(一)正弦交流电路的功率

1.瞬时功率

在正弦交流电路中,电压和电流是按正弦规律不断变化的,我们把电压瞬时值u和电流瞬时值i的乘积称为瞬时功率,用小写字母表示,即

2.有功功率

由于瞬时功率时刻变动,不便计算,通常用一个周期内消耗的功率的平均值来表示功率的大小,称为平均功率。平均功率又称有功功率,用P表示,它是电压,电流有效值与功率因数的乘积,单位是瓦(W)。

3.无功功率

在正弦交流电路中,含有储能元件时,储能元件与外电路之间往返交换能量,通常用瞬时功率的最大值来反映其转换能量的规模,称为无功功率,用Q表示,单位为乏(var)。

无功功率并不是无用的功率,由它所建立的交变磁场,在电能的输送、电能转换的过程中具有极为重要的作用。因为很多电气设备(如常见的变压器、电动机等)都是靠磁场来传送和转换能量的。若没有无功功率,变压器就不能变换电压,也无法传送能量;没有无功功率,电动机就不能转动。因此,发电机除了发出一定的有功功率供给动力、生活等负荷外,还必须同时发出一定的无功功率供给电感负荷,以建立交变磁场。这样不仅可以满足供、用电设备运行的需要,对发电机、电网的稳定运行也是有利的。

4.视在功率

正弦交流电路中电压与电流的有效值的乘积称为视在功率,用S表示

视在功率的单位为伏安(VA)或千伏安(kVA)。一般变压器的容量是用视在功率表示的。

(二)功率因数(www.daowen.com)

在功率三角形中,有功功率和视在功率的比值等于功率因数,即

因为发电机、变压器等电气设备的容量用视在功率表示时,等于额定电压和额定电流的乘积,即S=UI。在正常运行时,电流、电压应不超过其额定值,从而发电机、变压器所输出的有功功率则与负荷的功率因数有关,即

当S恒定时,若cosφ过低,则电源设备所输出的有功功率就要减少,使设备的容量不能得到充分利用。例如有一台S=50kVA的变压器,当cosφ=1时,输出的有功功率P=50×1=50kW;当cosφ=0.8时;P=50×0.8=40kW;当cosφ=0.6时;P=50×0.6=30kW。cosφ愈低,输出的有功功率愈少。

当负荷所需要的有功功率恒定时,cosφ愈低,线路上输送的无功功率就要愈多,从而使线路上的电流增大,造成线路的电压降和功率损耗增大。线路压降增大,使负荷端的电压太低,导致灯光变暗和电动机的转速下降,严重时还会烧毁电动机。线路功率损耗增大,造成电能的浪费,所以一定要注意适当提高负荷的功率因数。提高功率因数,可以减少设备容量,提高设备供电能力;降低线路损耗;改善电压质量;节省用电企业的电费开支。

(三)提高功率因数的常见方法

(1)使用电路电容器或调相机。

(2)在感性负载上并联电容器。

(3)调整生产班次,均衡用电负荷,提高用电负荷率。

(4)改善配电线路布局。

(5)避免电机或设备空载运行。