功率因數(shù)通常都是正值，但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，會(huì)遇到儀器測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值或正負(fù)跳變的情況，本文就和大家聊聊功率因數(shù)出現(xiàn)負(fù)值或正負(fù)跳變的常見工況。
參考功率分析儀手冊(cè)，可參閱到有功功率p計(jì)算是瞬時(shí)的電壓電流相乘后求平均：
其中：n為采樣點(diǎn)數(shù)，由測(cè)量區(qū)間決定。
功率因數(shù)pf=p/s。其中s為視在功率，且一直為正值，所儀功率因數(shù)pf的正負(fù)跟隨p的變化，當(dāng)p為負(fù)時(shí)，pf也就是負(fù)了。
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發(fā)電系統(tǒng)
參考iec60375標(biāo)準(zhǔn)，功率因數(shù)pf=p/s，正負(fù)號(hào)由有功功率的方向決定。有功功率p和功率因數(shù)pf處于四象限運(yùn)行，指示了測(cè)評(píng)點(diǎn)的發(fā)電/用電特性。當(dāng)被測(cè)負(fù)載是發(fā)電的，按照iec標(biāo)準(zhǔn)，位于第二、第三象*，此時(shí)功率因數(shù)pf為負(fù)值。
iec四象限
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接線錯(cuò)誤
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí)，若線路電流超過測(cè)量?jī)x器本身大允許的rms和峰值，需要外接傳感器或者電流鉗等擴(kuò)展測(cè)量范圍，傳感器、電流鉗的方向一定要和我們的接線示意圖的方向一致，按照電流從源流向設(shè)備，是從源電壓的正極流出，負(fù)極流入來(lái)接線。若接線人員操作疏忽，接線時(shí)電壓或者電流有線接反，就會(huì)導(dǎo)致有功功率為負(fù)值，功率因數(shù)pf也就出現(xiàn)負(fù)值了。注意：不外接傳感器，直接測(cè)量時(shí)，也需注意電壓電流方向，接錯(cuò)方向也會(huì)出現(xiàn)負(fù)值。
帶電流方向標(biāo)識(shí)傳感器
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被測(cè)信號(hào)本身特性
電壓u、電流i基波頻率不相關(guān)時(shí)，*累計(jì)平均功率p趨于0，短期內(nèi)受不同更新周期計(jì)算起點(diǎn)影響，累積平均功率不能抵消，不同計(jì)算起點(diǎn)累計(jì)的正負(fù)會(huì)有所不同，p會(huì)出現(xiàn)正負(fù)跳動(dòng)。pf正負(fù)跟隨p，此時(shí)pf也會(huì)出現(xiàn)正負(fù)跳變。u、i波形圖舉例下圖。
u和i波形舉例
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負(fù)載因素
負(fù)載接近純感性或者純?nèi)菪?，由于儀器本身精度或者外界噪聲會(huì)引起u、i相位角在90°附近變化，從而出現(xiàn)p正負(fù)跳變。pf正負(fù)跟隨p，此時(shí)pf也會(huì)出現(xiàn)正負(fù)跳變。
正負(fù)跳變
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接線方式選擇3p3w（3v3a）時(shí)，某些相是負(fù)值
3v3a接線示意圖
3v3a實(shí)質(zhì)為兩瓦特計(jì)法，三相總功率為p1+p2（相關(guān)推導(dǎo)不在本文講解，可參考往期微信文章《測(cè)量三相三線系統(tǒng)的三大誤區(qū)》）。
本文以y型負(fù)載為例（針對(duì)測(cè)量?jī)x器，負(fù)載看作一個(gè)整體，不論是△或星型都是三根線進(jìn)去，總功率也是p=p1+p2），如圖5 3v3a接線方式，測(cè)試的是線電壓和相電流，所以每個(gè)輸入單元的電壓和電流的相位角與實(shí)際負(fù)載的相位角不同。
r相電流i1和r-t電壓u13接到一個(gè)功率測(cè)量單元，計(jì)算的功率記為p1=i1•u13；s相電流i2和s-t電壓u23接到一個(gè)功率測(cè)量單元，功率記為p2=i2•u23；t相電流i3和r-s電壓u12接到一個(gè)功率測(cè)量單元，計(jì)算的功率記為p3=i3•u12。結(jié)合圖7，在三相平衡系統(tǒng)中，電壓為基準(zhǔn)，電流超前電壓為正（+），電流滯后電壓為負(fù)（-）。
當(dāng)阻性平衡負(fù)載時(shí)，u13（urt）和i1（ir）的夾角+30°，此時(shí)p1＞0；u23（ust）和i2（is）的夾角-30°，此時(shí)p2＞0；u12（urs）和i3（it）的夾角+90°，p3=0。感性平衡負(fù)載時(shí)，相比阻性電壓超前電流，電壓將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度α，p3＞0，當(dāng)α大于60°時(shí)加上純阻性時(shí)ust超前i2的 30°夾角，共大于90°，則p2＜0。容性平衡負(fù)載時(shí)，相比阻性電壓落后電流，電壓將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一定角度α，p3＜0，當(dāng)α大于60°時(shí)加上純阻性時(shí)urt落后i1的 30°夾角，共大于90°，則p1＜0。
三個(gè)線電壓向量由來(lái)
三相平衡系統(tǒng)阻性負(fù)載向量圖
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，遇到有功功率為負(fù)、功率因數(shù)為負(fù)、效率為負(fù)等情況時(shí)，不一定是測(cè)量?jī)x器出現(xiàn)了問題，可能和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試工況和被測(cè)信號(hào)等有關(guān)。本文幾種常見的功率因數(shù)為負(fù)情況已和大家分享（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況不局限以上），希望給您測(cè)試測(cè)量帶來(lái)幫助。
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