在電子領域的負載有三個基本品種:電阻、電容和電感。電阻是消耗功率的器件,電容和電感是儲存功率的器件。日常所用的交流電在純電阻負載上的電壓和電流是同相位的,即相位差q = 0°,如圖1(a)所示;交流電在純電容負載上的電壓和電流關系是電流超前電壓90°(q =90°),如圖1(b)所示;交流電在純電感負載上的電壓和電流關系是電流滯后電壓90°(q = -90°),如圖1(c)所示。
圖1 不同性質負載上的電流電壓關系
功率因數的定義是:
, (1)
在電阻負載上的有功功率就是視在功率,即二者相等,所以功率因數F=1。而在純電容和純電感負載上的電流和電壓相位差90°,所以所以功率因數F=cosq = cos90°=0,即在純電容和純電感負載上的有功功率為零。
從這里可以看出一個問題,同樣是一個電源,對于不同性質的負載其輸出地功率的大小和性質也不同,因此可以說負載的性質決定著電源的輸出。換言之,電源的輸出不取決于電源的本身,就像一座水塔的供水水流取決于水龍頭的開啟程度。
從上面的討論可以看出,功率因數是表征負載性質和大小的一個參數。而且一般說一個負載只有一種性質,就像一個人只有一個身份證號碼一樣。這種性質的確定是從負載的輸入端看進去,稱為負載的輸入功率因數。一個負載電路完成了,它的輸入功率因數也就定了。
比如UPS作為前面市電或發電機的負載而言,比如六脈沖整流輸入的UPS,其輸入功率因數就是0.8,不論前面是市電電網還是發電機,比如要求輸入100kVA的視在功率,都需要向前面的電源索取80kW的有功功率和60kvar的無功功率。如果UPS的輸入功率因數是0.6,就需要向前面的電源索取60kW的有功功率和80kvar的無功功率。像這樣的輸出分配,前面電源是“無權”決定的。