有功功率、无功功率、视在功率概念及计算

一、有功功率在交流电路中，凡是消耗在电阻元件上、功率不可逆转换的那部分功率（如转变为热能、光能或机械能）称为有功功率，简称“有功”，用“P”表示，单位是瓦（W）或千瓦（KW）。它反映了交流电源在电阻元件上做功的能力大小，或单位时间内转变为其它能量形式的电能数值。实际上它是交流电在一个周期内瞬时转变为其他能量形式的电能数值。实际上它是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，故又称平均功率。它的大小等于瞬时功率最大值的1/2，就是等于电阻元件两端电压有效值与通过电阻元件中电流有效值的乘积。二、无功功率在交流电路中，凡是具有电感性或电容性的元件，在通过后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此，在交流电每个周期内的上半部分（瞬时功率为正值）时间内，它们将会从电源吸收能量用建立磁场或电场；而下半部分（瞬时功率为负值）的时间内，其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此，在整个周期内这种功率的平均值等于零。就是说，电源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换，而并不消耗功率。为了反映以上事实并加以表示，将电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率，简称“无功”，用“Q”表示。单位是乏（Var）或千乏(KVar)。无功功率是交流电路中由于电抗性元件（指纯电感或纯电容）的存在，而进行可逆性转换的那部分电功率，它表达了交流电源能量与磁场或电场能量交换的最大速率。实际工作中，凡是有线圈和铁芯的感性负载，它们在工作时建立磁场所消耗的功率即为无功功率。如果没有无功功率，电动机和变压器就不能建立工作磁场。三、视在功率交流电源所能提供的总功率，称之为视在功率或表现功率，在数值上是交流电路中电压与电流的乘积。视在功率用S表示。单位为伏安（VA）或千伏安（KVA）。它通常用来表示交流电源设备（如变压器）的容量大小。视在功率即不等于有功功率，又不等于无功功率，但它既包括有功功率，又包括无功功率。能否使视在功率100KVA的变压器输出100KW的有功功率，主要取决于负载的功率因数。四、功率三角形视在功率（S）、有功功率（P）及无功功率（Q）之间的关系，可以用功率三角形来表示，如下图所示。它是一个直角三角形，两直角边分别为Q与P，斜边为S。S与P之间的夹角Ф为功率因数角，它反映了该交流电路中电压与电流之间的相位差（角）。S=(KVA)全功率（视在功率）P=(KW)有功功率Q=(Kva)无功功率各种功率之间有如下关系式：五、三相交流电路中的功率计算对于三相对称负载来说，不论是Y形接法还是△形接法，其功率的计算均可按下式进行：如果三相电路的负载不对称，则上述公式不能使用，这时必须用三个单相电路功率相加的方法计算三相总功率。功率因数表的正确接线图1所示为三相功率因数表表后接线柱情况及接线方法示意。三个电压接线柱分别标有UA、UB、UC、两个电流接线柱务标有IA，意思是功率因数表所取电流应与左边电压接线柱所接电压同相。并且与负荷电流同方向的电流互感器二次电流应以标有*号的接线柱流入，从另一个接线柱流出。左边电压接线柱也标有*号，也是说明此电压应与电流同相。下面通过一个实例来具体介绍一下功率因数表的正确接线方法。图2是一个低压母线示意简图。准备在电容柜上安装一只三相功率因数表，由于安装位置有限，为功率因数表取电流的电流互感器安装在中相。由于电流互感器安装在中相（绿相），则电压接线柱左边那个应接绿色相电压。然后以绿色相为UA，用相序表测定黄、绿、红三相电压的相序，结果是绿一黄一红为正相序。图2中括号所标的UA、UB、UC即为相序表测定的结果．则在中间的电压接线柱应接黄相电压．右边的电压接线应接红色相电压。电压线接好后，再看电流线怎样连接。由于电流直感器的极性标注法是减极性的，即一次电流从L1端流人互感器，则互感器的二次电流从K1端流出，所以就应把电流互感器的K1端与功率因数表的标有*号的电流接线往相连，K2端与另一电流接线柱相连。这样就相当于负荷电流流入了标有*号的电流接线柱（如图2中箭头方向所示）。虽然功率因数表装在电容柜上，但它反映的是低压总母线上的功率因数，故电流互感器应安装在总母线上。