1、无功功率

 

　　在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。

 

　　有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

 

　　无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。

 

　　无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢?

 

　　在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。

 

　　无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：

　　(1)降低发电机有功功率的输出。

　　(2)降低输、变电设备的供电能力。

　　(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。

　　(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。

 

　　从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要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要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。

 

       2、功率因数

 

　　电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为：

 

式中cosφ——功率因数；

　　P——有功功率，kW；

 

　　Q——无功功率,kVar；

　　S——视在功率,kV。A；

　　U——用电设备的额定电压,V；

　　I——用电设备的运行电流,A。

 

　　功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。

 

　　(1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。

 

　　(2)瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。

 

　　(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式为：

 

　　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。

 

       1、有功功率

 

       有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量 (机械能、光能、热能)的电功率。有功功率过低导致线损增加、容量下降、设备使用率下降，从而导致电能浪费加大。

 

 

       无功功率:电网中的感性负载（如电机，扼流圈，变压器，感应式加热器及电焊机等）都会产生不同程度的电滞，即所谓的电感。感性负载具有这样一种特性 -----即使所加电压改变方向，感性负载的这种滞后仍能将电流的方向（如正向）保持一段时间。一旦存在了这种电流与电压之间的相位差，就会产生负功率，并被反馈到电网中。电流电压再次相位相同时，又需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场，这种磁场反向电能就被称作无功功率。

 

       无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外做功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。

 

       无功功率过高 

       1）无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致系统容量下降；

       2）无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加；

       3）使线路的压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。

 

       3、功率的计算公式⑴ 有功功率

       三相交流电路的功率与单相电路一样，分为有功功率、无功功率和视在功率。不论负载怎样连接，三相有功功率等于各相有功功率之和，即：

当三相负载三角形连接时：

当对称负载为星形连接时因

UL= Up， IL=Ip

所以 P＝ = ULILcosφ

当对称负载为三角形连接时因

UL=Up， IL= Ip

所以 P＝ = ULILcosφ

       对于三相对称负载，无论负载是星形接法还是三角形接法，三相有功功率的计算公式相同，因此，三相总功率的计算公式如下。

P＝ ULILcosφ

 

⑵ 三相无功功率：Q＝ ULILsinφ3

 

(3) 三相视在功率S＝ ULIL