有功功率与无功功率之和(有功功率与无功功率)
在交流电路中,有两种由电源提供给负载的电功率;一个是有功功率,一个是无功功率。
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率,即把电能转化为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如5.5千瓦的电机将5.5千瓦的电能转化为机械能,带动水泵抽水或打谷机脱粒;各种照明设备将电能转化为光能,用于人们的生活和工作。
无功功率是抽象的,它是电路中用来交换电场和磁场,并在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外做功,而是转化为其他形式的能量。所有带有电磁线圈的电气设备都会消耗无功功率来建立磁场。比如40瓦的荧光灯需要40瓦以上的有功功率(镇流器也需要消耗一部分有功功率)才能发光,镇流器的线圈建立交变磁场需要80左右的无功功率。因为不对外做功,所以叫“无功功率”。
无功功率绝不是无用的功率;它非常有用。电机需要建立并维持一个旋转磁场,使转子旋转,从而带动机械运动。电机的转子磁场是通过从电源获得无功功率来建立的。变压器也需要无功功率,这样变压器的初级线圈产生磁场,次级线圈感应出电压。所以,没有无功功率,电机就不会转动,变压器就无法变压。
通常情况下,发电机和高压输电线路提供的无功功率不能满足负荷的需求,所以要在电网中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求,使电气设备能在额定电压下工作。这就是电网需要安装无功补偿装置的原因。
有功功率、无功功率、视在功率有功功率的计算方法和公式:在交流电路中,每个瞬间的有功功率是不同的,是不断变化的。一般用平均有功功率(一段时间内功率的平均值)来衡量电路中的能量消耗。
对于单相交流电路,计算公式为P=UICOS
其中:P—有功功率(瓦特)U—交流电压(伏特)的有效值I—交流电流(安培)的有效值COS——负载的功率因数
有功功率的单位是瓦特(W)或千瓦(KW)和兆瓦(MW)。当负载为纯电阻时,电压和电流相同,=0,cos =1,电阻消耗的功率全部为有功功率(P=UI)。
当负载为纯电感或纯电容时,电压电流相位差=90,cos=0,有功功率P=0,所以纯电感或纯电容负载不消耗有功功率。
无功功率:为了衡量交换能量的情况,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=uisin
其中:sin 为交流电压和电流相位差的正弦值。无功功率的单位是var或Kvar和Mvar。
当负载为纯电感或纯电容时,=90,sin =1,则Q=UI,即只有无功功率而不消耗有功功率。
当负载为纯电阻时,=0,sin =0,所以Q=0,即只消耗有功功率,不消耗无功功率。
视在功率:一般交流电路中,传输的电功率中既有有功分量,也有无功分量,所以有效电压值和有效电流值的乘积不是有功功率或无功功率,而是它们的合成量。这个合成量称为视在功率,用字母S: s=ui表示。视在功率的单位是伏安(VA),或千伏安(KVA),兆伏安(MVA)
交流发电设备是按照规定的电压和电流来设计和使用的,所以有时用视在功率来表示设备的容量比较方便。例如,变压器的容量是指其视在功率。视在功率S、有功功率P和无功功率Q之间的定量关系正好等价于一个直角三角形的三边关系,S相当于一条斜边,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=Q +P
cos=P/S
因此,功率因数cos可以定义为负载消耗的有功功率与其视在功率的比值,代表负载消耗的有功功率在视在功率中所占的比例。
有功功率和无功功率的区别功率有三种:有功功率P、无功功率Q和视在功率s。
电压和电流之间的相位差()的余弦称为功率因数,用符号COS表示。在数值上,功率因数是有功功率与视在功率的比值,即COS=p/s。
三种功率和功率因数cos是一个直角的功率三角形关系:两个直角边为有功功率和无功功率,斜边为视在功率。
有功功率平方无功功率平方=视在功率平方。
在三相负载中,这三种电源总是在任何时候同时存在:
视在功率S=1.732UI
有功功率p=1.732 uicos
无功功率Q=1.732 UIS,单位为
功率因数cos =p/s
sin=Q/S
有功功率
电能因做功而消耗,并转化为热能、光能、机械能或化学能,称为有功功率;也称为平均功率。交流电的瞬时功率不是一个定值,一个周期内功率的平均值称为有功功率,是指电路中电阻部分所消耗的功率,用字母P表示,单位为瓦特。
无功功率
在有电感或电容的电路中,电感或电容在半个周期内将储存的磁场(或电场)能量送至电源,与电源进行能量交换,并没有真正消耗能量。我们把与电源能量交换率的幅度称为无功功率。
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