随着供电公司在其供电合同中实施了功率因数惩罚条款，功率因数校正的使用显着增加。除了能源成本影响之外，对于给定的 kW 负载，低功率因数需要更大尺寸的导体。对于给定的 kW 负载，与低功率因数相关的更高线路电流也会导致导体和变压器中的更高损耗。
功率因数是有功功率（kW）与视在功率（kVA）之比。真正的发电功是由电流的电阻分量完成的，电阻分量随电机负载而变化。电机的无功电流由两部分组成。第一个是磁化电流，它在铁芯中建立磁通量，使电机运行。无论负载如何，磁化电流基本上是恒定的。无功电流的第二个分量是漏抗电流，这个分量根据电机上的负载而变化。漏抗电流相对较小，因此在电机空载到电机满载的范围内，总无功电流相对恒定（与 kW 变化相比）。
因为无功电流的变化在机器的负载范围内相对较低，所以在满载时，电容器可以补偿到所需的功率因数水平，将在整个负载范围内将功率因数保持在接近所需水平的附近。通常情况下，一个电容器的容量可以将满载功率因数校正为 95%，它将在从空载到满载的整个范围内将功率因数保持在 95% 到 98% 的范围内。
根据美国国家电气规范® (NFPA 70®) (NEC®) 第 460 条的要求，用于连接功率因数校正电容器的开关设备和导体的尺寸必须至少为电容器额定电流的 135%。功率因数校正电容器的位置理想情况下，功率因数电容器应连接在接触器的负载侧，并与电机作为一个单元进行切换。这种布置使切换成本最小化，因为不需要额外的切换设备。这也为电容器在接触器打开时快速放电提供了路径。更重要的是，它仅在存在功率因数较差的负载时才会自动为系统增加电容。这避免了系统中过度补偿的可能性，这种可能性在使用大容量电容器时可能发生。
如果电容器连接在接触器的负载侧，但连接在用于过载继电器的电流互感器的线路侧，则过载继电器的设置可以直接基于（未校正的）电机数据。如果电容器连接在电流互感器的负载（电机）侧，则过载继电器的设置必须根据电机数据确定，并根据功率因数校正电容器的影响进行调整。为了避免这种复杂性，最好将电容器连接在电流互感器的线路侧。
在优选的情况下，功率因数校正电容器的尺寸等于或低于电机空载 kVAR 要求的 90%。如果电容过大，电机会自励磁，导致电容和电机上的电压过大。电容器的尺寸基于 90% 的空载 kVAR 要求，因为电容器的制造公差为 –0%、+15%。电容器和电机电感的并联组合形成了一个谐振电路。
如果电容低于电机的磁化电抗（欠校正），谐振频率高于电力系统频率。这样，随着电机在断开后减速，产生的电压不会通过谐振频率，电机所承受的电压也不会造成危险。另一方面，如果电容等于电机的磁化电抗（临界校正），则谐振频率等于电力系统频率。在这种情况下，电机可能会因自励磁而遭受过电压。最后，如果电容大于电机的磁化电抗（过校正），则谐振频率小于电力系统的频率。因此，随着电机在断开后减速，产生的电压频率将通过电感电容电路的谐振频率。测试表明，电机和电容器上的电压最高可达正常系统电压的 175%，并可能对电容器、电机和驱动负载造成损坏。
功率因数校正电容器的尺寸
功率因数校正电容器的首选尺寸应该（理想情况下）由电机制造商提供。如果电机制造商的建议不可用，则可以按照本节所述确定电容器的尺寸。从数学上讲，校正所需的 kVAR 可以根据第所示的关系和以下等式计算：
kVAR = kW x tanθ
kVAR未校正 = kW x tanθ未校正
kVAR校正 = kW x tanθ校正
校正所需的 kVAR = kW x (tanθ未校正 - tanθ校正后)
确定功率因数大小的简化程序
校正电容为：
1. 从制造商处获取电机数据：
（首选）空载励磁 kVAR（这可能很难获得）
（次优）来自电机制造商的电机空载安培数（或者，在机器运行时测量空载安培数）
电机马力（HP）、满载效率、满载功率因数（PF）。
确定所需的校正 PF（不超过 95%）。
将所需的 kVAR 计算为：
修正所需的 kVAR =
[HP x 0.746 (watts/HP)/efficiency] x 表中的系数
（表中的系数为未校正和已校正 PF 功率因数角的正切之差。）
4. 计算空载（电机励磁）kVAR。
kVAR电机励磁 =
空载 (A) x 电机电压 (kV) x 1.732
（注意：这在数学上是不正确的，但如果空载功率因数小于约 14%，则误差小于 1%。）
5. 将校正所需的（所需）kVAR 与 0.90 x（空载）kVAR电机励磁进行比较。选择等于所需 kVAR 的电容器，但绝不会超过 0.90 x 空载 kVAR。如果这与标准电容器尺寸不匹配，请使用下一个较小的尺寸。
来源：会说电气
