有功功率、無(wú)功功率、視在功率以及功率因數(shù)

1、實(shí)用文檔有功功率、無(wú)功功率、視在功率以及功率因數(shù)Active power 、Reactive power 、Apparent power有功功率有功功率(英語(yǔ)：active power , AC power)也稱(chēng)為實(shí)功率(R, real power )是一個(gè)在 交流電 電路系統(tǒng)中 的概念，表示電源在周期內(nèi)所發(fā)岀的瞬時(shí)功率的平均值，有功功率以P來(lái)表示，其單位是瓦特(W。在電路的電源電路的一個(gè)給定的點(diǎn)的過(guò)去的能量流的速率。在交流電路中，儲(chǔ)能元件如電感和電容，可能 會(huì)導(dǎo)致能量流動(dòng)的方向周期性的逆轉(zhuǎn)。電源的部分，在一個(gè)完整的周期的交流波形的平均，在一個(gè)方向上 的能量的凈轉(zhuǎn)移的結(jié)果被稱(chēng)為真正的力量。儲(chǔ)存

2、的能量，該方法返回到源在每個(gè)周期中，由于功率的部分被稱(chēng)為無(wú)功功率。在交流電路中，有功功率是指一個(gè)周期內(nèi)發(fā)岀或負(fù)載消耗的瞬時(shí)功率的積分的平均值(或負(fù)載電阻所消耗的功率)，因此，也稱(chēng)平均功率。1定義記瞬時(shí)電壓為u(t)，瞬時(shí)電流為i(t)，瞬時(shí)功率為p(t)，則：記有功功率為P,則：對(duì)于交流電，T為交流電的周期，對(duì)于直流電，T可取任意值。對(duì)于正弦交流電，經(jīng)過(guò)積分運(yùn)算可得：上式中，U I分別為正弦交流電的有效值，©為電壓與電流信號(hào)的相位差。2三相電對(duì)于單相正弦交流電而言，其瞬時(shí)功率是變化的，因此，對(duì)于單相電機(jī)，其輸岀轉(zhuǎn)矩有脈動(dòng)。 對(duì)于三相電機(jī)，其三相電的瞬時(shí)功率之和卻是恒定值，因此，對(duì)于三

3、相電機(jī)，其輸岀轉(zhuǎn)矩?zé)o脈動(dòng)。 證明如下：假設(shè)：Ua=Um*sin (3 t+120 ° )la=lm*sin (3 t+120 ° - 0)那么，Pa=Ua*la=Um*lm*sin (3 t+120 ° )*sin (3 t+120 ° - 0)=1/2*Um*lm*cos0 -cos(23t+240 °)同理:Pb=1/2*Um*Im*cos0 -cos(23 t- 0 )Pc=1/2*Um*Im*cos0 -cos(231-240 °)P=Pa+Pb+Pc=3/2*Um*Im*cos-cos(23t+240 °)+cos

4、(2 3 t- 0 )+cos(23 t-240 ° - 0 )=3/2*Um*Im*cos-cos(231-120 °)+cos(2 3 t- 0 )+cos(23 t+120 ° - 0 )/ cos(2 31-120 °-0 )+cos(2 3 t+120 °=2cos(2 31- 0 )*cos(-120 ° )=-cos(2 3 t- 0 )/ P=3/2*Um*Im*cos 0即：三相電機(jī)的輸出瞬時(shí)功率為恒定值。3簡(jiǎn)述有功功率是是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量（機(jī)械能、光能、熱能）的電功率，稱(chēng)為有功功率。以字母 P表示，單位主要

5、有瓦（W）、千瓦（kW）、兆瓦（MW）交流電的瞬時(shí)功率不是一個(gè)恒定值，瞬時(shí)功率在一個(gè)周期內(nèi)的平均值叫做有功功率，因此，有功功率也稱(chēng)平均功率。電力系統(tǒng)中，頻率、電壓是電網(wǎng)電能質(zhì)量的二大指標(biāo)。頻率變化原因：負(fù)荷變動(dòng)導(dǎo)致有功功率的不平衡。變化過(guò)程：負(fù)荷變化T發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化T頻率變化T負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)T新頻率下達(dá)到平衡。消除偏移：原動(dòng)機(jī)輸入功率大小隨負(fù)荷變動(dòng)而改變。4測(cè)量測(cè)量有功功率的儀表稱(chēng)為有功功率表，簡(jiǎn)稱(chēng)功率表，或功率計(jì)、瓦特計(jì)、瓦特表等。功率計(jì)可分為：直流功率計(jì)、工頻功率計(jì)和變頻功率計(jì)。由于直流功率等于電壓和電流的簡(jiǎn)單乘積，實(shí)際測(cè)量中，一般采用電壓表和電流表替代。工頻功率計(jì)是應(yīng)用較普遍的功率計(jì)，常

6、說(shuō)的功率計(jì)一般都是指工頻功率計(jì)。變頻功率計(jì)是21世紀(jì)變頻調(diào)速技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物。其測(cè)量對(duì)象為變頻電量，變頻電量是指用于傳輸功率的，并且滿足下述條件之一的交流電量：常見(jiàn)變頻電量波形及頻譜（5張）1信號(hào)頻譜僅包含一種頻率成分，而頻率不局限于工頻的交流電信號(hào)。2、信號(hào)頻譜包含兩種或更多的被關(guān)注的頻率成分的電信號(hào)。變頻電量包括電壓、電流以及電壓電流引岀的有功功率、無(wú)功功率、視在功率、有功電能、無(wú)功電能等。除了變頻器輸岀的PWM波，二極管 整流的變頻器輸入的電流波形，直流斬波器輸岀的電壓波形，變 壓器空載的輸入電流波形等，均含有較大的諧波。由于變頻電量的頻率成分復(fù)雜，變頻功率計(jì)的測(cè)量一般包括基波有功功率

7、（簡(jiǎn)稱(chēng)基波功率）、諧波有功功率（簡(jiǎn)稱(chēng)諧波功率）、總有功功率等，相比工頻功率計(jì)而言，其功能較多，技術(shù)較復(fù)雜，一般稱(chēng)為 變頻功率分析儀或?qū)掝l功率分析儀，部分高精度功率分析儀也適用于變頻電量測(cè)量。變頻功率分析儀及傳感器（5張）變頻功率分析儀可以作為工頻功率分析儀使用，除此之外，一般還需滿足下述要求:1滿足必要的帶寬要求，并且采樣頻率應(yīng)高于儀器帶寬的兩倍。2、要求分析儀在較寬的頻率范圍之內(nèi)，精度均能滿足一定的要求。3、具備傅里葉變換功能，可以分離信號(hào)的基波和諧波。5影響有功功率占比過(guò)低，即無(wú)功功率占比過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致線損增加、容量下降、設(shè)備使用率下降，從而導(dǎo) 致電能浪費(fèi)加大。無(wú)功功率許多用電設(shè)備均是根據(jù)電

8、磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它們都是依靠建立交變磁場(chǎng)才能進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換 和傳遞。為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的電 功率稱(chēng)為無(wú)功功率，因此，所謂的 ”無(wú)功" 并不是”無(wú)用”的電功率，只不過(guò)它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無(wú)功電源，兩者缺一不可。無(wú)功功率單位為乏（var）。無(wú)功功率在電網(wǎng)中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種：一種是有功功率，另一種是無(wú)功功率(reactive power)。有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5kW的電動(dòng)機(jī)就是把5.5

9、kW的電力轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng) 水泵抽水或脫粒機(jī)脫粒；各種 照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。無(wú)功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)， 并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持 磁場(chǎng)的電功率。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場(chǎng)，就要消耗無(wú)功 功率。比如40W的日光燈，除需40W有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來(lái)發(fā)光外，還需80var左右的無(wú)功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場(chǎng)用。由于它對(duì)外不做功，才被稱(chēng)之為”無(wú)功”。無(wú)功功率決不是無(wú)用功率，它的用處很大。電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶 動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的。變壓器也同樣需要無(wú)功功

10、率，才能使 變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)岀電壓。因此，沒(méi)有無(wú)功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器 也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。如果電網(wǎng) 中的無(wú)功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒(méi)有足夠的無(wú)功功率來(lái)建立正常的電磁場(chǎng)，那么這些用電設(shè)備就不能 維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。無(wú)功功率對(duì)供、用電也產(chǎn)生一定的不良影響，主要表現(xiàn)在：(1) 降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。(2) 視在功率一定時(shí)，增加無(wú)功功率就要降低輸、變電設(shè)備的供電能力。(3) 電網(wǎng)內(nèi)無(wú)功功率的流動(dòng)會(huì)造成線路電壓損失增大

11、和電能損耗的增加。(4) 系統(tǒng)缺乏無(wú)功功率時(shí)就會(huì)造成低功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。2概念理解理解無(wú)功功率的概念，假設(shè)有一輛冷藏車(chē)，冷藏車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率為180KW但車(chē)上的冷凍柜要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)40KW勺功率用來(lái)制冷。因此發(fā)動(dòng)機(jī)只有140KW勺剩余來(lái)拉貨物。這樣大家就能看出來(lái)了，發(fā)動(dòng)機(jī)功率有 180KVY相當(dāng)于視在功率，但用來(lái)拉貨的功率只有 140KW這 部分為有功功率，而另外的40KW雖然沒(méi)有拉貨物，但是它是為了起到冷凍作用而必須存在的，有了它才能是一輛冷藏車(chē)，這部分就是無(wú)功功率(要區(qū)分功無(wú)用功和無(wú)功功率)。功率因數(shù)在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱(chēng)為 功率因

12、數(shù)cos ©，其計(jì)算公式為：P=UX Icos ©，其中的©指的是電壓和電流的相位差在電力網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因 數(shù)越大越好。這樣電路中的無(wú)功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。影響功率因數(shù)的主要因素(1) 大量的電感性設(shè)備，如 異步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電爐、交流電焊機(jī)等設(shè)備是無(wú)功功率的主要消耗者。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)，在工礦企業(yè)所消耗的全部無(wú)功功率中，異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功消耗占了 60%70%而在異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)所消耗的無(wú)功又占到電動(dòng)機(jī)總無(wú)功消耗的60%- 70%所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的

13、功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。(2) 變壓器消耗的無(wú)功功率一般約為其額定容量的10%15%它的滿載無(wú)功功率約為空載時(shí)的1/3。因而，為了改善 電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長(zhǎng)期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。(3) 供電電壓超岀規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響。當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，由于磁路飽和的影響，無(wú)功功率將增長(zhǎng)得很快，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)， 當(dāng)供電電壓為額定值的 110%時(shí)，一般無(wú)功將增加 35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無(wú)功功率也相應(yīng)減 少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可

14、能保持穩(wěn)定。設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)提高自然功率因數(shù)是不需要任何補(bǔ)償設(shè)備投資，僅采取各種管理上或技術(shù)上的手段來(lái)減少各種用電 設(shè)備所消耗的無(wú)功功率，這是一種最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。(1) 合理使用電動(dòng)機(jī)；(2) 提高異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量；(3) 采用同步電動(dòng)機(jī)：同步電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率取決于電動(dòng)機(jī)上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小，而無(wú)功功率取決于轉(zhuǎn)子中的 勵(lì)磁電流 大小，在欠勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)”吸取”感性無(wú)功，在過(guò)勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)”送出感性”無(wú)功。因此，對(duì)于恒速長(zhǎng)期運(yùn)行的大型機(jī)構(gòu)設(shè)備可以采用同步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行就是將異步電動(dòng)機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵(lì)磁電流，使其呈

15、同步電 動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這就是"異步電動(dòng)機(jī)同步化"。(4) 合理選擇配變?nèi)萘浚纳婆渥兊倪\(yùn)行方式：對(duì)負(fù)載率比較低的配變，一般采取”撤、換、并、停"等方法，使其負(fù)載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。3無(wú)功補(bǔ)償從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率，一般滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。無(wú)功補(bǔ)償通常采用的方法主要有 3種：低壓個(gè)別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償。下面簡(jiǎn)單介紹這3種補(bǔ)無(wú)功功率償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。1）低壓個(gè)別補(bǔ)償?shù)蛪簜€(gè)別補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)

16、別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器 （即開(kāi)關(guān)）。通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ) 償個(gè)別大容量且連續(xù)運(yùn)行（如大中型異步電動(dòng)機(jī)）的無(wú)功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無(wú)功為主。低壓個(gè)別補(bǔ)償 的優(yōu)點(diǎn)是： 用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會(huì)造成無(wú)功倒送。具有投資 少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。2）低壓集中補(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償是指將低壓 電容器通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)接在配電變壓器低壓 母線側(cè)，以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作 為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的 無(wú)功負(fù)荷而直接控制電容器的投切。電容器的

17、投切是整組進(jìn)行，做不 到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無(wú)功就地平衡，從而提高配變利用率， 降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是 無(wú)功補(bǔ)償中常用的手段之一。3）高壓集中補(bǔ)償高壓集中補(bǔ)償 是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的610kV高壓母線上的補(bǔ)償方式。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可以減少對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功的消耗并可 以起至L定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功 率因數(shù)降低導(dǎo)致電費(fèi)的增加。同時(shí)便于運(yùn)行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。4無(wú)功電源電力系統(tǒng)的無(wú)功電源除了 同步電機(jī)夕卜，還有并聯(lián)電容器、 靜止無(wú)功

18、補(bǔ)償器 以及靜止無(wú)功發(fā)生器，這|4 種裝置又稱(chēng)為無(wú)功補(bǔ)償裝置，也稱(chēng)無(wú)功電源。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無(wú)功又能吸收感性無(wú)功。1）同步電機(jī)同步電機(jī)中有 發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及調(diào)相機(jī)3種。同步發(fā)電機(jī)：同步發(fā)電機(jī)是唯一的有功電源，同時(shí)又是最基本的無(wú)功電源，當(dāng)其在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可以發(fā)出 無(wú)功功率：Q=S< sin © =Px tan ©其中:Q、S P、©是相對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率、視在功率、有功功率和功率因數(shù)角。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，以滯后功率因數(shù)運(yùn)行為主，向系統(tǒng)提供無(wú)功，但必要時(shí)，也可以減小勵(lì)磁電流，使功率因數(shù)超前，即所謂的”進(jìn)相運(yùn)行”，以吸收系統(tǒng)多余的無(wú)功。同步調(diào)相機(jī)

19、：同步調(diào)相機(jī)是空載運(yùn)行的 同步電機(jī)，它能在欠勵(lì)或過(guò)勵(lì)的情況下向系統(tǒng)吸收或供岀無(wú)功，裝有自勵(lì)裝置的同步電機(jī)能根據(jù)電壓平滑地調(diào)節(jié)輸入或輸岀的無(wú)功功率，這是其優(yōu)點(diǎn)。但它的有功損耗大、運(yùn)行維 護(hù)復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，已逐漸退岀電網(wǎng)運(yùn)行。2）并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器補(bǔ)償是目前使用最廣泛的一種無(wú)功電源，由于通過(guò)電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網(wǎng) "發(fā)出無(wú)功功率：Q=q CU2其中：Q U、Xc=1/3 C分別為無(wú)功功率、電壓、電容器 容抗。并聯(lián)電容器本身 功耗很小，裝設(shè)靈活，節(jié)省投資；由它向系統(tǒng)提供無(wú)功可以改善功率因數(shù)，減少由 發(fā)電機(jī)提供的無(wú)功功率

20、。3）無(wú)功補(bǔ)償器靜止無(wú)功補(bǔ)償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對(duì)于控制信號(hào)反應(yīng)極為迅速，而且通斷次數(shù)也可以不受限制。當(dāng) 電壓變化時(shí)靜止補(bǔ)償器能快速、平滑地調(diào)節(jié)，以滿足 動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 的需要，同時(shí)還能做到分相補(bǔ)償；對(duì)于三相不平衡負(fù)荷及沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性；但由于晶閘管控制對(duì)電抗器的投切過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高次諧波，為此需加裝專(zhuān)門(mén)的濾波器。4）無(wú)功發(fā)生器它的主體是一個(gè)電壓源型逆變器，由可關(guān)斷晶閘管 適當(dāng)?shù)耐〝?，?電容上的直流電壓轉(zhuǎn)換成為與 電力系統(tǒng)電壓同步的三相 交流電壓，再通過(guò)電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。適當(dāng)控制逆變器的輸岀電壓，就 可以靈活地改變其運(yùn)行工況，使其處于容性、感性或零

21、負(fù)荷狀態(tài)。與靜止無(wú)功補(bǔ)償器 相比，靜止無(wú)功發(fā)生器響應(yīng)速度更快，諧波電流更少，而且在系統(tǒng)電壓較低時(shí)仍能向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功。視在功率視在功率：即交流電壓和交流電流的乘積。用公式表示為：S=UI。式中，S是額定輸出功率，單位是 VA（伏安）；U是額定輸出電壓，單位是V，如220V、380V等;I是額定輸出電流，單位是A。視在功率包括兩部分：有功功率（P）和無(wú)功功率（Q）。有功功率是指直接做功的部分。比如使燈發(fā)亮、使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、使電子電路工作等。因?yàn)檫@個(gè)功率做功后都變成了熱量，可以直接被人們感覺(jué)到，所以有些人就產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)覺(jué)，即把有功功率當(dāng)成了視在功率，孰不知有功功率只是視在功率的一部分，用式表示：P=

22、Scos 9 =UIcos 9 =UIF。式中，P是有功功率，單位是W（瓦）;F=cos 9被稱(chēng)為功率因子，而9是在 非線性負(fù)載 時(shí)電壓電流不同相時(shí)的相位差。無(wú)功功率是儲(chǔ)藏在電路中但不直接做功的那部分功率，用式表示：Q=Ssin 9 =Ulsin B。式中，Q為無(wú)功功率，單位是var(乏)。視在功率-名稱(chēng)視在功率與功率因數(shù)視在功率-1.視在功率在電工技術(shù)中，將單口網(wǎng)絡(luò)端鈕電壓和電流有效值的乘積，即稱(chēng)為視在功率(apparentpower)，記為，即(1)顯然，只有單口網(wǎng)絡(luò)完全由電阻混聯(lián)而成時(shí)，視在功率才等于平均功率，否則，視在功率總是大于平均功率(即有功功率)，也就是說(shuō)，視在功率不是單口網(wǎng)絡(luò)實(shí)

23、際所消耗的功率。為以示區(qū)別，視在功率不用 瓦特(W為單位，而用伏安(VA)為單位。視在功率-2.功率因數(shù)在正弦交流電路中，平均功率一般小于視在功率，也就是說(shuō)要在視在功率上打一個(gè)折扣才能等于平均功率， 這個(gè)折扣就是，稱(chēng)為功率因數(shù)(power factor )，用 表示，即2 )由于是單口網(wǎng)絡(luò)端鈕電壓與電流間的相位差角，故，往往稱(chēng)之為功率因數(shù)角。對(duì)不含獨(dú)立源的網(wǎng)絡(luò)，且當(dāng)阻抗為電感性時(shí)，當(dāng)阻抗為電容性時(shí)，。在這兩種情況下，功率因數(shù)?？梢?jiàn)，僅從 的取值反映不岀電路的性質(zhì)，為此，常常同時(shí)加上“滯后”或“超前”字樣?！皽蟆笔侵鸽?流滯后電壓，即 的情況，“超前”是指電流超前電壓，即的情況。視在功率-3.

24、視在功率的意義由于視在功率等于網(wǎng)絡(luò)端鈕處電流、電壓有效值的乘積，而有效值能客觀地反映正弦量的大小和他的做功 能力，因此這兩個(gè)量的乘積反映了為確保網(wǎng)絡(luò)能正常工作，外電路需傳給網(wǎng)絡(luò)的能量或該網(wǎng)絡(luò)的容量。由于網(wǎng)絡(luò)中既存在 電阻這樣的耗能元件，又存在電感、電容這樣的貯能元件，所以，外電路必須提供其正 常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同時(shí)應(yīng)有一部分能量被貯存在電感、電容等元件中。這就是 視在功率大于平均功率的原因。只有這樣網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備才能正常工作。若按平均功率給網(wǎng)絡(luò)提供電能是不能 保證其正常工作的。因此，在實(shí)際中，通常是用額定電壓和額定電流來(lái)設(shè)計(jì)和使用用電設(shè)備的，用視在功率來(lái)標(biāo)示它的容量。另外，由

25、于電感、電容等元件在一段之間內(nèi)貯存的能量將分別在其它時(shí)間段內(nèi)釋放掉，這部分能量可能會(huì)被電阻所吸收，也可能會(huì)提供給外電路。所以，我們看到單口網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)功率有時(shí)為正有時(shí)為負(fù)。交流電功率電路中的功率指的是能量通過(guò)電路中一點(diǎn)的速率。在交流電力系統(tǒng) 中，例如電感器和電容器之類(lèi)的儲(chǔ)能裝置可能會(huì)導(dǎo)致能量流動(dòng)方向的周期性變化。在一個(gè)完整周期內(nèi)，能量在一個(gè)方向上的凈流動(dòng)率稱(chēng)為實(shí)際功率，而由儲(chǔ)能裝置返回電源的部分稱(chēng)為無(wú)功功率。對(duì)一個(gè)線性負(fù)載而言，電路中 電壓與電流都是呈正弦規(guī)律變化的。如果負(fù)載是純 電阻的話，電路中電壓與電流會(huì)在相同的時(shí)間改變各自的 極性，電壓與電流的乘積永遠(yuǎn)都是大于或等于0的，表示能量的流動(dòng)方向

26、不會(huì)逆轉(zhuǎn)。此時(shí)電路上只有實(shí)際功率流動(dòng)。而如果負(fù)載是純電抗的話， 電路中的電流與電壓會(huì)岀現(xiàn) 90度的相位差。這樣一來(lái)，在交流電的每個(gè)周期內(nèi)， 半個(gè)周期中電流與電壓乘積為正，而另半個(gè)周期中電流與電壓乘積為負(fù)，而且二者相加正好為0,表示每個(gè)周期內(nèi)流向負(fù)載的電能全部被返還到了電源中，整體上電路沒(méi)有消耗電能，電路上只有無(wú)功功率流動(dòng)。在實(shí)際生活中，負(fù)載通常會(huì)同時(shí)有電阻性、電容性和電感性，因此電路上會(huì)同時(shí)有無(wú)功功率和實(shí)際功率。電力工程師將無(wú)功功率和實(shí)際功率的 矢量和的模作為視在功率。視在功率的定義為電壓的均方根乘以電流的均方根。盡管無(wú)功功率在負(fù)載上不 做功，但是對(duì)于一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電流流過(guò) 導(dǎo)線時(shí)，會(huì)使導(dǎo)

27、線發(fā)熱，部分電能 因此會(huì)損失掉，因此電力工程師需要關(guān)心視在功率。 變壓器、發(fā)電機(jī)、導(dǎo)線等都需要按照視在功率的大小 設(shè)計(jì)，而不是實(shí)際功率。另外，直接將兩個(gè)負(fù)載各自的視在功率相加，并不一定等于兩個(gè)負(fù)載整體的視在功率，除非兩個(gè)負(fù)載的電壓和電流的相位差一致，或兩個(gè)負(fù)載具有相同的功率因數(shù) 一般認(rèn)為，電容器產(chǎn)生無(wú)功功率，而電感器消耗無(wú)功功率。如果將電容器和電感器并聯(lián)，那么二者的電流 會(huì)傾向于相互抵消而不是疊加。這是電力系統(tǒng)中進(jìn)行功率因數(shù)校正的一個(gè)基本方法。交流電力系統(tǒng)中各個(gè)與功率相關(guān)的參數(shù)在復(fù)平面內(nèi)的表示交流電力系統(tǒng)中各個(gè)與功率相關(guān)的參數(shù)，以及各自的單位如下所示：«實(shí)際功率P：瓦特（W«

28、;無(wú)功功率Q:無(wú)功伏安（VAr）* 復(fù)功率S：伏安（VA）«視在功率|S|，即復(fù)功率S的模或絕對(duì)值：伏安（VA）* 電流-電壓相位差©無(wú)功功率并不實(shí)際傳輸能量，所以在圖中以虛軸表示。相應(yīng)的，實(shí)際功率則表示在實(shí)軸上。功率的單位是瓦特（符號(hào)為W，但是一般來(lái)說(shuō)，只有討論實(shí)際功率的時(shí)候才會(huì)用這個(gè)稱(chēng)呼。視在功率的 單位一般以伏特安培（簡(jiǎn)稱(chēng)“伏安”，符號(hào)為 VA稱(chēng)呼，因?yàn)槠涠x為電流的均方根乘以電壓的均方根。 無(wú)功功率的單位為 無(wú)功伏特安培，簡(jiǎn)稱(chēng)“無(wú)功伏安”，符號(hào)為 VAr。雖然無(wú)功功率不傳遞能量，但是對(duì)維持輸電系統(tǒng)的電壓有一部分作用。2003年美加大停電的一個(gè)原因便是無(wú)功功率不足。什

29、么叫有功功率、無(wú)功功率和視在功率？三者單位是什么？三者關(guān)系如何確定？有功功率又叫平均功率。交流電的瞬時(shí)功率不是一個(gè)恒定值，功率在一個(gè)周期內(nèi)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，對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)是指它的出力，以字母P表示，單位為千瓦（k W無(wú)功功率：在具有電感（或電容）的電路里，電感（或電容）在半周期的時(shí)間里把電源的能量變成磁場(chǎng)（或電場(chǎng)）的能量貯存起來(lái)，在另外半周期的時(shí)間里又把貯存的磁場(chǎng)（或電場(chǎng)）能量送還給電源。它們只是與電源進(jìn)行能量交換，并沒(méi)有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的振幅值叫做無(wú)功功率，以字母Q表示，單位干乏（kvar ）。視在功率：在具有電阻和電抗的電路內(nèi)，電壓與

30、電流的乘積叫視在功率，以字母S或符號(hào)P s表示，單位為千伏安（kVA）o有功功率、無(wú)功功率、視在功率三者關(guān)系可以用功率三角形表示（見(jiàn)圖）：關(guān)于電氣學(xué)科中無(wú)功功率概念的兩個(gè)趣味解釋許多用電設(shè)備均是根據(jù) 電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它們都是依靠建立交變磁場(chǎng)才能進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱(chēng)為無(wú)功功率，因此，所謂的”無(wú)功"并不是”無(wú)用”的電功率，只不過(guò)它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有 功電源外，還需要無(wú)功電源，兩者缺一不可。無(wú)功功率單位為乏（var）。通過(guò)上面對(duì)無(wú)功功率的定義可以看到，無(wú)功功率實(shí)際上是旋轉(zhuǎn)電器在

31、建立磁場(chǎng)時(shí)所需要的功率，說(shuō)淺顯一 點(diǎn)是指一個(gè)線圈和另一個(gè)線圈之間發(fā)生感應(yīng)和聯(lián)系時(shí)所需要的無(wú)功功率，這種功率的存在能夠保證系統(tǒng)有 功功率的正常傳遞。由于這部分功率并不實(shí)際消耗電網(wǎng)的能量，所以被稱(chēng)之為無(wú)功功率。說(shuō)起來(lái)容易，但實(shí)際上這個(gè)概念理解起來(lái)依舊很難。記得有兩個(gè)關(guān)于無(wú)功功率解釋的好的說(shuō)法，在這里做 個(gè)分享，相信讀過(guò)這兩個(gè)說(shuō)法之后一定會(huì)讓您茅塞頓開(kāi)。說(shuō)法一：有個(gè)帥哥用一個(gè)推車(chē)搬家，把東西都掛在前面，帥哥一邊壓著車(chē)把一邊推，累的滿頭大汗；過(guò)來(lái)一個(gè)美女，坐在推車(chē)離車(chē)把近的車(chē)的一側(cè)，哈哈，一下輕了不少。帥哥推得又輕松又愜意帥哥使勁壓著車(chē)把的力是無(wú)功電流，克服摩擦力往前的推力是有功電流，把東西推到目的地

32、是有功。美女就是無(wú)功補(bǔ)償。沒(méi)有無(wú)功補(bǔ)償，供電系統(tǒng)也能工作，就是累點(diǎn)，耗能厲害；有了美女，男女搭配，干活 不累，效率高，還開(kāi)心 東西在前面，美女在后面，是容性無(wú)功東西在后面， 美女在前面，是感性無(wú)功 美 女不守規(guī)矩，無(wú)論東西在哪里，她前后亂跑，還跳上跳下，就是諧波。說(shuō)法二：電網(wǎng)就好比一條大河，電流就好比在電網(wǎng)的河道上行走，船要在河道上行駛呢，水流就好比是有功功率， 它推動(dòng)著船往前走，而水深呢就好比是無(wú)功功率，雖然它不做功，不消耗實(shí)際的電能，但是它和河流的深 度一樣是保證河流能夠運(yùn)輸船只的必要條件，只有它的存在才能保證河流運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行。而當(dāng)河流中的 水不夠的時(shí)候呢，就要給它加水，提高水深，這也就

33、是電力系統(tǒng)中的無(wú)功補(bǔ)償。1有功功率、無(wú)功功率與視在功率在交流電路中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無(wú)功功率。有功功率-又叫平均功率。交流電的瞬時(shí)功率不是一個(gè)恒定值，功率在一個(gè)周期內(nèi)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，有功功率的符號(hào)用P表示，單位有瓦（W）、千瓦（kW）、兆瓦（MW）是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量（機(jī)械能、光能、熱能）的電功率。比如：5.5千瓦的電動(dòng)機(jī)就是把 5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能， 帶動(dòng)水泵抽水或脫粒機(jī)脫粒； 各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。無(wú)功功率-在具有電感和電容的電路

34、里，這些儲(chǔ)能元件在半周期的時(shí)間里把電源能量變成磁 場(chǎng)（或電場(chǎng)）的能量存起來(lái)，在另半周期的時(shí)間里對(duì)已存的磁場(chǎng)（或電場(chǎng)）能量送還給電源。它們只是與 電源進(jìn)行能量交換，并沒(méi)有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的速率的振幅值叫做無(wú)功功率。用字母 Q表示，單位為乏（Var）或千乏（kVar）。比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對(duì)外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場(chǎng)，就要消耗無(wú)功功 率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率（鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率 ）來(lái)發(fā)光外，還需80乏左 右的無(wú)功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁

35、場(chǎng)用。由于它不對(duì)外做功，才被稱(chēng)之為“無(wú)功”。無(wú)功功率決不 是無(wú)用功率，它的用處很大。電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的。變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn) 生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)岀電壓。因此，沒(méi)有無(wú)功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接 觸器不會(huì)吸合。為了形象地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)舉一個(gè)例子：農(nóng)村修水利需要開(kāi)挖土方運(yùn)土，運(yùn)土?xí)r用竹筐 裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無(wú)功功率，竹筐并不是沒(méi)用，沒(méi)有竹筐泥土怎么運(yùn) 到堤上呢？在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電

36、源取得無(wú)功功率。如果電網(wǎng)中 的無(wú)功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒(méi)有足夠的無(wú)功功率來(lái)建立正常的電磁場(chǎng)，那么，這些用電設(shè)備就不能 維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。無(wú)功功率對(duì)供、用電產(chǎn)生一定的不良影響，主要表現(xiàn)在：（1）降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。（2）降低輸、變電設(shè)備的供電能力。（3）造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。（4）造成低功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無(wú)功補(bǔ)償裝 置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率，以保證用戶對(duì)無(wú)功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這

37、就是電網(wǎng)需 要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置的道理。視在功率：-在具有電阻和電抗的電路內(nèi)，電壓與電流的乘積叫做視在功率，以字母S或符號(hào)P s表示，單位為千伏安（kVA。2功率因數(shù)電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負(fù)載。電感性負(fù)載的電壓和 電流的相量間存在著一個(gè)相位差，通常用相位角©的余弦cos ©來(lái)表示。cos ©稱(chēng)為功率因數(shù)，又叫力率。功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。三相功 率因數(shù)的計(jì)算公式為：式中cos ©功率因數(shù)；P有功功率，kWQ無(wú)功功率，kVar ;S視在功率，kV。A；U用

38、電設(shè)備的額定電壓,V;I用電設(shè)備的運(yùn)行電流,A。功率因數(shù)分為自然功率因數(shù)、瞬時(shí)功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)。（1）自然功率因數(shù)：是指用電設(shè)備沒(méi)有安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)的功率因數(shù)，或者說(shuō)用電設(shè)備本身所具有的功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的高低主要取決于用電設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)，電阻性負(fù)荷（白熾燈、電阻爐）的功率因數(shù)較高，等于1，而電感性負(fù)荷（電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)）的功率因數(shù)比較低，都小于 1。（2）瞬時(shí)功率因數(shù)：是指在某一瞬間由功率因數(shù)表讀出的功率因數(shù)。瞬時(shí)功率因數(shù)是隨著用電設(shè)備的類(lèi)型、負(fù)荷的大小和電壓的高低而時(shí)刻在變化。（3）加權(quán)平均功率因數(shù)：是指在一定時(shí)間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值，其計(jì)算公式為：提高功率因數(shù)的方法有兩種，

39、一種是改善自然功率因數(shù)，另一種是安裝人工補(bǔ)償裝置。有功功率、無(wú)功功率、無(wú)功補(bǔ)償視在功率在電工技術(shù)中，將單口網(wǎng)絡(luò)端鈕電壓和電流有效值的乘積，稱(chēng)為視在功率（apparent power ），記為S=UI。顯然，只有單口網(wǎng)絡(luò)完全由電阻混聯(lián)而成時(shí)，視在功率才等于平均功率，否則，視在功率總是大于平均功率（即有功功率），也就是說(shuō)，視在功率不是單口網(wǎng)絡(luò)實(shí)際所消耗的功率。為以示區(qū)別，視在功率不用瓦特（W為單位，而用伏安（VA）或千伏安（KVA為單位。功率因數(shù)在正弦交流電路中，有功功率一般小于視在功率，也就是說(shuō)視在功率上打一個(gè)折扣才能等于平均功率，這個(gè)折扣就是 Cos©，稱(chēng)為功率因數(shù)（power fa

40、ctor ），用Cos ©表示。由于是單口網(wǎng)絡(luò)端鈕電壓與電流間的相位差角，故©往往稱(chēng)之為功率因數(shù)角。視在功率的意義由于視在功率等于網(wǎng)絡(luò)端鈕處電流、電壓有效值的乘積，而有效值能客觀地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此這兩個(gè)量的乘積反映了為確保網(wǎng)絡(luò)能正常工作，外電路需傳給網(wǎng)絡(luò)的能量或該網(wǎng)絡(luò)的容量。由于網(wǎng)絡(luò)中既存在電阻這樣的耗能元件，又存在電感、電容這樣的儲(chǔ)能元件，所以，外電路必須提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同時(shí)應(yīng)有一部分能量被貯存在電感、電容等元件中。這就是視在功率大于平均功率的原因。只有這樣網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備才能正常工作。若按平均功率給網(wǎng)絡(luò)提供電能是不能保證其正

41、常工作的。因此，在實(shí)際中，通常是用額定電壓和額定電流來(lái)設(shè)計(jì)和使用用電設(shè)備的，用視在功率來(lái)標(biāo)示它的容另外，由于電感、電容等元件在一段時(shí)間之內(nèi)儲(chǔ)存的能量將分別在其它時(shí)間段內(nèi)釋放掉，這部分能量可能會(huì)被電阻所吸收，也可能會(huì)提供給外電路。所以，我們看到單口網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)功率有時(shí)為正有時(shí)為負(fù)。在交流電路中，我們將正弦交流電電路中電壓有效值與電流有效值的乘積稱(chēng)為視在功率，即S=UI視在功率不表示交流電路實(shí)際消耗的功率，只表示電路可能提供的最大功率或電路可能消耗的最大有功功率。有功功率(active power)有功功率-電能用于做功被消耗，它們轉(zhuǎn)化為熱能、光能、機(jī)械能或化學(xué)能等，稱(chēng)為有功功率；又叫平均功率。交流

42、電的瞬時(shí)功率不是一個(gè)恒定值，功率在一個(gè)周期內(nèi)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。電力系統(tǒng)頻率與有功功率的關(guān)系：頻率、電壓是電網(wǎng)電能質(zhì)量的二大指標(biāo)。頻率變化原因：負(fù)荷變動(dòng)導(dǎo)致有功功率的不平衡。變化過(guò)程：負(fù)荷變化T發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化T頻率變化T負(fù)荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)T新頻率下達(dá)到平衡。消除偏移：原動(dòng)機(jī)輸入功率大小隨負(fù)荷變動(dòng)而改變。無(wú)功功率與功率因數(shù)許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動(dòng)機(jī)等，它們都是依靠建立交變磁場(chǎng)才能進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場(chǎng)和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱(chēng)為無(wú)功功率，因此，所謂的”無(wú)功"并不是”無(wú)用”的電功率

43、，只不過(guò)它的功率并不轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有 功電源外，還需要無(wú)功電源，兩者缺一不可。無(wú)功功率單位為乏(Var)。在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱(chēng)為 功率因數(shù)cos ©，其計(jì)算公式為：cos © =P/S=P/ (P&sup2;+Q&sup2;) &frac12;在電力網(wǎng)的運(yùn)行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無(wú)功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，從而提高電能輸 送的功率影響功率因數(shù)的主要因素(1) 大量的電感性設(shè)備，如 異步電

44、動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電爐、交流電焊機(jī)等設(shè)備是無(wú)功功率的主要消耗者。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計(jì)，在工礦企業(yè)所消耗的全部無(wú)功功率中，異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功消耗占了60% 70%;而在異步電動(dòng)機(jī)空載時(shí)所消耗的無(wú)功又占到電動(dòng)機(jī)總無(wú)功消耗的60%70%。所以要改善異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。(2) 變壓器消耗的無(wú)功功率一般約為其額定容量的10%15%，它的空載無(wú)功功率約為滿載時(shí)的1/3因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長(zhǎng)期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。(3) 供電電壓超岀規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大的影響。當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，由于磁路飽和的影響，無(wú)功功率將增長(zhǎng)得很快，

45、據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)供電電壓為額定值的 110%時(shí)，一般無(wú)功將增加 35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無(wú)功功率也相應(yīng) 減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使 電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功補(bǔ)償通常采用的方法主要有3種：低壓個(gè)別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償。下面簡(jiǎn)單介紹這3種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)。(1) 低壓個(gè)別補(bǔ)償：低壓個(gè)別補(bǔ)償就是根據(jù)個(gè)別用電設(shè)備對(duì)無(wú)功的需要量將單臺(tái)或多臺(tái)低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個(gè)別大容 量

46、且連續(xù)運(yùn)行(如大中型異步電動(dòng)機(jī))的無(wú)功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無(wú)功為主。低壓個(gè)別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備 運(yùn)行時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會(huì)造成無(wú)功倒送。具有投資少、占位 小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等優(yōu)點(diǎn)。(2) 低壓集中補(bǔ)償:低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過(guò)低壓開(kāi)關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置作為 控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無(wú)功負(fù)荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)工作量小，使無(wú)功就地平衡，從而提高配變利用率， 降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無(wú)功補(bǔ)償中常用的手段之一。

47、(3) 高壓集中補(bǔ)償：高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的610kV高壓母線上的補(bǔ)償方式。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時(shí)，可以減少對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率 因數(shù)降低導(dǎo)致電費(fèi)的增加。同時(shí)便于運(yùn)行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。提高自然功率因數(shù)提高自然功率因數(shù)是不需要任何補(bǔ)償設(shè)備投資，僅采取各種管理上或技術(shù)上的手段來(lái)減少各種用電設(shè)備所 消耗的無(wú)功功率，這是一種最經(jīng)濟(jì)的提高功率因數(shù)的方法。(1) 合理使用電動(dòng)機(jī)；(2) 提高異步電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量；(3) 采用同步電動(dòng)機(jī)：同步

48、電動(dòng)機(jī)消耗的有功功率取決于電動(dòng)機(jī)上所帶機(jī)械負(fù)荷的大小，而無(wú)功功率取決于轉(zhuǎn)子中的 勵(lì)磁電流 大小，在欠勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)”吸取”無(wú)功，在過(guò)勵(lì)狀態(tài)時(shí)，定子繞組向電網(wǎng)”送出”無(wú)功。因此，對(duì)于恒速長(zhǎng)期運(yùn)行的大型機(jī)構(gòu)設(shè)備可以采用同步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。異步電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行就是將異步電動(dòng)機(jī)三相轉(zhuǎn)子繞組適當(dāng)連接并通入直流勵(lì)磁電流，使其呈同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，這就是"異步電動(dòng)機(jī)同步化"。(4) 合理選擇配變?nèi)萘?，改善配變的運(yùn)行方式：對(duì)負(fù)載率比較低的配變，一般采取”撤、換、并、停”等方法，使其負(fù)載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。無(wú)功電源電力系統(tǒng)的無(wú)功電源除了 同步電機(jī)夕卜，還有靜電電容

49、器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器 以及靜止無(wú)功發(fā)生器，這 4種裝置又稱(chēng)為無(wú)功補(bǔ)償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無(wú)功又能吸收感性無(wú)功。(1)同步電機(jī)：同步電機(jī)中有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及調(diào)相機(jī)3種。 同步發(fā)電機(jī)：同步發(fā)電機(jī)是唯一的有功電源，同時(shí)又是最基本的無(wú)功電源，當(dāng)其在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可以發(fā)出無(wú)功功率：Q=Sx sin © =Px tg ©其中:Q、S、P、©是相對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率、視在功率、有功功率和功率因數(shù)角。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，以滯后功率因數(shù)運(yùn)行為主，向系統(tǒng)提供無(wú)功，但必要時(shí)，也可以減小勵(lì)磁電流，使功 率因數(shù)超前，即所謂的”進(jìn)相運(yùn)行”，以吸收系統(tǒng)多余的無(wú)功。 同步調(diào)相機(jī)：同步

50、調(diào)相機(jī)是空載運(yùn)行的同步電機(jī)，它能在欠勵(lì)或過(guò)勵(lì)的情況下向系統(tǒng)吸收或供岀無(wú)功，裝有自勵(lì)裝置的同步電機(jī)能根據(jù)電壓平滑地調(diào)節(jié)輸入或輸岀的無(wú)功功率，這是其優(yōu)點(diǎn)。但它的有功損耗大、運(yùn)行維護(hù) 復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，近來(lái)已逐漸退岀電網(wǎng)運(yùn)行。 并聯(lián)電容器：并聯(lián)電容器補(bǔ)償是目前使用最廣泛的一種無(wú)功電源，由于通過(guò)電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網(wǎng)"發(fā)？quot;無(wú)功功率：Q=U2/Xc其中：Q U Xc分別為無(wú)功功率、電壓、電容器 容抗。并聯(lián)電容器本身功耗很小，裝設(shè)靈活，節(jié)省投資；由它向系統(tǒng)提供無(wú)功可以改善功率因數(shù)，減少由發(fā) 電機(jī)提供的無(wú)功功率。 靜止無(wú)

51、功補(bǔ)償器：靜止無(wú)功補(bǔ)償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對(duì)于控制信號(hào)反應(yīng)極為迅速，而且通斷次數(shù)也可以不受限制。當(dāng)電壓變化時(shí)靜止補(bǔ)償器能快速、平滑地調(diào)節(jié)，以滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男?要，同時(shí)還能做到分相補(bǔ)償；對(duì)于三相不平衡負(fù)荷及沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性；但由于晶閘管控制對(duì)電抗 器的投切過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高次諧波，為此需加裝專(zhuān)門(mén)的濾波器。 靜止無(wú)功發(fā)生器：它的主體是一個(gè)電壓源型逆變器，由可關(guān)斷晶閘管適當(dāng)?shù)耐〝?，將電容上的直流電壓轉(zhuǎn)換成為與電力 系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，再通過(guò)電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。適當(dāng)控制逆變器的輸岀電壓，就可 以靈活地改變其運(yùn)行工況，使其處于容性、感性或零負(fù)荷狀態(tài)。

52、與靜止無(wú)功補(bǔ)償器相比，靜止無(wú)功發(fā)生器響應(yīng)速度更快，諧波電流更少，而且在系統(tǒng)電壓較低時(shí)仍能 向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功。功率因數(shù)在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（）的余弦叫做功率因數(shù)，用符號(hào)cos表示，在數(shù)值上，功率 因數(shù)是有功功率 和視在功率的比值，即cos=P/S說(shuō)明功率因數(shù)的大小與 電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的 功率因數(shù)為1，一般具 有電感性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于 1。功率因數(shù)是 電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量 電 氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)低，說(shuō)明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無(wú)功功率大，從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。 12計(jì)算功率因數(shù)

53、低的根本原因是電 感性負(fù)載的存在。例如，生產(chǎn)中最常見(jiàn)的交流異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí) 的功率因數(shù)一般為0.7-0.9,如果在輕載時(shí)其功率因數(shù)就更低。其它設(shè)備如工頻爐、電焊變壓器以及日光 燈等，負(fù)載的功率因數(shù)也都是較低的。從功率三角形及其相互關(guān)系式中不難看岀，在視在功率不變的情況 下，功率因數(shù)越低（角越大），有功功率就越小，同時(shí)無(wú)功功率卻越大。這種使供電設(shè)備的容量不能得到充分利用，例如容量為1000KVA的變壓器，如果cos=1,即能送出1000KW的有功功率；而在cos=0.7時(shí)，則只能送出700KW的有功功率。功率因數(shù)低不但降低了供電設(shè)備的有效輸出，而且加大了 供電設(shè)備及線路中的損耗，因此，必須

54、采取并聯(lián)電容器等補(bǔ)償無(wú)功功率的措施，以提高功率因數(shù)。1功率因數(shù)既然表示了總功率中有功功率所占的比例，顯然在任何情況下功率因數(shù)都不可能大于1。由功率三角形可見(jiàn)，當(dāng)=0°即交流電路中電壓與電流同相位時(shí)，有功功率等于視在功率。這時(shí)cos的值最大，即cos=1，當(dāng)電路中只有純阻性負(fù)載，或電路中感抗與容抗相等時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)這種情況。感性電路中電流的相位總是滯后于電壓，此時(shí)0° <<90°，此時(shí)稱(chēng)電路中有“滯后”的cos;而容性電路中電流的相位總是超前于電壓，這時(shí)-90 ° <<0°，稱(chēng)電路中有"超前”的 cos。功率因數(shù)的

55、計(jì)算方式很多，主要有直接計(jì)算法和查表法。常用的計(jì)算公式為：功率因數(shù)計(jì)算公式3要求最基本分析拿設(shè)備作舉例。例如：設(shè)備 功率為100個(gè)單位，也就是說(shuō)，有100個(gè)單位的功率輸送到設(shè)備中。然而，因大部分電器系統(tǒng)存在固有的無(wú)功損耗，只能使用70個(gè)單位的功率。很不幸，雖然僅僅使用 70個(gè)單位，卻要付100個(gè)單位的費(fèi)用。（使用了 70個(gè)單位的有功功率，你付的就是70個(gè)單位的消耗）在這個(gè)例子 中，功率因數(shù)是0.7 （如果大部分設(shè)備的功率因數(shù)小于 0.9時(shí)，將被罰款），這種無(wú)功損耗主要存在于電機(jī) 設(shè)備中（如鼓風(fēng)機(jī)、抽水機(jī)、壓縮機(jī)等 ），又叫感性負(fù)載。功率因數(shù)是馬達(dá)效能的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。1基本分析每種電機(jī)系統(tǒng)均消耗兩大

56、功率，分別是真正的有功（叫kw）及電抗性的無(wú)功。功率因數(shù)是有用功與總功率間的比率。功率因數(shù)越高，有用功與總功率間的比率便越高，系統(tǒng)運(yùn)行則更有效率。1高級(jí)分析在感性負(fù)載電路中，電流波形峰值在 電壓波形峰值之后發(fā)生。兩種波形峰值的分隔可用功率因數(shù)表示。功率因數(shù)越低，兩個(gè)波形峰值則分隔越大。14改善電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負(fù)荷，這些電感性的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率，還同時(shí)吸收無(wú)功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備后，將可以提供補(bǔ)償感性負(fù)荷所消耗的無(wú)功功率，減少了電網(wǎng)電源側(cè)向感性負(fù)荷提供及由線路輸送的無(wú)功功率。由于減少了無(wú)功功率

57、在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低輸配電線路中變壓器及母線因輸送無(wú)功功率造成的 電能損耗，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)男б妗o(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕康木褪翘嵘?補(bǔ)償系統(tǒng)的功率因數(shù)。因?yàn)楣╇娋职l(fā)出來(lái)的電是以 KVA或者M(jìn)VA來(lái)計(jì)算的，但是收費(fèi)卻是以KVV也就是實(shí)際所做的有用功來(lái)收費(fèi)， 兩者之間有一個(gè)無(wú)效功率的差值，一般而言就是以KVAF為單位的無(wú)功功率。大部分的無(wú)效功都是電感性，也就是一般所謂的電動(dòng)機(jī)、變壓器、日光燈，幾乎所有的無(wú)效功都是電感性，電容性的非常少見(jiàn)，例如：變頻器就是容性的，在變頻器電源端加入電抗器可提高功率因數(shù)。15內(nèi)容由于感性、容性或非線性負(fù)荷的存在，導(dǎo)致系統(tǒng)存在無(wú)功功率，從而導(dǎo)致有功功率不等于視在功率，三者之間關(guān)系如下：Sa2=Pa2+Qa2一種有源功率因