什么是有功功率无功功率及视在功率.doc

什么是有功功率、无功功率及视在功率

1、有功功率：在交流电路中，电阻元件上所消耗的功率为有功功率，以P表示，其单位为瓦（W）和千瓦（KW）。它们之间的关系是：
1KW=103W
有功功率与电压、电流间的关系为

式中：U——电压的有效值（Ｖ）；
Ｉ——电流的有效值（Ａ）；
Ｐ——有功功率（Ｗ）；
cos＠——功率因数。

有功功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，对电动机来说是指它的出力，以字母P表示，单位为千瓦（KW）。

2、无功功率：在交流电路中，电感或电容元件与电源之间只进行能量的交换。而不消耗能量，我们把一部分功率称之为无功功率。其单位为乏（var）和千乏（Kvar）,它们之间的关系是：

无功功率与电压、电流间的关系为

式中：U——电压的有效值（Ｖ）；
Ｉ——电流的有效值（Ａ）；
Q——无功功率（var）。

无功功率：在具有电感（电容）的电路里，电感（电容）在半周期的时间里把电源的能量变成磁场（电场）的能量贮存起来，在另外半周期的时间里又把贮存的磁场（电场）能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的振幅值叫做无功功率，以字母Q表示，单位干乏kvar）。

3、视在功率：在交流电路中，电压与电流的乘积，我们把这一部分功率称之为视在功率，它既不是有功功率，也不是无功功率，通常均以视在功率表示变压器等设备的容量，其单位为伏安（VA）和千伏安（KVA）。它们之间的关系是：

视在功率与电压、电流间的关系为：

式中：U——电压的有效值（Ｖ）；
Ｉ——电流的有效值（Ａ）；
S——视在功率（VA）。
根据三角函数的关系式可得：

或

有功功率、无功功率和视在功率也可以用一个直角三角形
来表示，一般称之为功率三角形，如图所示。
视在功率：在具有电阻和电抗的电路内，电压与电流的乘积叫视在功率，以字母S表示，单位为千伏安（kVA）。
视在功率＝（有功功率的平方＋无功功率的平方）开根号
有功功率＝视在功率×cosφ(功率因数)
有功功率＝视在功率×sinφ

有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。

配电网中的电感性电气设备如变压器、电动机、电焊机、空调器、洗衣机、电冰箱、钠灯、日光灯等投入运行后，不仅要从电力网中吸收有功功率用于做功，而且还要吸收无功功率建立磁场，这样就导致电力客户的自然功率因数一般都比较低。

1、在电网对用户输电的过程中，电网要提供给负载的电功率有两种：有功功率和无功功率。有功功率（p)是指保持设备运转所需要的电功率，也就是将电能转化为其它形式的能量（机械能，光能，热能等）的电功率；而无功功率（Q）是指电气设备中电感、电容等元件工作时建立磁场所需的电功率。
2、无功功率比较抽象，它主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换，在电气设备（电路系统）中建立和维护磁场的功率。它不表现对外做功，由电能转化为磁能，又由磁场转化为电能，周而复始，并无能量损耗。特别指出的是无功功率并不是无用功，只是它不直接转化为机械能、热能为外界提供能量，作用却十分重要。
3、电机运行需要旋转磁场，就是靠无功功率来建立和维护的，有了璇转的磁场，才能使转子转动，从而带动机械的运行。变压器也需要无功功率，才能使一次线圈产生磁场，二次线圈感应出电压，凡是有电磁线圈的电气设备运行都需要建立磁场，然而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功功率，没有无功功率电机不能转动、变压器不能运行、电抗器不能工作、继电器不会动作，所有设备中的磁场无法建立，电气设备也就不会运行。因此供电系统中除了对用户提供有功功率，还要提供无功功率，两者缺一不可，否则电气设备将无法运行。

4、功率分三种功率，有功功率P、无功功率Q和视在功率S。
三相负荷中，任何时候这三种功率总是同时存在：
电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S
三种功率和功率因素cosΦ是一个直角功率三角形关系：两个直角边是有功功率、无功功率，斜边是视在功率。
有功功率平方+无功功率平方=视在功率平方。
视在功率S=1.732UI
有功功率P=1.732UIcosΦ
无功功率Q=1.732UIsinΦ
功率因数cosΦ=P/S
sinΦ=Q/S

2.无功补偿的意义
     (1)补偿无功功率,可以增加电网中有功功率的比例常数
     (2)减少发,供电设备的设计容量,减少投资,例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cos4=0.95时,装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW;反之,增加0.52KW.对原有设备而言,相当于增大了发,供电设备容量.因此,对新建,改建工程.应充分考虑无功补偿,便可以减少设计容量,从而减少投资.
     (3)降低线损,由公式△P%=(1-cosΦ/cosΦ)X100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数,cosΦ为补偿前的功率因数则
     cosΦ>cosΦ,所以提高功率因数后,线损率也下降了.减少设计容量,减少投资,增加电网中有功功率的输送比例,以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益.所以,功率因数是考核经济效益的重要指标,规划、实施无功补偿势在必行.
    3.无功补偿的原则
     提高用电单位的自然功率因数,无功补偿分为集中补偿,分散补偿和随机随器补偿,应该遵循：全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿主;高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主的原则.