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交流电的有功功率、无功功率和视在功率

2016-8-31 07:41| 来源:电工学习网| 查看: 22053| 评论: 0

摘要: 交流功率有三种,视在、有功和无功。符号S、P、Q,三者单位也不同。视在伏安(VA)、有功瓦(W),无功单位读作乏(var)。三者之间有关系,勾股定理用这里。有功无功两直边,视在斜边连一起。有功视在夹锐角,该角简称功率角。该角余弦较常用,功率因数很重要。交流电路中功率的计算远比直流电路复杂。就其负载而言,就有纯电阻、纯电感、 ...
交流功率有三种,视在、有功和无功。
符号S、P、Q,三者单位也不同。
视在伏安(VA)、有功瓦(W),无功单位读作乏(var)。
三者之间有关系,勾股定理用这里。
有功无功两直边,视在斜边连一起。
有功视在夹锐角,该角简称功率角。
该角余弦较常用,功率因数很重要。
交流电路中功率的计算远比直流电路复杂。就其负载而言,就有纯电阻、纯电感、纯电容和感性、容性等多种,生活中较常见的有接近于纯电阻的负载(例如白炽灯、电炉、电热水器和电烙铁、电熨斗等)和感性负载(最常见的是各种电动机,另外还有荧光灯、电视机、微波炉等)。
纯电阻负载产生的功率叫做有功功率,用符号P表示,基本单位为瓦特(W),较大的数值用千瓦(kW),它是实实在在地将电能转化成了其他的能量,例如热能、光能或机械能等。
纯电感负载和纯电容负载只起储存和释放电能(在这一过程中,也会有能量的转化问题)的作用,并不消耗电能。所以将这种功率叫做无功功率。无功功率的符号为Q,基本单位为乏(var)。
感性负载是电路中同时存在电阻、电感的负载,也包括还存在电容负载,但电容的作用小于电感负载。这种负载在生活中最常见。
容性负载是电路中同时存在电阻、电容的负载,也包括还存在电感负载,但电感的作用小于电容负载。
当交流电流通过上述感性负载或容性负载时,将产生三种不同的功率,即视在功率、有功功率和无功功率。这三种功率的数值关系和向量关系刚好是一个直角三角形,其中有功功率和无功功率分别是两个直角边,视在功率为斜边。该直角三角形被称为交流功率三角形。
表示视在功率的斜边和表示有功功率的直角边之间的夹角φ叫功率因数角,简称为功率角。它是电路总电流滞后(对于感性负载)或超前(对于容性负载)于电路端电压的相位差角,如图1所示。


a)只有电阻和电感      b)只有电阻和电容


c)三种负载都有,但感性负载大于容性负载    d)三种负载都有,但容性负载大于感性负载
图1  正弦交流电功率三角形
功率因数角的余弦(即cosφ)被称为功率因数。它是交流电路中一个很重要的参数,也是交流用电设备的一个重要性能参数。
由图1可以得出如下关系式(用于单相电路):


式中 I——电路的总电流;U——电路的端电压。

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