тока:
Таким образом, при соsφ=0,5 потери мощности в сети больше в 4 раза, чем при соsφ=1. Кроме того, генераторы и трансформаторы будут загружены током в 2 раза больше, и в этом случае требуется примерно в 2 раза большее сечение проводов для обмоток.
Отсюда видно, какое важное значение имеет величина соsφ:
– в электробытовых сетях: квартиры, дачи, частные дома;
– в промышленности: производство с жесткими лимитами электроэнергии;
– в бизнесе: офисы, торговые комплекты, склады;
– а также всюду, где стоит задача минимизировать затраты на электроэнергию.