节电的基本概念

节电的基本概念骐成股份有限公司

一、节甚么电？

如何节省电力已经受到世界各国政府与民间的重视并成为世界潮流，不过对于所谓的节电常受到误解。电力是以电功率为计算标准。以单相来说电功率与电压和电流的关系如下：

实功率(KW) P 1 = V x I x Cos θ

虚功率(KV AR) Q 1 = V x I x Sin θ

总功率(KV A) S 1= V x I

Cos θ为所谓的功率因素(Power Factor)，θ为电流I 超前电压V 的角度。

因为

Cos θ2 + Sin θ2 = 1

总功率2 = 实功率2 + 虚功率2

三相情形与单相雷同，只多一个√

系数： 实功率(KW) P 3 =√ V x I x Cos θ 虚功率(KV AR) Q 3 =√ V x I x Sin θ

总功率(KV A) S 3=√ V x I

电力公司所供应的电功率为总功率，而一般消费者所付的电费是以实功率乘以时间计算，也就是千瓦时﹝KWH ﹞。实功率为消费者实际消耗转变成各种能量的功率。电力公司发电成本是以总功率计算而回收的电费是以实功率计算。很清楚的，如果消费者的设备能够提高功率因素，则可以降低虚功率而减轻电力公司总发电量。进年来世界各国对消费者虚功率的消耗渐趋重视并以各种规定要求功率因素的提高。

在此我们强调功率因素的提高主要是为了降低虚功率由而降低总功率，主要的是降低电力公司的发电成本，而对消费者的实功率并没有直接的影响。对消费者来说还是实功率的降低才是最重要。以马达来说，对同样的工作消耗越低的实功率越好。

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很明显的：

1. 为了降低电力成本，电力公司要求消费者提高设备的功率因素。对消费者来

说因功率因素的提高而降低虚功率可以避免或减少因功率因素太低所受的罚款。

2. 消费者为了降低电费，应设法提高设备的工作效率，也就是对同样的工作尽

可能的降低实功率的消耗。

二、功率因子提高的简便方法与其对实功率的可能影响

除了提高设备本身的功率因子，一般来说采用电容器为最简便的提高功率因子的方法。提高设备本身的功率因素常受到设备设计本身先天的限制。电感性阻抗越小功率因素越高。就以马达来说，低负载时电感性阻抗较高因而功率因素较低，而负载越高电感性阻抗越低因而功率因素越高。不过在高负载时也不可能完全除去电感性阻抗。事实上越降低电感性阻抗其成本的增加越大。

并联电容器为最简便而普遍被采用的提高功率因素的方法。不过以电容器提高功率因素，并无法降低设备的实功率的消耗。

如前所列出的公式

实功率(KW) = V x I x Cosθ﹝功率因素﹞，

其中以电容器提高功率因素的结果是使电流降低但并不能降低实功率。市面上常会以电容器冒称为家电的省电器，并以当场显示电流下降宣称省电，实为对消费者的误导。如前所说，电容器的使用只是降低电流及虚功率但并不能降低实功率，而实功率才是家庭用电的计费标准。

不过由于电流的降低也可以间接的降低电表上的实功率。这主要的是因为电流的降低而降低所谓的线耗。电线本身有电阻而电流流过电阻时电阻会发热，其发热量与电阻及电流平方成正比。电线发热就是电力的浪费。电阻与电线的长度成正比。因此电表与设备距离越远线耗越大，而电流越小线耗越小。因此对大电流而言，与电表有相当距离的设备来说在其旁边加装电容器由于线耗的减少而可以减少实功率的消耗。

坊间常常以电容器做为家庭用单相节电器，透过电视广告和传销的方式行销。

如上所说，电容器主要的是用来提高功率因子，降低虚功率，并无法降低实功率。功率因子的提高相对的降低电容器之前的电流，因而降低了瓦时表与电容器之间的电力线耗，对家庭用电来说以此方式节省用电对用以计算电费的实功率实微不足道。推广这类产品的商家常常以降低电流做为节电的左证，并为详细说明是节省甚么电：实功率或需功率，而家庭用电只以实功率计算电费，因此让家庭用户有受骗的感觉，常与厂商发生争执。奇怪的是这类产品在国内行销多年，却不见专业人士或机构对这么简单的问题给与明确的说明，奇哉！

坊间所销售的电容器常常是密封的，因此无法辨别是以电容器鱼目混珠或者是真正能够节省实功率的节电器。

最简单的辨别方法是看安装的方法。如果是并联，也就是把节电器插在插座上，这种装置就是电容器。如果是串联，也就是把节电器串接在电源和电器设备间，这种设备就不是电容器，而依设计的特性可能是可以节省实功率的节电器。三、实功率的节省

如第二节所述，以电容器加装在设备之前可以降低设备与电表间的线耗而降低实功率以达到节省电费的目的。其线耗降低的多少端视设备与电表间的距离，电线电阻特性，及电流下降的多少而定。

对马达来说，设法提高马达效率可以更有效的达到节电的目的。Nola于1977年指出马达实际所需电力往往比所消耗的电力低，也就是说马达运转时有部份电力被浪费掉。负载越低所浪费的电力比例越大。以变压器降低电压或以SCR 控制电流都可以降低马达电力的消耗。

用电设备不只是马达控制的设备如机械设备、冷气空调设备、冷冻冷藏设备等。

一般来说，用电设备可分为照明设备、电子设备、马达设备。各类设备有其用电特性。

1. 照明设备：照明设备的设计以额定电压为准，同时容许上下约10%的电

压变化，也就是说电压在比额定电压高或低10%范围内照明设备应该运作正

常，照明稳定，光度足够要求。但照明设备有一通性：电压高时用电量大而亮

度也高，电压低时用电量低而亮度也低。就以日光灯来说，一支40W额定电

压的日光灯在不同电压的用电如下：

电压(V) 功率(W) 电流(AMP)

105 35.5 0.626 110 40.8 0.728 115 45.3 0.801 120 50.2 0.895 从上表可以看出电压上升15V，用电量增加41%。因此降低电压可以有效的节

省用电。

2. 电子设备：电子设备的电源电压有最低限制，如果电源电压低于最低电压

则无法正常操作。

3. 马达设备：马达负载越低时浪费电力越大，因而节电的可能越大。在高负

载情况下如果强迫降低电压，可能不但不能省电反而电流上升，耗电量增加，

甚至于电压降低太多时因扭力不够而使马达停止运转。

兹就不同设备的节电方法讨论如下：

1. 照明设备：

如前所说，对照明设备来说，电压高时用电量大而亮度也高，电压低时用电量

低而亮度也低。所以对照明设备最有效的节电方式为降低电压。但是电压的降

低也降低了亮度。所幸一般照明设备的设计要求在下限电压情况下其亮度还是

合乎要求，因此如果能够维持输入照明的电压在容许亮度要求的下限，就可以

达到节电的效果。这是照明设备节电的基本观念。有人说可以设计照明设备的

节电装置节电达30~40%以上。他忽略了亮度的要求。如果只为了节省电力而

不在乎亮度的要求，则最简单的方法为减少照明设备。