分享有功功率、無功功率和視在功率計算方法及相關性
有(you)功(gong)功(gong)率P、無(wu)功(gong)功(gong)率Q、視在功(gong)率S就(jiu)是直角三(san)角形的三(san)條邊:S為斜邊,P、Q為兩(liang)直角邊,P、Q就(jiu)是把(ba)S正交分解出(chu)來的兩(liang)個分量;P^2+Q^2=S^2(勾股定理)。功(gong)率因(yin)數就(jiu)是P/S,也就(jiu)是cosθ,θ就(jiu)是相角,即電(dian)壓與(yu)電(dian)流(liu)之間的夾(jia)角。
有功(gong)功(gong)率(lv)(lv):在交流電路中,每個瞬時(shi)的有功(gong)功(gong)率(lv)(lv)是不(bu)同的,且不(bu)斷變化,一般用平(ping)均有功(gong)功(gong)率(lv)(lv)(一個周期內(nei)功(gong)率(lv)(lv)的平(ping)均值)來(lai)度量電路中消耗能量的情況。
對于單相交流電路,計算公式為:P=UIcosΦ式中:
P—有(you)功功率(瓦)
U—交流(liu)電壓有效值(伏)
I— 交流(liu)電(dian)流(liu)有效值(安)
cosΦ—負載的功率因數(shu)。
有功功率(lv)的單(dan)位(wei)是瓦(W)或千(qian)瓦(KW)、兆瓦(MW)。
當負載為純電阻時,電壓與電流相位相同,Φ=0°,cosΦ=1,電阻消耗的功率全部是有功功率(P=UI)。
當負載是(shi)純(chun)電(dian)(dian)感或純(chun)電(dian)(dian)容時(shi),電(dian)(dian)壓和電(dian)(dian)流的相(xiang)位差Φ=90°,cosΦ=0,有功功率(lv)(lv)P=0,所以(yi)純(chun)電(dian)(dian)感或純(chun)電(dian)(dian)容負載是(shi)不消耗有功功率(lv)(lv)的。
無(wu)功(gong)功(gong)率(lv):為了(le)衡(heng)量(liang)(liang)交換能量(liang)(liang)的(de)情(qing)況(kuang),人們用能量(liang)(liang)交換過程中(zhong)功(gong)率(lv)的(de)最大值(即瞬時功(gong)率(lv)的(de)最大值)來表示(shi)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)。
根據公式推導,無功功率Q的計算公式為:Q=UIsinΦ式中:sinΦ—交流電壓與電流相位差的正(zheng)弦值。
無功功率(lv)的單位(wei)是乏(var)或(huo)千乏(Kvar)、兆乏(Mvar)。
當(dang)負載(zai)為純(chun)電感或(huo)純(chun)電容時(shi),Φ=90°,sinΦ=1,所以(yi)Q=UI,即只有無功(gong)功(gong)率(lv)而不(bu)消耗(hao)有功(gong)。當(dang)負載(zai)為純(chun)電阻(zu)時(shi),Φ=0°,sinΦ=0,所以(yi)Q=0,即只消耗(hao)有功(gong)功(gong)率(lv)而不(bu)需要(yao)無功(gong)。
視在功率:在一般交流電路中,輸送的電功率中即有有功成分,又有無功成分,因此其電壓有效值與電流有效值的乘積,即不是有功功率,也不是無功功率,而是它們的合成量,這個合成量就叫視在功率,用字母S表示S=UI視(shi)在功率(lv)的單位為伏(fu)安(VA),或千伏(fu)安(KVA)、兆(zhao)伏(fu)安(MVA)。
交流發電設(she)備都是按照規定的(de)電壓和電流進行設(she)計和使(shi)用的(de),所(suo)以有時(shi)用視在功率表示(shi)設(she)備的(de)容量是比較方便(bian)的(de),例如(ru)變壓器的(de)容量就是指它的(de)視在功率。
視在功(gong)率S、有功(gong)功(gong)率P、無功(gong)功(gong)率Q三(san)者之間的(de)數(shu)量關(guan)(guan)系,恰好相(xiang)當于直角(jiao)(jiao)三(san)角(jiao)(jiao)形的(de)三(san)邊關(guan)(guan)系,S相(xiang)當于斜邊,P和Q相(xiang)當于兩條直角(jiao)(jiao)邊,稱為功(gong)率三(san)角(jiao)(jiao)形。
其換算公式如下:
S²=Q²+P²cosΦ=P/S
由此可(ke)見(jian)功(gong)(gong)率(lv)因數cosΦ可(ke)以定義(yi)為負載(zai)消耗的(de)有功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)與其視在(zai)功(gong)(gong)率(lv)的(de)比值,它表(biao)征(zheng)了負載(zai)消耗的(de)有功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)在(zai)視在(zai)功(gong)(gong)率(lv)中所占比例。
為什(shen)么(me)要提(ti)高(gao)功率(lv)因數呢(ni)(ni)?有什(shen)么(me)作用呢(ni)(ni)?
1.通過改善功率(lv)因(yin)(yin)數,減(jian)少了(le)線(xian)(xian)路(lu)中總電(dian)(dian)流和供電(dian)(dian)系統中的(de)電(dian)(dian)氣元(yuan)件(jian),如變壓器、電(dian)(dian)器設(she)備、導線(xian)(xian)等(deng)的(de)容(rong)量,因(yin)(yin)此不但(dan)減(jian)少了(le)投資費用,而且降低(di)了(le)本身電(dian)(dian)能(neng)的(de)損耗.
2.藉(jie)由良(liang)好功因值的確保(bao),從而減少供電(dian)(dian)系(xi)統中(zhong)的電(dian)(dian)壓(ya)損(sun)失(shi),可以使負載電(dian)(dian)壓(ya)更(geng)穩定,改(gai)善電(dian)(dian)能(neng)的質量。
3.可(ke)以增加(jia)系(xi)統的(de)(de)裕(yu)度,挖掘(jue)出了發供電(dian)設(she)(she)備(bei)(bei)的(de)(de)潛力.如果系(xi)統的(de)(de)功率因數低(di),那么(me)在既有設(she)(she)備(bei)(bei)容(rong)量不變的(de)(de)情況下,裝設(she)(she)電(dian)容(rong)器(qi)后,可(ke)以提高功率因數,增加(jia)負載的(de)(de)容(rong)量.
4.減(jian)少了用戶的(de)電費支出;透過(guo)上(shang)述各元(yuan)件損失的(de)減(jian)少。
那(nei)么(me)怎(zen)么(me)才能提高(gao)功率因數呢?
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