在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種;一種是有功功率,一種是無功功率。
有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率,也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。比如:5.5千瓦的電動機就是把5.5千瓦的電能轉換為機械能,帶動水泵抽水或脫粒機脫粒;各種照明設備將電能轉換為光能,供人們生活和工作照明。
無功功率比較抽象,它是用于電路內電場與磁場的交換,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功,而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈,除需40多瓦有功功率(鎮流器也需消耗一部分有功功率)來發光外,還需80乏左右的無功功率供鎮流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功,才被稱之為“無功”。
無功功率決不是無用功率,它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產生磁場,在二次線圈感應出電壓。因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓。
通常從發電機和高壓輸電線供給的無功功率,遠遠滿足不了負荷的需要,所以在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。這就是電網需要裝設無功補償裝置的道理。
有功功率與無功功率、視在功率的計算方法及公式
有功功率:在交流電路中,每個瞬時的有功功率是不同的,且不斷變化,一般用平均有功功率(一個周期內功率的平均值)來度量電路中消耗能量的情況。
對于單相交流電路,計算公式為 P=UI COSа
式中 : P—有功功率(瓦)U—交流電壓有效值(伏)I—交流電流有效值(安)COSа——負載的功率因數
有功功率的單位是瓦(W)或千瓦(KW)、兆瓦(MW)。當負載為純電阻時,電壓與電流相同,а=0°,COSа=1,電阻消耗的功率全部是有功功率(P=UI)。
當負載是純電感或純電容時,電壓和電流的相位差а=90°,COSа=0,有功功率 P=0,所以純電感或純電容負載是不消耗有功功率的。
無功功率:為了衡量交換能量的司情況,人們用能量交換過程中功率的最大值(即瞬時功率的最大值)來表示無功功率。根據公式推導,無功功率Q的計算公式為:Q=UISinа
式中:Sinа—交流電壓與電流相位差的正弦值。無功功率的單位是乏(var)或千乏(Kvar)、兆乏(Mvar)。
當負載為純電感或純電容時,а=90°,sinа=1,所以Q=UI,即只有無功功率而不消耗有功。
當負載為純電阻時,а=0°,sinа=0°,所以Q=0°,即只消耗有功功率而不需要無功。
視在功率:在一般交流電路中,輸送的電功率中即有有功成分,又有無功成分,因此其電壓有效值與電流有效值的乘積,即不是有功功率,也不是無功功率,而是它們的合成量,這個合成量就叫視在功率,用字母S表示: S=UI視在功率的單位為伏安(VA),或千伏安(KVA)、兆伏安(MVA)。
交流發電設備都是按照規定的電壓和電流進行設計和使用的,所以有時用視在功率表示設備的容量是比較方便的,例如變壓器的容量就是指它的視在功率。視在功率S、有功功率P、無功功率 Q三者之間的數量關系,恰好相當于直角三角形的三邊關系,S相當于斜邊,P和Q相當于兩條直角邊,稱為功率三角形,其換算公式如下:
S=√Q2+P2
cosа=P/S
由此可見功率因數cosа可以定義為,負載消耗的有功功率與其視在功率的比值,它表征了負載消耗的有功功率在視在功率中所占比例。
有功功率與無功功率的區別
功率分三種功率,有功功率P、無功功率Q和視在功率S。
電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上,功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S
三種功率和功率因素cosΦ是一個直角功率三角形關系:兩個直角邊是有功功率、無功功率,斜邊是視在功率。
有功功率平方+無功功率平方=視在功率平方。
三相負荷中,任何時候這三種功率總是同時存在:
視在功率S=1.732UI
有功功率P=1.732UIcosΦ
無功功率Q=1.732UIsinΦ
功率因數cosΦ=P/S
sinΦ=Q/S
有功功率
電能用于做功被消耗,它們轉化為熱能、光能、機械能或化學能等,稱為有功功率;又叫平均功率。交流電的瞬時功率不是一個恒定值,功率在一個周期內的平均值叫做有功功率,它是指在電路中電阻部分所消耗的功率,以字母P表示,單位瓦特。
無功功率
在具有電感或電容的電路中,電感或電容在半周期的時間里又將貯存的磁場(或電場)能量送給電源,與電源進行能量交換,并未真正消耗能量,我們把與電源交換能量速率的振幅稱為無功功率。
評論
查看更多