為什麼會存在有功、無功、功率因數?見過最好的解析,通俗易懂!

2020-12-04 電氣設計狄老師

在變電站投運這麼令人激動的時刻,大家最喜歡問的便是「功率對不對」、「功率怎麼是負的」、「功率因數什麼意思」,這時您該怎麼回答呢?小編在很久很久以前,大概還是上高中的時候是很會計算這些的,但是究竟為什麼存在有功、無功、功率因數,小編就不明就裡了,本期就請和小編一起來探討這些內容吧。電氣設計在線教學狄老師

(1)有功功率

定義:

有功功率是將電能轉化為其他形式的能量(機械能、光能、熱能)的電功率,以字母P表示,主要單位有瓦(W)、千瓦(KW)、兆瓦(MW)。大家知道交流電的功率不是一個恆定值,瞬時功率在一個周期內的平均值叫做有功功率,因此有功功率也通常被稱作平均功率。

計算:

三相有功功率P=3UpIpcosΦ,電力系統都是A、B、C三相,因此計算時不要忘記乘以3,否則怎麼算都不能跟裝置顯示值對應起來。在這個公式裡(Φ)為電壓和電流的相位差。這個相位差的餘弦值cosΦ(在諧波忽略不計的情況下)就是我們常說的功率因數。

方向:

電力系統中討論有功功率的問題時,多會討論它的方向性,投運的變電站大家問題最多的也集中在「有功功率方向為什麼有的正、有的負」。一般來說,流出母線有功功率為正,流入母線有功功率為負。

舉個通俗一點兒的例子,拿一個大燈泡直接接在35kV母線上(當然這是違反安規也不符合電力常識的,請勿模仿!),電能量被轉化成了光和熱,這個時候電流的方向是從母線流入燈泡的,此時燈泡在消耗功率,所以有功功率為正。相反,拿一個手搖式發電機接入35kV母線,發電機在給母線設備提供功率,電流流入母線,此時有功功率為負。

(2)無功功率

定義:

許多用電設備都是根據電磁感應原理工作的,如配電變壓器、電動機等,他們都是依靠交變的磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率,因此所謂的「無功」並不是「無用的功率」,只不過是他的功率並不轉化成機械能、熱能而已。因此在供電系統中除了需要有功電源外,還需要無功電源,兩者缺一不可。

凡是有電磁線圈的電氣設備,要建立磁場,就要消耗無功功率。比如40W的日光燈,除了需要40W的有功功率來發光外,還需要80var左右的無功功率供鎮流器的線圈建立建立交變磁場。

計算:

無功功率Q=UIsinφ。

(3)有功無功間的聯繫:

帥哥與美女:

小電工沒事兒也刷個微博啥的,看到了一個很好的段子,跟大家分享下。有個帥哥用一個手推車搬家,把東西都掛在前面,帥哥一邊壓著車把一邊推,累的滿頭大汗;過來一個美女,坐在推車的後面,哈哈,帥哥不用壓著車把了,一下輕了不少。帥哥推得又輕鬆又愜意...帥哥使勁壓著車把的力是無功電流,克服摩擦力往前的推力是有功電流,把東西推到目的地是有功。

美女就是無功補償。沒有無功補償,供電系統也能工作,就是累點,耗能厲害;有了美女,男女搭配,幹活不累,效率高,還開心。

東西在前面,美女在後面,是容性無功。

東西在後面,美女在前面,是感性無功。

(4)視在功率

定義:

視在功率S,衡量一個用電設備對上級供電設備的功率需求,也就是說為確保網絡能正常工作,外電路需傳給該設備的能量。它不表示交流電路實際消耗的功率,只表示電路可能提供的最大功率或電路可能消耗的最大有功功率。

計算:

三相視在功率S=3UpIp,此處Up為相電壓,但是視在功率一般採用線電壓計算,此時應為,此處U為線電壓。

(5)功率因數

定義:

電壓跟電流相位差的餘弦值(諧波忽略不計的情況下)叫做功率因數。功率因數的大小與電路的負荷性質有關,白熾燈、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1,一般具有電感性負荷(電焊機、空調等)的電路功率因數都小於1。

功率因數是電力系統中一個重要的技術數據。他是衡量電氣設備效率高低的一個係數,功率因數低說明用於交變磁場轉換的無功功率大,從而降低了設備利用率,增加了線路供電損失。

計算:

功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S。

什麼叫運算功率?什麼叫運算負荷?一個變電所的運算負荷如何計算?

相關焦點

  • 什麼是功率因數?提高功率因數做無功補償對企業有哪些好處?
    在交流電路中,電壓與電流之間的相位差(Φ)的餘弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上,功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S.什麼是功率因數補償?由於功率因數提高的根本原因在於無功功率的減少,因此功率因數補償通常稱之為無功補償。為什麼要提高功率因數?交流電動機運行時,消耗的全部交流電功率叫做全功率。全功率是由兩部分組成的:一部分是轉化成機械能的,帶動水泵、工具機等做功,叫做有功功率;另一部分是提供激磁電流的,在電動機的靜子鐵芯中產生交變磁場,叫做無功功率。
  • 無功補償技術對低壓電網功率因數的影響
    因而,為了改善電力系統和企業的功率因數,變壓器不應空載運行或長其處於低負載運行狀態。  2.2、 供電電壓超出規定範圍也會對功率因數造成很大的影響  當供電電壓高於額定值的10%時,由於磁路飽和的影響,無功功率將增長得很快,據有關資料統計,當供電電壓為額定值的110%時,一般工廠的無功將增加35%左右。
  • 為什麼要提高功率因數?
    為什麼要提高功率因數?交流電動機運行時,消耗的全部交流電功率叫做全功率(也叫做視在功率或視在電力)。全功率是由兩部分組成的:一部分是轉化成機械能的,帶動水泵、工具機等做功,叫做有功功率;另一部分是提供激磁電流的,在電動機的靜子鐵芯中產生交變磁場,叫做無功功率。在交流電的生產和使用中,無功功率的消耗是必要的,但是應該儘量降低這部分消耗。全功率的常用單位是「千伏安」,符號是KVA。有功功率的常用單位是「千瓦」,符號是KW。
  • 光伏併網功率因數降低問題解析
    首先說明一下功率因數相關公式:η=P/S,其中P為有功功率,S為視在功率,S2=P2+Q2,Q為無功功率,由公式可知,功率因數大小與系統有功功率P和無功功率Q相關,當Q為零時,功率因數為1,當Q小於零時,系統吸收無功,η為負值,當Q大於零時,系統輸出無功,η為正值。下面以幾個例子分析一下光伏設備接入後功率因數下降的原因。
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    交流電路中的功率分析功率因數(Power Factor)和無功(Reactive Factor)因數分析功率因數校正
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  • 淺談低壓網的功率因數對供電企業的影響
    為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率,因此,所謂的"無功"並不是"無用"的電功率,只不過它的功率並不轉化為機械能、熱能而已;因此在供用電系統中除了需要有功電源外,還需要無功電源,兩者缺一不可。
  • 功率因數
    因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。因此無功功率也是有用的。同學們熟知的無功功率是正弦交流電路中當同頻率的電壓和電流存在相位差時,就存在無功功率,我們把這種無功功率叫做"位移無功功率Q",其大小為Q=UIsinφ。許多同學不知道除了位移無功功率外還有一種無功功率叫"畸變無功功率D",畸變無功功率是非正弦電路中的概念。
  • 有功、無功、視在功率,三者有什麼關係?
    在電工日常工作中,大家是否遇到這樣的問題,我們見到變壓器的容量單位是千伏安(KVar),電動機的輸出功率單位是千瓦(KW),而電容補償的功率單位是乏或千乏(Var),同樣是表示電功率的單位,會出現這三種不同的名稱呢?
  • 功率與功率因數的區別是什麼?
    電壓的有效值與電流的有效值的乘積稱為視在功率,用公式表示為S=UI,它的單位是伏安(VA),千伏安(KVA),兆伏安(MVA)。它們之間,視在功率、有功功率和無功功率之間滿足S2=P2+Q2。功率因數是有些用電器由於存在電感與與電容,如電動機,電容器等。用在交流電路內就會出現感抗與容抗,從而降低了效率。
  • 並聯電容提高功率因數
    在電力系統中,由於無功功率不足,將使電力系統電壓下降,嚴重會導致損壞設備,甚至使系統解列。電網無功功率的補償有多種方法,並聯電容器是電力電網中用得最多的無功功率補償設備。一、提高功率因數的意義(1)充分利用供電設備的容量,使同樣的供電設備為更多的電氣設備供電。
  • 揭秘:功率因數和供電局罰款有什麼關係?
    01什麼是功率因數?功率因數是有功電流與總電流的比值,最大值為1。功率因數是用電設備的一個重要技術指標,也是衡量電氣設備效率高低的一個係數,功率因數過低,則證明電路中的無功功率較大,容易導致供電設備的利用率降低,增加電能耗損。一般情況下,白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數都為1,一般具有電感性負載電路的功率因數都小於1。
  • 什麼是功率因數?如何提高功率因數?
    在工業企業中,電動機、變壓器等用電設備都具有電感特性,它們工作時既要從電網吸收有功功率用於做功,還要從電網吸收無功功率建立磁場。功率因數cosΦ就是反映總電功率中有功功率所佔的比例大小,即有功功率與視在功率的比值,是衡量電氣設備效率高低的一個係數。
  • 無功補償電容器的原理及作用
    無功補償電容器作為無功補償裝置的重要設備,在配電系統中被廣泛使用。今天我們就講講無功補償電力電容器的原理及作用。無功補償電容器原理在交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種:-種是有功功率P,是指保持用電設備正常運行所需的電功率;另一種是無功功率,是指用於電路內電場和磁場交換,並用來在電氣設備中建立和維持磁場的電動率。視在功率s表示有功功率和無功功率的矢量和。
  • 如何準確測量你們電機的功率因數
    功率因數,是有功功率和視在功率的比值,是異步電動機的主要性能指標之一。從等效電路看,異步電機是一個感性電路,必須從電網吸收感性無功,其功率因數總是小於1的。
  • 什麼是視在功率、無功功率?怎麼進行無功補償?補償容量如何算?
    無功補償簡單的來說就是不被電力公司罰款而安裝的一種補償設備,比如一些用電設備電機、電焊機等等。你的電氣設備功率標準已低於電力公司的功率標準,就被罰款了(電力公司是0.85-0.90以上), 所以必須要安裝這個無功補償 來補償,讓你的設備達到電力公司的功率因數標準才不會被罰款。樹上鳥教育電氣設計師在線教學網絡課程!
  • LED照明與功率因數之間的關係
    2、當交流電通過純電感負載時,其上的交流電壓的相位超前交流電流相位90°,它們之間的夾角ф= 90°,在電感負載上產生無功功率,電網供給的電能在電感中變為磁場能短暫儲存後又回饋到電網變為電能,如此周期性循環,結果電網並不供出能量,故謂「無功功率」,但產生「無功功率」的「無功電流」還是實際存在的。
  • 【乾貨】什麼是功率因數?如何提高功率因數?
    在工業企業中,電動機、變壓器等用電設備都具有電感特性,它們工作時既要從電網吸收有功功率用於做功,還要從電網吸收無功功率建立磁場。功率因數cosΦ就是反映總電功率中有功功率所佔的比例大小,即有功功率與視在功率的比值,是衡量電氣設備效率高低的一個係數。功率因數越接近於1,說明其消耗的無功電量越少,電力有效利用程度越高;相反,功率因數越低,則消耗的無功電量越多,電力沒有得到充分有效的利用。有功功率P、無功功率Q與視在功率S的關係如下所示。