隨著供電公司在其供電合同中實(shí)施了功率因數(shù)懲罰條款，功率因數(shù)校正的使用顯著增加。除了能源成本影響之外，對于給定的 kW 負(fù)載，低功率因數(shù)需要更大尺寸的導(dǎo)體。對于給定的 kW 負(fù)載，與低功率因數(shù)相關(guān)的更高線路電流也會導(dǎo)致導(dǎo)體和變壓器中的更高損耗。
功率因數(shù)是有功功率（kW）與視在功率（kVA）之比。真正的發(fā)電功是由電流的電阻分量完成的，電阻分量隨電機(jī)負(fù)載而變化。電機(jī)的無功電流由兩部分組成。第一個是磁化電流，它在鐵芯中建立磁通量，使電機(jī)運(yùn)行。無論負(fù)載如何，磁化電流基本上是恒定的。無功電流的第二個分量是漏抗電流，這個分量根據(jù)電機(jī)上的負(fù)載而變化。漏抗電流相對較小，因此在電機(jī)空載到電機(jī)滿載的范圍內(nèi)，總無功電流相對恒定（與 kW 變化相比）。
因?yàn)闊o功電流的變化在機(jī)器的負(fù)載范圍內(nèi)相對較低，所以在滿載時，電容器可以補(bǔ)償?shù)剿璧墓β室驍?shù)水平，將在整個負(fù)載范圍內(nèi)將功率因數(shù)保持在接近所需水平的附近。通常情況下，一個電容器的容量可以將滿載功率因數(shù)校正為 95%，它將在從空載到滿載的整個范圍內(nèi)將功率因數(shù)保持在 95% 到 98% 的范圍內(nèi)。
根據(jù)美國國家電氣規(guī)范? (NFPA 70?) (NEC?) 第 460 條的要求，用于連接功率因數(shù)校正電容器的開關(guān)設(shè)備和導(dǎo)體的尺寸必須至少為電容器額定電流的 135%。功率因數(shù)校正電容器的位置理想情況下，功率因數(shù)電容器應(yīng)連接在接觸器的負(fù)載側(cè)，并與電機(jī)作為一個單元進(jìn)行切換。這種布置使切換成本最小化，因?yàn)椴恍枰~外的切換設(shè)備。這也為電容器在接觸器打開時快速放電提供了路徑。更重要的是，它僅在存在功率因數(shù)較差的負(fù)載時才會自動為系統(tǒng)增加電容。這避免了系統(tǒng)中過度補(bǔ)償的可能性，這種可能性在使用大容量電容器時可能發(fā)生。
如果電容器連接在接觸器的負(fù)載側(cè)，但連接在用于過載繼電器的電流互感器的線路側(cè)，則過載繼電器的設(shè)置可以直接基于（未校正的）電機(jī)數(shù)據(jù)。如果電容器連接在電流互感器的負(fù)載（電機(jī)）側(cè)，則過載繼電器的設(shè)置必須根據(jù)電機(jī)數(shù)據(jù)確定，并根據(jù)功率因數(shù)校正電容器的影響進(jìn)行調(diào)整。為了避免這種復(fù)雜性，最好將電容器連接在電流互感器的線路側(cè)。
在優(yōu)選的情況下，功率因數(shù)校正電容器的尺寸等于或低于電機(jī)空載 kVAR 要求的 90%。如果電容過大，電機(jī)會自勵磁，導(dǎo)致電容和電機(jī)上的電壓過大。電容器的尺寸基于 90% 的空載 kVAR 要求，因?yàn)殡娙萜鞯闹圃旃顬?–0%、+15%。電容器和電機(jī)電感的并聯(lián)組合形成了一個諧振電路。
如果電容低于電機(jī)的磁化電抗（欠校正），諧振頻率高于電力系統(tǒng)頻率。這樣，隨著電機(jī)在斷開后減速，產(chǎn)生的電壓不會通過諧振頻率，電機(jī)所承受的電壓也不會造成危險(xiǎn)。另一方面，如果電容等于電機(jī)的磁化電抗（臨界校正），則諧振頻率等于電力系統(tǒng)頻率。在這種情況下，電機(jī)可能會因自勵磁而遭受過電壓。最后，如果電容大于電機(jī)的磁化電抗（過校正），則諧振頻率小于電力系統(tǒng)的頻率。因此，隨著電機(jī)在斷開后減速，產(chǎn)生的電壓頻率將通過電感電容電路的諧振頻率。測試表明，電機(jī)和電容器上的電壓最高可達(dá)正常系統(tǒng)電壓的 175%，并可能對電容器、電機(jī)和驅(qū)動負(fù)載造成損壞。
功率因數(shù)校正電容器的尺寸
功率因數(shù)校正電容器的首選尺寸應(yīng)該（理想情況下）由電機(jī)制造商提供。如果電機(jī)制造商的建議不可用，則可以按照本節(jié)所述確定電容器的尺寸。從數(shù)學(xué)上講，校正所需的 kVAR 可以根據(jù)第所示的關(guān)系和以下等式計(jì)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)
確定功率因數(shù)大小的簡化程序
校正電容為：
1. 從制造商處獲取電機(jī)數(shù)據(jù)：
（首選）空載勵磁 kVAR（這可能很難獲得）
（次優(yōu)）來自電機(jī)制造商的電機(jī)空載安培數(shù)（或者，在機(jī)器運(yùn)行時測量空載安培數(shù)）
電機(jī)馬力（HP）、滿載效率、滿載功率因數(shù)（PF）。
確定所需的校正 PF（不超過 95%）。
將所需的 kVAR 計(jì)算為：
修正所需的 kVAR =
[HP x 0.746 (watts/HP)/efficiency] x 表中的系數(shù)
（表中的系數(shù)為未校正和已校正 PF 功率因數(shù)角的正切之差。）
4. 計(jì)算空載（電機(jī)勵磁）kVAR。
kVAR電機(jī)勵磁 =
空載 (A) x 電機(jī)電壓 (kV) x 1.732
（注意：這在數(shù)學(xué)上是不正確的，但如果空載功率因數(shù)小于約 14%，則誤差小于 1%。）
5. 將校正所需的（所需）kVAR 與 0.90 x（空載）kVAR電機(jī)勵磁進(jìn)行比較。選擇等于所需 kVAR 的電容器，但絕不會超過 0.90 x 空載 kVAR。如果這與標(biāo)準(zhǔn)電容器尺寸不匹配，請使用下一個較小的尺寸。
來源：會說電氣
