无功功率和功率因数计算

额定功率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及峰值因子的概念

2011-08-10 17:50

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最终编辑 老电工BG6RKO

三相异步电动机的有功功率和额定功率的区别和联系:

额定功率是电机运行在额定点输出的机械功率。

额定功率=sqrt（3）*额定电压*额定电流*功率因数*效率。这是特指额定点。

视在功率=sqrt（3）*电压*电流。

有功功率=sqrt（3）*电压*电流*功率因数，这个有功功率是电机输入的电功率，它不同于视在功率是交流电压电流的相交差造成的，或者说是电机中的储能元件电感造成的。

效率是电机中的定转子铜损，铁损和机械损耗造成的，完全不同的概念。无功功率没有功率损耗，只是有能量以磁场的形式储存在储能元件中，没有传递到机械功率输出，而效率的损耗全部转化成了热能，会使电机产生温升。

电动机从电网上吸收电能经过电磁感应定律的规定，变成电动机转子旋转，带动负载机械做功，这样就将电能转化成机械能。

电动机输出的能量为电动机的额定功率。

电动机运行时因线圈发热、轴承摩擦等很多损耗为电动机损耗。

将额定功率和所有的损耗加起来，就为电动机从电网中吸收的有功功率。

电动机将电能转化成机械能是离不开磁场的，磁场的建立就是靠电动机线圈通电形成的，那么形成磁场也需要能量，这部分的能量并没有转化成机械能和热能，相当于媒介，此部分能量为电动机的无功功率。

有功功率＋无功功率＝视在功率，注意：这可是矢量相加哟。

效率＝额定功率÷有功功率×100％永远小于1

一、 有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及峰值因子的概念

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。

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。

无功功率与功率因数

许多用电设备均是依照电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依托成立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为成立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并非是"无用"的电功率，只只是它的功率并非转化为机械能、热能罢了；因此在供用电系统中除需要有功电源外，还需要无功电源，二者缺一不可。

在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：

cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2

在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，咱们希望的是功率因数越大越好。如此电路中的无功功率能够降到最小，视在功率将大部份用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。

1 阻碍功率因数的要紧因素

(1)大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的要紧消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全数无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60％～70％。因此要改善异步电动机的功率因数就要避免电动机的空载运行并尽可能提高负载率。

(2)变压器消耗的无功功率一样约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因此，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不该空载运行或长期处于低负载运行状态。

(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成专门大的阻碍。

当供电电压高于额定值的10％时，由于磁路饱和的阻碍，无功功率将增加得专门快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110％时，一样无功将增加35％左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会阻碍电气设备的正常工作。因此，应当采取方法使电力系统的供电电压尽可能维持稳固。

无功补偿的一样方式

无功补偿通常采纳的方式要紧有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及利用该种补偿方式的优缺点。

- 1 - 视在功率有功功率无功功率的公式

视在功率、有功功率、无功功率是电力系统中常见的概念。在电力系统中，电能的传输和利用是非常重要的，而功率则是描述电能传输和利用的基本物理量。因此，了解视在功率、有功功率和无功功率的概念和计算方法对于电力系统的设计、运行和维护都非常重要。

一、视在功率

视在功率是指电路中电压和电流的乘积，它的单位是伏安(VA)。视在功率反映了电路中电能的总量，它包括有功功率和无功功率。视在功率的计算公式如下：

S = U × I

其中，S表示视在功率，U表示电路中的电压，I表示电路中的电流。

视在功率是电路中电能传输的总量，它不仅包括有功功率，还包括无功功率。因此，视在功率可以用来描述电路的总负荷。在电力系统中，我们通常使用视在功率来表示发电机、变压器和负载的容量。

二、有功功率

有功功率是指电路中实际转化为有用功的电能的功率，它的单位是瓦特(W)。有功功率反映了电路中电能的实际利用情况。有功功率的计算公式如下：

P = U × I × cosφ

其中，P表示有功功率，U表示电路中的电压，I表示电路中的电流，cosφ表示电路中的功率因数。 - 2 - 有功功率是电路中实际转化为有用功的电能的功率。在电力系统中，我们通常使用有功功率来表示发电机、变压器和负载的实际功率。

三、无功功率

无功功率是指电路中不产生有用功的电能的功率，它的单位是乏特(Var)。无功功率反映了电路中电能的浪费情况。无功功率的计算公式如下：

Q = U × I × sinφ

其中，Q表示无功功率，U表示电路中的电压，I表示电路中的电流，sinφ表示电路中的无功功率因数。

无功功率是电路中不产生有用功的电能的功率。在电力系统中，我们通常使用无功功率来表示电路中的无功负载。

功率因数是指有功功率与视在功率之比； 在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表

示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S。

电力系统向用户供电的电压，是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化

的。当线路输送一定数量的有功功率时，如输送的无功功率越多，线路的电压损失越大。即

送至用户端的电压就越低。 供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数，那提高功率因数对我们用户端有什么好处呢？ ① 通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器

设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。

② 藉由良好功因值的确保，从而减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。 ③ 可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低，那么在

既有设备容量不变的情况下，装设电容器后，可以提高功率因数，增加负载的容量。

④ 减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠

提高功率因数的好处与方法有哪些？ 提高功率因数的好处有以下几个方面：

(1)可以提高发电、供电设备的能力，使设备可以得到充分的利用。

(2)可以提高用户设备（如变压器等）的利用率，节省供用电设备投资，挖掘原有设备的潜力。 (3)可以降低电力系统的电压损失，减少电压波动，改善电压质量。

(4)可减少输、变、配电设备中的电流，因而降低了电能输送过程的电能损耗。

(5)可减少企业电费开支，降低生产成本。提高功率因数的方法主要有人工调整和自然调整两种方法。

人工调整主要采取以下措施：

①装设电容器是提高功率因数最经济最有效的方法。 ②大容量绕线式异步电动机同步运行。

③长期运行的大型设备采用同步电动机传动。

自然调整主要采取以下措施：

①尽量减少变压器和电动机的浮装容量，减少大马拉小车现象，使变压器、电动机的实际负荷在其额定容