1.从力学的观点解释

在力学上规定物体的水平移动是不做功的，只有垂直上升才做功，所以一个斜线上升物体的爬坡力S可分成一个垂直力分量P和一个水平力分量Q，垂直分量代表有功功率，是做功的，水平分量是无功的，如图2. 7所示。此时的综合力S与上升力P和水平力Q之间的关系式就是直角三角形勾股弦所表示的关系。所以在电学上视在功率与有功功率和无功功率之间的关系就是图2.7 (a)所示的直角三角形勾股弦的关系。

其实在这里我们说的做功和不做功(元功)是相对而言的。难道水平移动就真的不做功吗?实际上水平移动需要克服摩擦力就必须做功。

在电学上有的认为无功功率既然不做功就是没用的，实际则不然，不做功和元用不是一个概念。比如图2.7 (b)所示是一个跳高运动员在赛场上的情况。跳高是以跳的高度计成绩的，但如果没有一定距离和一定速度的水平助跑就不会跳得很高，而这个一定距离和一定速度的水平助跑是不计成绩的，助跑再快再远如果跳不过标杆一切都是零。就是说无功是帮助有功的。

2.从实际计算机的应用解释

为什么一般用户都认为UPS的负载功率因数值越大越好?原因是他觉得功率因数越大给出的有功功率越大，越能多带负载。为了进一步搞清这个概念，不妨用下面的例子具体说明。

图2. 8表示的是PC的例子。图2.8 (a)表示的是PC的外形，所有的PC和其他计算机、服务器一样都有内置PWM直流电源，图2.8 (b)就是这类电源的主电路原理图，前面是一个二极管整流器，接在整流器后面的是一个电容滤波器C，从前面的介绍可知，电容器C是储存无功功率的， PC的大部分无功功率都存在此。如果为了提高输入功率因数而取消 这个电容，会出现什么情况呢?图2. 8 (c)示出了整流后的脉动电压波波形，从图中可以看出，脉动电压波的值是一直在变的，一会是最大值，一会是零。在不为零的某一个电压段PC是工作的，监视器有显示;在电压为零和零的附近时， PC因电压不正常或元电压而不能 工作，在监视器上可以明显地看出，在电压为零或接近于零时就出现黑屏。随着整流脉动电压的周期性变化，监视器也作同步闪烁，此时的计算机等负载根本无法正常工作!若要能正常工作，就必须为其提供直流电压。电容器C就是为这个目的而加入的。图2.8 (d)表示出了这种情况，图中Ue表示的是脉动整流电压经电容滤波后的直流电压波形，整流电压波形内的脉冲为整流后的电流波形。

包括各种计算机在内的绝大多数电子设备采用的都是内置PWM电源电路。PWM电路的作用是将整流滤波后的直流电压进行斩波，将原来得到的直流电压波切割成一段一段的脉冲波，其目的是将电压进行高频变换，将很高的输入电压(一般为300V)变换成数字电路所需的电压，如±5V、±12V、±24V等。在以前由于受器件水平的影响，大都采用线性电路进行降压，精度倒是达到了要求，但效率太低，比如土5V的效率一般不足50，而电路中又是用这个电压用得最多，因此造成了机器的体积大、重量重、价格高和内部发热严重，使系统的可靠性大打折扣。由于近代器件水平的发展，高频大功率的功率管改变了原来的状况，脉宽调制(PWM)技术使电源的工作进入数字时代。所以PWM电路向整流滤波电路索取的是高频脉冲电流，如图2.9 (a)所示。这样一来使原来的效率提高了、体积缩小了、重量减轻了且价格降低了，相应的可靠性也提高了。

不过此时对电容滤波环节的要求提高了:要求滤波电压的动态性能要好、容量要大，即取电流脉冲Ie期间，电容器C上电压民的变化要非常小或小于规定值。但在上面的介绍中曾经提到， PWM电路的输入电压范围可以很大，为什么这里又提出要求波动很小呢?前面所说的范围很大是指对中心值(一般为300V)而言，如果输入电压降到最下限，其变化范围要求就很严格了，否则，就会影响后 面用电电路的正常工作。可以满足上述要求的唯一方法就是增加电容器的容量，即多储存元功功率。如图2.9 (b)所示的例子，一个脉冲电流相当于一桶水，当从大木桶中取出一小桶水时，大桶内的水面应不出现明显变化，这就要求大桶内的水要数倍于小桶的容量。大桶内的水就相当于电容器内的无功功率。一般民的输入功率因数是O. 6 ~ 0.7，即若功率因数为0.6的PC需要lkVA的视在功率，其中需要有功功率600W，无功功率800VArj若功率因数为O. 7的PC需要lkVA的视在功率，其中需要有功功率700W，无功功率714VArj无功功率都比有功功率大。

通过上面的讨论可以看出，无功功率的作用是帮助有功功率有效地做功。如果没有这些无功功率的帮助，内部用直流供电的设备将是一堆废物!实际生活中这样的例子很多，为了达到某一个目的就必须做看起来是无用的功。比如衡量跳高运动员的成绩是看他能跳多高，而不是看他能跑多快和跑多远，但运动员为了提高成绩却不得不快速奔跑一段距离，这一段距离的奔跑并不计人成绩，但非常有用。

所以，无功功率和有功功率同等重要，缺一不可。

                                                         编辑：Andly