19-有功功率、无功功率、视在功率及其计算

1、有功功率、无功功率、视在功率及其计算1、有功功率：在交流电路中，凡是消耗在电阻元件上、功率不可逆转换的那部分功率（如转变为热能、光能或机械能）称为有功功率，简称“有功”， 用“P”表示，单位是瓦（W）或千瓦（KW）。它反映了交流电源在电阻元件上做功的能力大小，或单位时间内转变为其它能量形式的电能数值。实际上它是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，故又称平均功率。它的大小等于瞬时功率最大值的1/2，就是等于电阻元件两端电压有效值与通过电阻元件中电流有效值的乘积。2、无功功率：为了反映以下事实并加以表示，将电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率。简称“无功”，用“Q”表示。单位是乏（Var）或千乏(KVar)。在交流电路中，凡是具有电感性感性负载是指带有电感参数的负载。确切讲，应该是负载电流滞后负载电压一个相位差特性的为感性负载，如变压器，电动机等负载，称为感性负载。是指有些设备在消耗有功功率时还会消耗无功功率。有线圈负载的电路，叫感性负载。或电容性的元件，在通电后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此，在交流电每个周期内的上半部分（瞬时功率为正值）时间内，它们将

2、会从电源吸收能量用建立磁场或电场；而下半部分（瞬时功率为负值）的时间内，其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此，在整个周期内这种功率的平均值等于零。就是说，电源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换，而并不消耗功率。无功功率是交流电路中由于电抗性元件（指纯电感或纯电容）的存在，而进行可逆性转换的那部分电功率，它表达了交流电源能量与磁场或电场能量交换的最大速率。实际工作中，凡是有线圈和铁芯的感性负载，它们在工作时建立磁场所消耗的功率即为无功功率。如果没有无功功率，电动机和变压器就不能建立工作磁场。3、视在功率：交流电源所能提供的总功率，称之为视在功率或表现功率，在数值上是交流电路中电压与电流的乘积。视在功率用S表示。单位为伏安（VA）或千伏安（KVA）。它通常用来表示交流电源设备（如变压器）的容量大小。视在功率即不等于有功功率，又不等于无功功率，但它既包括有功功率，又包括无功功率。能否使视在功率100KVA的变压器输出100KW的有功功率，主要取决于负载的功率因数。4、功率三角形视在功率（S）、有功功率（P）及无功功率（Q）之间的关系，可以用功率三角形来表示，如下图所示。它是一

3、个直角三角形，两直角边分别为Q与P，斜边为S。S与P之间的夹角为功率因数角，它反映了该交流电路中电压与电流之间的相位差（角）。电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S 三相负荷中，任何时候这三种功率总是同时存在：功率因数cos=P/S：sin=Q/S（1）当三相负载平衡时：对于三相对称负载来说，不论是Y形接法还是形接法，其功率的计算均可按下式进行：（2）当三相负载不平衡时：分别计算各相功率，再求和，P=P1+P2+P3=U1*I1*cos1+U2*I2*cos2+U3*I3*cos3（3）如果三相电路的负载不对称，则上述公式不能使用，这时必须用三个单相电路功率相加的方法计算三相总功率。“功率三角形”是表示视在功率S、有功功率P和无功功率Q三者在数值上的关系，其中是u(t)与i(t)的相位差,也称功率因数角。由功率三角形可得：P=Scos，Q=Ssin=Ptg对于三相电路：P=3 UIcos，Q=3 UIsin， S=3 UI=（P2+Q2） KW是指有功功率，KVA是指视在功率或容量， 对于用电器来说

4、，VA*功率系数=W 在电阻类器件上，VA=W它的功率系数是1 在电动机上，功率系数是0.7-0.9不到1在发电机上，W指的应该是主动机的功率，比如说汽油机或柴油机的输出功率，VA应该指的它的带负载能力。（带负载能力就是代表器件的输出电流的大小。）KW：有功功率（P）单位 KVA：视在功率（S）单位 VAR： 无功功率Q S（P平方Q平方）的开方 PScos() 是功率因数 S=UIIIZ，Z为复数阻抗有功功率（单位KW）与视在功率（单位KVA）差一个cos()序号负荷名称设备容量设备工作台数计算系数（kx）计算负荷有功功率p（kw）无功功率Q(kvar)功率因数(COS)视在功率S(kvA)计算电流I（IJS）1搅拌机5.520.77.78.30.6811.3217.22喷射机5.540.817.613.20.82233.433注浆机420.75.65.710.7812.164电葫芦8.340.39.9619.770.4522.1333.635电焊机25.580.3571.4163.60.4178.5271.26合 计241.95367.6电力系统中的电源是由发电机产生的三相正弦交流

5、电，在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。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)。无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题，举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运走呢?在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。无功功率对供、用电可能产生的不良影响主要有：降低发电机有功功率的输出；降低输、变电设备的供电能力；造成线路电压损失增大和电能损耗的增加；造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在供电企业的电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。4

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