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1、第三节 无功功率，有功功率，视在功率，功率因数1. 有功功率：可以转化成其他形式能量（热、光、动能）的能量。 以P来表示，单位为W。一般来说，有功功率是相对 于纯阻性负载来说的。有功功率:在交流电路中.电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值 （或负载电阻所消耗的功率）.称为有功功率.有功功率：保持电器设备正常运行所需要的电功率，也就是把电能直 接转化为其他形式能量所需的电功率。在交流电中有功功率 表示为：P=UIcos申P 表示有功功率 单位：瓦（ W ） 千瓦（ KW ） 兆瓦 （ MW ）U 表示电压I 表示电流Cos申表示功率因数2. 无功功率：功率从能量源传递到负载并能反映功率交换情况的
2、功率 就是无功功率。以Q来表示，单位为Var。它的产生 是由于感性负载、容性负载、以及电压和电流的失真。这 种功率可导致额外的电流损失。无功功率:在具有电感或电容的电路中.在每半个周期内.把电源能量 变成磁场（或电场）能量贮存起来.然后.再释放.又把贮存的 磁场（或电场）能量再返回给电源.只是进行这种能量的交换. 并没有真正消耗能量.我们把这个交换的功率值.称为无 功功率.无功功率：用于电路内部电场和磁场的交换，并且用来建立维持磁场 所需要的电功率。它不对外做功，只是在电路内部进行能 量转换。（有功功率做功，无功功率不做功） 无功功率用 Q 表示 单位：乏（ Var ） 千乏（ KVar ）
3、凡是有电磁线圈，需要建立和维持磁场的电气设备，就一 定要有无功功率。例如： 40 瓦的日光灯，需要 40 瓦的有功功率，还需要 80 乏（ Var ）无功功率建立和维持电磁声场。3. 视在功率：有功功率和无功功率的几何之和（即平方和的均方根，）它用来表示电气设备的容量。即电路上的总功率。以S来 表示，单位为VA。视在功率:在具有阻抗的交流电路中.电压有效值与电流有效值的乘积 值.称为视在功率.它不是实际做功的平均值也不是交换能 量的最大速率.只是在电机或电气设备设计计算较简便的方 法.关系:视在功率的平方=有功功率的平方+无功功率的平方 视在功率s=ui或者S=P/COS e而变压器的容量也是
4、S=UI 因而.变压器的额定容量与额定视在功率是相等.或者说两者 是等价的.如果额定容量是100kVA.那么额定视在功率也是 1000kVA4、功率因数：正弦交流电压与电流的相位差称为功率因数角，以来 表示，没有单位，而这个功率因数角的余弦值称为功率因数。它决定 于电路元件参数和工作频率，纯电阻电路的功率因数为1，纯电感电 容电路的功率因数为0。功率因数cos二P/S。cos申是衡量电器设备效率高低的一个系数。0 cos申 1。是有功 功率和视在功率的一个比值。Cos申=P/S。申代表电压与电流之间 的相位差（相位角）。cos申值的大小与电器设备负荷性质有关。（1） 纯电阻电器设备，因是直接消
5、耗功率将电能转化为热能，就没有相位 差，申=0 cos申=1所以P=S阻性电器只消耗有功功率。（2 ）感性 电器（有电感线圈的电器）相位差（相位角）0。申V 90 。容性 电器（具有电容的电器）-90 申 0 5、无功补偿的原理无功功率过大的危害：（ 1 ）降低发电设备有功功率的输出。（ 2 ） 降低电线设备的供电能力。（ 3 ）造成线路上电压损的增加和电能损 失的增加。（ 4 ）造成电器设备在低功率下运行效率低下，电压下降 乃至不能正常工作。采取人为的方法设置无功补偿装置，来保证用电设备所需要的无功功 率，减少线路上提供的无功功率。无功补偿是把具有容性功率的装置 和感性功率负荷并联在同一线路
6、上6、无功补偿的方法：（ 1 ）集中补偿：把容性功率负荷装置集中起 来对所有电器设备进行补偿的方法。（ 2 ）就地补偿：针对单个电器 设备我们的节电器是运用无功补偿的原理就地对单个或局部用电设 备进行无功补偿，提高用电设备的功率因数，降低线路提供的无功功 率，从而减少由于无功功率造成的视在功率电流形成有功损耗，达到 节约用电的目的。提高功率因数的方法有两种，一种是改善自然功率因数，另一种是安 装人工补偿装置。吟=wS =+ Qp =ScOSnp = U1CQ3P Q二Ku叩gk-QAgcQn结论：提高了功率因数，就降低了线路上无功功率的输出，也就降低 了视在功率，节约了电能，减少了视在功率电流
7、。一。 提高功率因数的实际意义 1 对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定 电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其 使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的， 这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为 p=U*I*cos0中的cos0=l；但是当负载为干性或容性时，cos0vl,发电机就得不 到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。2.对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：P1=RI*I，负载吸收的平均 功率：P.=V*I*cos0，因为 I=P./V/c
8、os0，所以 Pl=R*P./V/cos0 (V 是负载端电 压的有效值)。由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cos0会降低输电线上的功率损耗！在实际中，提高功率因数意味着：1) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有 利于安全生产。2) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当 cos0=0.5 时的 损耗是 cos0=l 时的 4 倍。3) 能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。4) 可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。5) 因发电机的发电容量的限定，故提高cos0也就使发电机能多出有功功率。在实际用电过程中，
9、提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方 式。在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，更好利用现有资源 是我们解决燃眉之急的唯一办法。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能 使用，功率因数将是重中之重。二提高功率因数的几种方法可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法：提高自然因数的方法：1) . 恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。2) . 对平均负荷小于其额定容量 40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接 法(或自动转换)。3) . 避免电机或设备空载运行。4) . 合理配置变压器，恰当地选择其容量。5) . 调整生产班次，均衡用电负
10、荷，提高用电负荷率。6) . 改善配电线路布局，避免曲折迂回等。人工补偿法：1) 实际中可使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补尝无功，即：在 感性负载上并联电容器。一下为理论解释：2) 在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无 功功率，从而减少甚至消除感性负载于电源之间原有的能量交换。3) 在交流电路中，纯电阻电路，负载中的电流与电压同相位，纯电感负载中的电 流滞后于电压90，而纯电容的电流则超前于电压90，电容中的电流与电感中 的电流相差180，能相互抵消。4) 电力系统中的负载大部分是感性的，因此总电流将滞后电压一个角度，如图 1 所示，将并联电容器与负
11、载并联，则电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而 使总电流减小，功率因数将提高。并联电容器的补偿方法又可分为：1 个别补偿。即在用电设备附近按其本身无功功率的需要量装设电容器组， 与用电设备同时投入运行和断开，也就是再实际中将电容器直接接在用电设备附 近。适合用于低压网络，优点是补尝效果好，缺点是电容器利用率低。2 分组补偿。即将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路出线上， 它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除，也就是再实际中将电容器分别安装 在各车间配电盘的母线上。 优点是电容器利用率较高且补尝效果也较理想（比较折中）。3 集中补偿。即把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线 上。 在实际中会将电容器接在变电所的高压或低压母线上，电容器组的容量按配电所 的总无功负荷来选择。优点:是电容器利用率高，能减少电网和用户变压器及供电线路的无功负荷。缺 点:不能减少用户内部配电网络的无功负荷。实际中上述方法可同时使用。对较大容量机组进行就地无功补尝
