大白話告訴你:有功、無功、視在功率的區別?提高功率因數的意義

功率一共分為三種:有功功率、無功功率、視在功率。

功率定義

有功功率:用電設備真正消耗的功率。有功功率用P表示,單位:W(瓦)、kw(千瓦)。我們常說“這個燈功率18W”就是指有功功率。

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日光燈銘牌

無功功率:用電設備並沒有消耗,只是暫時儲存起來的那部分功率。無功功率用Q表示,單位:var(乏)、Kvar(千乏)。

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電容器銘牌

視在功率:電源提供的總功率。視在功率用S表示,單位:VA(伏安)、KVA(千伏安)。比如說這個變壓器1250KVA,這個就是指它的視在功率。

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變壓器銘牌

舉例說明

假設某個用電設備內不僅有電阻還有電容,那麼可以把該用電設備看出電阻和電容的組合體,如圖:

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某設備組成示意圖

設備工作時,設備內的電阻會從電源取一部分電能用於發熱,同時設備內的電容也會從電源取一部分電能用於本身充電。

由於電容取用的這部分電能並沒有真正用掉,只是暫時以電場的形式把它存在電容裡,所以把這部分功率叫做“無功功率”。由於電阻把電能轉化成熱量,並消耗掉的這一部分功率叫做“有功功率”。整個設備總共需要從電源取用的功率叫“視在功率”。

從理論上講只要設備內有電感線圈和電容,那麼這個設備就會需要無功功率。

注意:無功功率並不是無用的功率,它在電力系統中佔有很重要的地位。因為電力系統中有許多設備是根據電磁感應原理工作的,他們必須依靠磁場來傳送和轉換能量,即這些設備必須要依靠無功功率來正常工作。

它們的計算公式

單相有功功率計算:

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單相有功功率計算公式

三相有功功率計算:

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三相有功功率計算公式

單相無功功率計算:

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單相無功功率計算公式

三相無功功率計算:

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視在功率計算:

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視在功率計算公式

其中:P表示有功功率;Q表示無功功率;S表示視在功率,cosΦ表示功率因數。

我們必須需要注意的一點是:視在功率≠有功功率+無功功率

功率因數

功率因數是指交流電路有功功率與視在功率的比值。即:

大白話告訴你:有功、無功、視在功率的區別?提高功率因數的意義

功率因數計算公式

功率因數是電力系統中的一個重要參數,它可以衡量電氣設備利用率的高低。功率因數越低說明電源的利用率越低。

功率因數的大小與設備的負荷性質有關。比如白熾燈、電阻爐等阻性負荷,由於它內部不含電感線圈和電容,所以不需要無功功率,那麼它們的功率因數為1。而電機等感性負載的功率因數都小於1。

提高功率因數的意義

為了便於理解,先舉個簡單例子。

供電公司在某地區有一個變壓器,假設該變壓器的容量(視在功率)為1000KAV。我們來分析一下當功率因素分別為0.5和0.9時的經濟效益。

:根據功率計算公式可知:P=S*cosΦ

  • 當功率因素為0.5時,電源可輸出最大有功功率為:P=S*cosΦ=1000KVA*0.5=500KW。
  • 當功率因素為0.9時,電源可輸出最大有功功率為:P=S*cosΦ=1000KVA*0.9=900KW。

平時我們用電計費都是指有功功率,所以當功率因素為0.5時,該變壓器1個小時可以輸出500度電;當功率因素為0.9時,該變壓器1個小時可以輸出900度電。

同樣的變壓器功率因數0.9相比0.5時,變壓器經濟效益整整多80%!!!當然,提高功率因數的作用遠不止可以提升變壓器輸出能力,還有很多其他優點。比如:

  1. 提高設備利用率
  2. 降低線路損耗
  3. 改善供電質量
  4. 得到供電公司獎勵

如何提高功率因數

首先可以在源頭上減少無功功率的需求,比如選擇合適的電動機,防止“大馬拉小車”的情況。如果電機容量選擇比實際需求大,不僅浪費電能、增加損耗,而且還拉低了功率因數。另外儘量避免電動機空載運行。

其次,選擇合適容量的變壓器。變壓器的功率因數不僅和負荷功率因數有關,還與變壓器負荷率有關。變壓器滿載運行時,功率因數比較高。輕載或者空載運行時,功率因數明顯降低。如果晝夜負荷波動很大,可以採用兩臺變壓器並列運行。用電多的時候開兩臺,用電少時就關掉一臺。

再次,可以採用人工補償功率因數。比如在感性負載上並聯電容,在容性負載上並聯電感。讓能量在電感和電容之間交換,減少負載和電源能量的交換。


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