柴油发电机的功率因数为多少？

发电机容量条件的大小与电路的负载性质有关，如用电装备中的照明类、电阻炉等电阻负载的容量因数为1，而类似于发电机、空压机、空调等具有电感性负荷的电路功率因数都小于1。容量因数低，说明无功功率大，从而降低了装置的利用率，增加了线路供电损失。康明斯公司发现很多业内技术员仍然对一些概念存有误解，这为柴油发电机组的前期设计带来诸多影响，有必要在此再加以澄清。

      在电气领域的负载有电阻、电容和电感3个形式。电阻是消耗功率的器件，电容和电感是储存功率的器件。平常所用的交流电在纯电阻负荷上的电压和电流是同相位的，即相位差q=0°；交流电在纯电容负载上的电压和电流关系是电流超前电压90°（q=90°）；交流电在纯电感负载上的电压和电流关系是电流滞后电压90°（q=-90°）。

      由图1发电机功率关系图可知，功率因数的定义是：

      在电阻负荷上的有功功率就是视在功率，即二者相等，故而功率因数φ=1。而在纯电容和纯电感负荷上的电流和电压相位差90°，故而容量因数φ=cosθ=cos90°=0，即在纯电容和纯电感负荷上的有功功率为零，如图2所示。

      从这里可以看出一个问题，同样是一个电源，对于不同性质的负载其输出的功率的大小和性质也不一样，因此可以说负荷的性质决定着电源的输出。换言之，电源的输出不取决于电源的本身，就像一座水塔的供水水流取决于水龙头的开启程度。

      从上面的探讨可以看出，功率因数是表征负载性质和大小的一个参数。而且一般说一个负荷只有一种性质，就像一个人只有一个身份证号码一样。这种性质的确定是从负荷的输入端看进去，称为负载的输入容量因数。一个负荷电路完成了，它的输入容量因数也就定了。

      比如备用电源作为发电机的负荷而言，比如六脉冲整流输入的备用电源，其输入容量因数就是0.8，不论前面是大电电网还是发电机，比如要求输入100kVA的视在容量，都需要向前面的电源索取80kW的有功容量和60kvar的无功容量。如果备用电源的输入容量因数是0.6，就需要向前面的电源索取60kW的有功功率和80kvar的无功功率。像这样的输出分配，前面电源是“无权”决定的。

      多数发电机的功率因数为0.8，个别的功率因数可达0.85或0.9。

      通常情况下，功率因数由额定值到1.0的范围内变化时，发电机的出力可以保持不变，但为保持装置的静态稳定，要求容量因数不能超过0.95，也就是无功负载不得小于有功负载的1/3。当发电机的容量因数低于额定值时，由于转子电流增大，会使转子温度升高，此时，应调整负载，减小发电机的出力。否则，转子温度可能超出极限值。于是，运转时值班人员必须注意调节负荷，使转于电流不超过在该冷却空气进口温度下的允许值。通常地，功率因数都是0.8-0.9左右吧！这个要根据这台柴油发电机组所规定的容量因数数据和电网的要求。

      功率条件与有功容量、无功容量的关系如图5所示。由Q=UIsinΦ和P=UIcosΦ公式可得知，若康明斯发电机组发出的无功越多，功率因数就是减轻，在发电机输出功率不变的情况下，机端的电压会升高。无功越多，励磁电流就会增大，康明斯发电机组的定、转子温度会有所升高，偏高的话，两者的绝缘可能也会受到威胁呢。反之，如果容量因数偏高，，柴油发电机组所发的无功容量就是很少啦！机端电压也会减少，就会降低运转的稳定性很容易失步或有可能会造成柴油发电机组进行运转，所以康明斯发电机组运行时，注意机端电压在规定值，异常就需要进行调节（如图6所示），调整到保证柴油发电机组不进相运转就可以了。

      为了保证康明斯发电机组的稳定运行，发电机的功率因数一般不应超过迟相0.95运转，或无功负荷应不小于有功负载的1/3。在发电机自动调节励磁系统投入运行的情形下，必要时发电机可以在容量因数为1.0的情况下短时运行，长时间运行会导致发电机的振荡和失步。目前大柴油发电机组基础上不允许进相运行，有的大柴油发电机组正在进行进相试验，运转人员应根据本康明斯发电机组的状况及时调节。当容量因数低于额定值时，发电机出力应降低，由于容量因数越低，定子电流中的无功分量越大，转子电流也必然增大，这会导致转子电流超过额定值而使其绕组产生发热情形，试验证明，当功率要素等于0.7时，发电机的出力将降低8%。因此发电机在运转中，若其功率因数低于额定值时，值班人员必须及时调整，使出力尽量带到允许值，而转子电流不得超过额定值。

     功率因数偏高或偏低对发电机运行有影响，详细是指在满负载的状况下。

（1）当有功负荷满发时，cosφ过高即无功偏低，减小装置的无功裕量，会危害发电机的稳定性。虽然提高了经济性，但从长远来看，这是以增加损坏的概率换来的，一旦有突发故障产生，发电机可能经受不起小的扰动或震荡，有可能失步。

（2）无功太低将引起发电机端电压下降，使发电机受危害。发电机吸取的电流上升，而使电压更低，形成恶性循环，可能致使整个系统失去稳定运转而崩溃。

（6）当发电机在额定负载下运转时，功率条件太低，发电机的励磁电流、定子电流增加，将使装置发热，增加了设备老化、开关跳闸等机会。

      大多数用户为了提升成本效益要求而尽量提升功率因数，通过改进功率因数，减小了线路中总电流和供电系统中的电气元件的功率，因此不但减少了投资费用，而且减轻了发电机本身电能的损耗。良好的功因数值的确保，从而减小供电装置中的电压损失，可以使负荷电压更稳定，改良电能的质量。因此，提高容量因数不仅对电力系统，而且对企业的经济运行有着重大意义。工业企业在考虑提升功率因数时，应采用无功补偿系统，以提高电力系统的容量因数，改进供电品质。