在電工日常工作中,大家是否遇到這樣的問題,我們見到變壓器的容量單位是千伏安(KVar),電動(dòng)機(jī)的輸出功率單位是千瓦(KW),而電容補(bǔ)償?shù)墓β蕟挝皇欠蚯Х?Var),同樣是表示電功率的單位,會(huì)出現(xiàn)這三種不同的名稱呢?這就涉及到我們今天要講的問題,無功功率(單位Var或Var);有功功率(單位:W或KW);視在功率(單位:Var或KVar)以及功率因數(shù)四者之間的內(nèi)在關(guān)系。
一.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,另一種是無功功率
無功功率(Q):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,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(chǎng),在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此,沒有無功功率,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。
在具有電感(或電容)的電路里。電感(或電容)在半個(gè)周期的時(shí)問里把電源的能量變成磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的能量貯存起來,在另外半個(gè)周期的時(shí)間里又把貯存的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))的能送送還給電源。它們只是與電源進(jìn)行能量交換,并沒有真正的消耗能量,我們把與電源交換能量的速率的振幅。也即電感和電容元件的瞬時(shí)功率的最大值,叫做無功功率。它表明電感元件和電容元件與電源之問能量轉(zhuǎn)換的規(guī)模。用符號(hào)Q表示,單位為Var(kVar):
有功功率(P):所謂有功功率,即能將電能轉(zhuǎn)化為其他能量形式的一種可以直接消耗掉的電功率,比如電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,在不考慮效率的情況下,11KW的電機(jī)每小時(shí)能將11KWH的電能轉(zhuǎn)化為同等的機(jī)械能;100W的白熾燈1小時(shí)能將0.1KWH的電能轉(zhuǎn)化成光能;同樣1KW的加熱器每小時(shí)能將1KWH的電能轉(zhuǎn)化成熱能等等,有功功率是能直接轉(zhuǎn)化成其他能量形式的電功率。
它是電路中實(shí)際所消耗的功率。是電路中電阻部分所消耗的功率,也就是電阻上的電壓和電流的乘積,即:P=UxI(對(duì)電動(dòng)機(jī)來說是指它的出力,即輸出機(jī)械功率,符號(hào)是P,單位為w/(kW)。
視在功率(S):某種意義上來說,是有功功率P和無功功率Q之和;對(duì)于電源來說,視在功率是由有功和無功功率混合而成,比如變壓器提供的功率既包含有功也包含無功功率,所以變壓器的容量單位就是視在功率,單位為千伏安(KVar)。
電路中總電壓的有效值u與電流的有效值的乘積。叫做視在功率。用符號(hào)S表示,單位為VA(kVA)。
二. 有功功率、無功功率、視在功率之間的關(guān)系
想說明三者的關(guān)系,我們先要了解什么是功率因數(shù)。
在交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的余弦叫做功率因數(shù),用符號(hào)cosΦ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cosΦ=P/S.
那么從者就可看出,這三者相當(dāng)于直角三角形三條表,大小滿足勾股定理。