電工學葵花寶典

1、功率因數(shù)（Power Factor）的大小與電路的負荷性質(zhì)有關(guān)， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感性負載的電路功率因數(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)備效率高低的一個系數(shù)。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大， 從而降低了設(shè)備的利用率，增加了線路供電損失。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.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c

2、os=P/S.有功功率在交流電路中，有功功率是指一個周期內(nèi)發(fā)出或負載消耗的瞬時功率的積分的平均值（或負載電阻所消耗的功率），因此，也稱平均功率。有功功率是是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率，稱為有功功率。以字母P表示，單位主要有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。交流電的瞬時功率不是一個恒定值，瞬時功率在一個周期內(nèi)的平均值叫做有功功率，因此，有功功率也稱平均功率。電力系統(tǒng)中，頻率、電壓是電網(wǎng)電能質(zhì)量的二大指標。三相電 對于單相正弦交流電而言，其瞬時功率是變化的，因此，對于單相電機，其輸出轉(zhuǎn)矩有脈動。對于三相電機，其三相電的瞬時功率之和卻是恒定值，因此，對于三相電機，其輸

3、出轉(zhuǎn)矩無脈動。無功功率：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、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的"無功"并不是"無用"的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。無功功率單位為乏(Var)。在電網(wǎng)中，由電源供給負載的電功率有兩種：一種是有功功率，另一種是無功功率（reactive power） 。有功功率是保持用電設(shè)備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機械

4、能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5kW的電動機就是把5.5kW的電力轉(zhuǎn)換為機械能，帶動水泵抽水或脫粒機脫粒；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。無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。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)來發(fā)光外，還需80var左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場用。由于它對外不做功，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(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機械運動

5、，電動機的轉(zhuǎn)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(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，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)備的正常運行。無功功率對供、用電也產(chǎn)生一定的不良影響，主要表現(xiàn)在：(1)降低發(fā)電機有功功率的輸出。(2)視在功率一定時，增加無功功率就要降低輸、變電設(shè)備的

6、供電能力。(3)電網(wǎng)內(nèi)無功功率的流動會造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。(4)系統(tǒng)缺乏無功功率時就會造成低功率因數(shù)運行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。視在功率（apparent power）在電工技術(shù)中是指將單口網(wǎng)絡(luò)端鈕電壓和電流有效值的乘積。只有單口網(wǎng)絡(luò)完全由電阻混聯(lián)而成時，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，視在功率不是單口網(wǎng)絡(luò)實際所消耗的功率。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。視在功率公式S=UI既是該設(shè)備的視在功率S,三相視在功率計算公式為S=3Up×Ip，單位是：VA

7、或kVA。此處Up與Ip是單相的相電壓與相電流。一般運算中，視在功率的計算采用線電壓線電流來計算，公式為式中U，I分別是線電壓與線電流。三相電路的有功功率等于各相功率之和。三相有功功率各相有功功率分別為：Pa=Ua×Ia×COSaPb=Ub×Ib×COSbPc=Uc×Ic×COSc三相有功功率為：P=Pa+Pb+Pc=Ua×Ia×COSa+Ub×Ib×COSb+Uc×Ic×COSc三相負載對稱時：P=3U×I×COS單位是W或kW交流純電阻電路的功率計算如

8、下：電阻消耗的功率在任一瞬時都是正值，即在任一時刻都向電源吸取電能，一周期內(nèi)瞬時的平均值稱為平均功率，又稱有功功率，用P表示，單位為W，它等于電壓的有效值和電流的有效值的乘積即：P=UI=I2×R=U2/R。實例1：假設(shè)已知純電阻型電器的電壓是220V，電流是0.5A，求用電器的功率？應(yīng)用公式：P=UI，220V×0.5A=110W。答：用電器的功率是：110W。實例2：假設(shè)已知三相高壓電力變壓器的視在功率是：800kVA，求此變壓器可承載多大負載？kVA×COS=800kVA×0.8=640kW。答：三相高壓電力變壓器的視在功率是800kVA時可承載6

9、40kW的用電負載 。我們可以看到這臺電動機額定功率4000W，額定電流20.8A，額定電壓220V。這樣：額定電壓×額定電流=220 V*20.8 A=4576 VA。例子：電機額定功率是4KW，電流是20.8A，電壓是220V，S=20.8x220=4576VA這里4576是電視大于4000的，額定功率只相當于額定電壓和額定電流的乘積的87.4%，由此我們會產(chǎn)生疑問，這兩個都是功率，怎么會不一樣呢？它們之間有什么樣的關(guān)系？ 其實，這里的4576VA，就是電動機看上去的額定功率，即額定的視在功率1 比電動機額定功率數(shù)值要大，而標識里的4KW的額定功率，是額定的有功功率，是用來標識電

10、動機實際能轉(zhuǎn)換的電功率。 視在功率為什么會比實際的額定有功功率要大呢？原因在于，電動機內(nèi)不僅僅存在電阻這樣的耗能元件，又存在電感、電容這樣的儲能元件（如本例中為電容電動機）2 所以，外電路在提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率之外，同時還應(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有功功率的原因。只有這樣電動機設(shè)備才能正常工作。由此可見，在正弦交流電路中，有功功率P一般小于視在功率S，也就是說視在功率上打一個折扣才能等于有功功率，這個折扣就是Cos，稱為功率因數(shù)（Power Factor），用 Cos表示。即：P = S *Cos1 視在功率S，它是衡量一個用電設(shè)備對

11、上級供電設(shè)備的供電功率需求，也就是說為確保網(wǎng)絡(luò)能正常工作，外電路需傳給該設(shè)備的能量。它不表示交流電路實際消耗的功率，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.感性負載:通常情況下，一般把帶有電感參數(shù)的負載稱之為感性負載。確切講，應(yīng)該是負載電流滯后負載電壓一個相位差特性的為感性負載，如變壓器，電動機等負載，稱為感性負載。感性負載：是指有些設(shè)備在消耗有功功率時還會消耗無功功率。感性負載：有線圈負載的電路，叫感性負載。感性負載：是指有些設(shè)備在消耗有功功率時還會消耗無功功率。有線圈負載的電路,叫感性負載 負載分為；感性負載、容性負載、阻性負載。 產(chǎn)生無功有感性負載和容性負載。 通常；電

12、機、空調(diào)、電焊機、電冰箱等屬于感性負載。大功率電器產(chǎn)品，如電動機、壓縮機、繼電器、日光燈等等。 這類產(chǎn)品在啟動時需要一個比維持正常運轉(zhuǎn)所需電流大得多（大約在3-7倍）的啟動電流。例如，一臺在正常運轉(zhuǎn)時耗電150瓦左右的電冰箱，其啟動功率可高達1000瓦以上。 此外，由于感性負載在接通電源或者斷開電源的一瞬間，會產(chǎn)生反電動勢電壓，這種電壓的峰值遠遠大于車載交流供電器所能承受的電壓值，很容易引起車用逆變器的瞬時超載，影響逆變器的使用壽命。因此，這類電器對供電波形的要求較高。 容性負載用的很少,就是說有大電容的設(shè)備的意思。 阻性負載,燈泡,燈管,發(fā)熱絲等. 無功功率不能說是損耗,是可以補償?shù)? 什么

13、是阻性負載?感性負載?容性負載? 解答這個問題前先解釋幾個名詞：有功功率、無功功率、視在功率。 有功功率：在交流電路中，凡是消耗在電阻元件上，功率不可逆轉(zhuǎn)換的那部分功率（如轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，光能，或機械能），稱為有功功率； 無功功率：電路中，電感元件建立磁場，電容元件建立電場消耗的功率稱為無功率，這個功率是隨交流電的周期，與電源不斷的進行能量轉(zhuǎn)換，而并不消耗能量； 視在功率：交流電源所能提供的總功率，稱為視在功率，在數(shù)值上即是，電壓與電流的乘積，單位VA,視在功率即是交流電源的容量； 阻性負載: 即和電源相比當負載電流負載電壓沒有相位差時負載為阻性(如負載為白幟燈、電爐等）。通俗一點的講，僅是通過電

14、阻類的元件進行工作的純阻性負載稱為阻性負載。大功率電器產(chǎn)品，如電動機、壓縮機、繼電器、日光燈等等。 容性負載 電路中類似電容的負載，可以使負載電流超前負載電壓一個相位差（和電源相比），降低電路功率因數(shù)。 (始終是電流與電壓關(guān)系：阻型：電流電壓無相位差，感性：電流滯后電壓一個相位角，容性：電流超前電壓一個相位角) 一般把負載帶電容參數(shù)的負載，即符合電壓滯后電流特性的負載成為容性負載。充放電時，電壓不能突變。其對應(yīng)的功率因為為負值。對應(yīng)的感性負載的功率因數(shù)為正值。 一般電源控制類產(chǎn)品，所給出的負載，如未加說明則是給出的是視在功率；即總?cè)萘抗β剩凰劝ㄓ泄β?，也包括無功功率；而一般感性負載說明中

15、給出的往往是有功功率的大小，例如熒光燈，標注為1540瓦的熒光燈，鎮(zhèn)流器消耗功率約為8瓦，實際在考慮用定時器，感應(yīng)開關(guān)在控制它時，則要加上這8瓦；體不同的產(chǎn)品感性部分，即無功功率的大小，可以通過其給出的功率因數(shù)來計算?；炻?lián)電路中容抗比感抗大,電路呈容性反之為感性。 通常的用電器中并沒有純感性負載和純?nèi)菪载撦d。因為這兩種負載不做有用功。 只有在補償電路中才使用純感性負載或純?nèi)菪载撦d。又因為絕大多數(shù)負載除阻性外，多數(shù)為感性負載，因此補償?shù)臅r候多數(shù)就用電容來補償，所以，純?nèi)菪载撦d用得比純感性負載多。如電動機，變壓器等等，通常為感性負載。部分日光燈為容性負載。諧波：我國電網(wǎng)的頻率為50Hz，凡是高于5

16、0Hz的頻率的波都稱為諧波。諧波是以倍加形式產(chǎn)生，也就是說頻率為50的倍數(shù)：100、150、200，凡是高于50Hz的波稱為高諧波。電容器：通常簡稱其容納電荷的本領(lǐng)為電容，用字母C表示。定義1：電容器，顧名思義，是裝電的容器，是一種容納電荷的器件。英文名稱：capacitor。電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路， 能量轉(zhuǎn)換，控制等方面。定義2：電容器，任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導體（包括導線）間都構(gòu)成一個電容器。電容與電容器不同。電容為基本物理量，符號C，單位為F（法拉）。定義：是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成。當在兩金屬

17、電極間加上電壓時，電極上就會存儲電荷，所以電容器是儲能元件。任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體，組成一個電容器。平行板電容器由電容器的極板和電介質(zhì)組成，它具有充放電特性和阻止直流電流通過，允許交流電流通過的能力。功率計算：線電壓：對于交流電來說，相電壓就是任一相線(火線)與零線之間的電壓，也就是220V。三相交流電有三個相電壓：三者電壓、頻率相同、相互之間的相位相差120°。 任意兩根相線之間的電壓，稱為線電壓，380V。三相交流電有三個相電壓，所以也就有三個線電壓：三個線電壓的電壓、頻率相同，相互間的相位相差120°。 線電壓=(3)×相電壓對于三相四線制的電網(wǎng)，

18、三根相線中任意兩根間的電壓稱線電壓，任意一根的相線與零線間的電壓稱相電壓，三相電壓的相位相差120度，線電壓是兩個相的相電壓的矢量和，線電壓與相電壓的大小關(guān)系是：線電壓=根號3倍的相電壓。對于市電，相電壓220V，線電壓是220V的根號3倍，即380V匹與KW之間的換算 1HP =0.75KW 1.5HP =1.1KW 2HP=1.5KW 家電功率：目前我國線電壓為380V相電壓220V。Uline=3Up線電壓為相電壓的3倍。三相對稱負載：需要接在三相電源上才能正常工作的是三相負載，如果每項的阻抗值和阻抗角一樣則是三相對稱負載。家電功率：標注的都是有功功率也稱平均功率。星型三相負載對稱時：負載相電壓=電源相電壓中性線的作用：中性線在三相電路中既可以提供兩種不同的電壓，同時又為星型連接不對稱負載提供對稱的220V電壓。為了保持對稱負載的相電壓對稱中性線上不準接入熔斷器和開關(guān)。線電壓相電壓的關(guān)系，線電流與相電流的關(guān)系負載星型：UL=3Up 負載星型：UL=Up IL=3Ip三相平衡電路：（1）電