什么是有功功率和無功功率？

時間：2018-09-20作者：上海功焱自動化設(shè)備有限公司瀏覽：307

 1、無功功率
 
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，一種是無功功率。
 
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(jī)械能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5千瓦的電動機(jī)就是把5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動水泵抽水或脫粒機(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。有功功率的符號用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
 
無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰俊７彩怯须姶啪€圈的電氣設(shè)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(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來發(fā)光外，還需80乏左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。無功功率的符號用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar)。
 
無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機(jī)械運動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源**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(jī)就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。為了形象地說明這個問題，現(xiàn)舉一個例子：農(nóng)村修水利需要開挖土方運土，運土?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功功率，竹筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎么運到堤上呢?
 
在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源**有功功率，同時還需要從電源**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(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無功補償裝置的道理。
 
       2、功率因數(shù)
 
電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機(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相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ來表示。cosφ稱為功率因數(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重要指標(biāo)。三相功率因數(shù)的計算公式為：
 
式中cosφ——功率因數(shù)；
P——有功功率，kW；
 
Q——無功功率,kVar；
S——視在功率,kV。A；
U——用電設(shè)備的額定電壓,V；
I——用電設(shè)備的運行電流,A。
 
功率因數(shù)分為自然功率因數(shù)、瞬時功率因數(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)備沒有安裝無功補償設(shè)備時的功率因數(shù)，或者說用電設(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(電動機(jī)、電焊機(jī))的功率因數(shù)比較低，都小于1。
 
(2)瞬時功率因數(shù)：是指在某一瞬間由功率因數(shù)表讀出的功率因數(shù)。瞬時功率因數(shù)是隨著用電設(shè)備的類型、負(fù)荷的大小和電壓的高低而時刻在變化。
 
(3)加權(quán)平均功率因數(shù)：是指在一定時間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值，其計算公式為：
 
提高功率因數(shù)的方法有兩種，一種是改善自然功率因數(shù)，另一種是安裝人工補償裝置。
 
       2、解釋二：

       1、有功功率
 
       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(jī)械能、光能、熱能)的電功率。有功功率過低導(dǎo)致線損增加、容量下降、設(shè)備使用率下降，從而導(dǎo)致電能浪費加大。
 
       2、無功功率:
 
       無功功率:電網(wǎng)中的感性負(fù)載（如電機(jī)，扼流圈，變壓器，感應(yīng)式加熱器及電焊機(jī)等）都會產(chǎn)生不同程度的電滯，即所謂的電感。感性負(fù)載具有這樣一種特性 -----即使所加電壓改變方向，感性負(fù)載的這種滯后仍能將電流的方向（如正向）保持一段時間。一旦存在了這種電流與電壓之間的相位差，就會產(chǎn)生負(fù)功率，并被反饋到電網(wǎng)中。電流電壓再次相位相同時，又需要相同大小的電能在感性負(fù)載中建立磁場，這種磁場反向電能就被稱作無功功率。
 
       無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外做功，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，就要消耗無功功率。
 
       無功功率過高 

       1）無功功率會導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降；

       2）無功功率增加，會使總電流增加，從而使設(shè)備和線路的損耗增加；

       3）使線路的壓降增大，沖擊性無功負(fù)載還會使電壓劇烈波動。
 
       3、功率的計算公式⑴ 有功功率

       三相交流電路的功率與單相電路一樣，分為有功功率、無功功率和視在功率。不論負(fù)載怎樣連接，三相有功功率等于各相有功功率之和，即：

當(dāng)三相負(fù)載三角形連接時：
當(dāng)對稱負(fù)載為星形連接時因
UL= Up， IL=Ip
所以 P＝ = ULILcosφ
當(dāng)對稱負(fù)載為三角形連接時因
UL=Up， IL= Ip
所以 P＝ = ULILcosφ

       對于三相對稱負(fù)載，無論負(fù)載是星形接法還是三角形接法，三相有功功率的計算公式相同，因此，三相總功率的計算公式如下。
P＝ ULILcosφ
 
⑵ 三相無功功率：Q＝ ULILsinφ3
 
(3) 三相視在功率S＝ ULIL





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