分享有功功率、無功功率和視在功率計算方法及相關性
有功功率P、無功功率Q、視在功率S就是直角三角形的三條邊:S為斜邊,P、Q為兩直角邊,P、Q就是把S正交分解出來的兩個分量;P^2+Q^2=S^2(勾股定理)。功率因數就是P/S,也就是cosθ,θ就是相角,即電壓與電流之間的夾角。
有功功率:在交流電路中,每個瞬時的有功功率是不同的,且不斷變化,一般用平均有功功率(一個周期內功率的平均值)來度量電路中消耗能量的情況。
對于單相交流電路,計算公式為:P=UIcosΦ式中:
P—有功功率(瓦)
U—交流電壓有效值(伏)
I— 交流電流有效值(安)
cosΦ—負載的功率因數。
有功功率的單位是瓦(W)或千瓦(KW)、兆瓦(MW)。
當負載為純電阻時,電壓與電流相位相同,Φ=0°,cosΦ=1,電阻消耗的功率全部是有功功率(P=UI)。
當負載是純電感或純電容時,電壓和電流的相位差Φ=90°,cosΦ=0,有功功率P=0,所以純電感或純電容負載是不消耗有功功率的。
無功功率:為了衡量交換能量的情況,人們用能量交換過程中功率的最大值(即瞬時功率的最大值)來表示無功功率。
根據公式推導,無功功率Q的計算公式為:Q=UIsinΦ式中:sinΦ—交流電壓與電流相位差的正弦值。
無功功率的單位是乏(var)或千乏(Kvar)、兆乏(Mvar)。
當負載為純電感或純電容時,Φ=90°,sinΦ=1,所以Q=UI,即只有無功功率而不消耗有功。當負載為純電阻時,Φ=0°,sinΦ=0,所以Q=0,即只消耗有功功率而不需要無功。
視在功率:在一般交流電路中,輸送的電功率中即有有功成分,又有無功成分,因此其電壓有效值與電流有效值的乘積,即不是有功功率,也不是無功功率,而是它們的合成量,這個合成量就叫視在功率,用字母S表示S=UI視在功率的單位為伏安(VA),或千伏安(KVA)、兆伏安(MVA)。
交流發電設備都是按照規定的電壓和電流進行設計和使用的,所以有時用視在功率表示設備的容量是比較方便的,例如變壓器的容量就是指它的視在功率。
視在功率S、有功功率P、無功功率Q三者之間的數量關系,恰好相當于直角三角形的三邊關系,S相當于斜邊,P和Q相當于兩條直角邊,稱為功率三角形。
其換算公式如下:
S²=Q²+P²cosΦ=P/S
由此可見功率因數cosΦ可以定義為負載消耗的有功功率與其視在功率的比值,它表征了負載消耗的有功功率在視在功率中所占比例。
為什么要提高功率因數呢?有什么作用呢?
1.通過改善功率因數,減少了線路中總電流和供電系統中的電氣元件,如變壓器、電器設備、導線等的容量,因此不但減少了投資費用,而且降低了本身電能的損耗.
2.藉由良好功因值的確保,從而減少供電系統中的電壓損失,可以使負載電壓更穩定,改善電能的質量。
3.可以增加系統的裕度,挖掘出了發供電設備的潛力.如果系統的功率因數低,那么在既有設備容量不變的情況下,裝設電容器后,可以提高功率因數,增加負載的容量.
4.減少了用戶的電費支出;透過上述各元件損失的減少。
那么怎么才能提高功率因數呢?
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