微波EDA网,见证研发工程师的成长!
首页 > 硬件设计 > 硬件工程师文库 > 有功功率与无功功率

有功功率与无功功率

时间:07-24 来源:电子发烧友网 点击:

  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。

  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。

  通常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。

  有功功率与无功功率、视在功率的计算方法及公式

  有功功率:在交流电路中,每个瞬时的有功功率是不同的,且不断变化,一般用平均有功功率(一个周期内功率的平均值)来度量电路中消耗能量的情况。

  对于单相交流电路,计算公式为 P=UI COSа

  式中 : P—有功功率(瓦)U—交流电压有效值(伏)I—交流电流有效值(安)COSа——负载的功率因数

  有功功率的单位是瓦(W)或千瓦(KW)、兆瓦(MW)。当负载为纯电阻时,电压与电流相同,а=0°,COSа=1,电阻消耗的功率全部是有功功率(P=UI)。

  当负载是纯电感或纯电容时,电压和电流的相位差а=90°,COSа=0,有功功率 P=0,所以纯电感或纯电容负载是不消耗有功功率的。

  无功功率:为了衡量交换能量的司情况,人们用能量交换过程中功率的最大值(即瞬时功率的最大值)来表示无功功率。根据公式推导,无功功率Q的计算公式为:Q=UISinа

  式中:Sinа—交流电压与电流相位差的正弦值。无功功率的单位是乏(var)或千乏(Kvar)、兆乏(Mvar)。

  当负载为纯电感或纯电容时,а=90°,sinа=1,所以Q=UI,即只有无功功率而不消耗有功。

  当负载为纯电阻时,а=0°,sinа=0°,所以Q=0°,即只消耗有功功率而不需要无功。

  视在功率:在一般交流电路中,输送的电功率中即有有功成分,又有无功成分,因此其电压有效值与电流有效值的乘积,即不是有功功率,也不是无功功率,而是它们的合成量,这个合成量就叫视在功率,用字母S表示: S=UI视在功率的单位为伏安(VA),或千伏安(KVA)、兆伏安(MVA)。

  交流发电设备都是按照规定的电压和电流进行设计和使用的,所以有时用视在功率表示设备的容量是比较方便的,例如变压器的容量就是指它的视在功率。视在功率S、有功功率P、无功功率 Q三者之间的数量关系,恰好相当于直角三角形的三边关系,S相当于斜边,P和Q相当于两条直角边,称为功率三角形,其换算公式如下:

  S=√Q²+P²

  cosа=P/S

  由此可见功率因数cosа可以定义为,负载消耗的有功功率与其视在功率的比值,它表征了负载消耗的有功功率在视在功率中所占比例。

  有功功率与无功功率的区别

  功率分三种功率,有功功率P、无功功率Q和视在功率S。

  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。

  三相负荷中,任何时候这三种功率总是同时存在:

  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

  有功功率

电能用于做功被消耗,它们转化为热能、光能、机械能或化学能等,称为有功功率;又叫平均功率。交流

Copyright © 2017-2020 微波EDA网 版权所有

网站地图

Top