怎能理解视在功率,有功功率,无功功率?

怎样理解视在功率,有功功率,无功功率?♥电能的功率是电压和电流的乘积。因为交流电路的电压和电流均为正弦波变化,因此其功率也是随着正弦波变化而不断变化的。交流电路使用视在功率、有功功率、无功功率来表征功率情况。首先我们讲解有功功率的含义,电能是通过用电设备转化为其他能量被利用的。例如乘坐高铁时电能被转换为机械能;给电池充电时,电能被转化为化学能;使用电灯照明时电能被转换为热能。

这些能量转换的功率在一个交变周期上的平均值就是有功功率。有功功率通常用符号P来表示,它反应的是被用电设备转换为其他形式并消耗的功率。数值上等于电压、电流有效值的乘积,再乘以电压、电流相位差φ的余弦。其表达式为P=UIcosφ,单位为瓦(W)、千瓦(KW)和兆瓦(MW)。交流电路中存在大量的电感性原件和电容性原件。

电感性原件先在半个周期吸收电能,转换为电感内的磁场能,并在另外半个周期释放磁场能,转换为电能反馈给电源。而电容性原件先在半个周期吸收电能转换为电容内的电场能。并在另外半个周期释放电场能,转换为电能反馈给电源。这两种能量交换的功率也是随时间变化的,其估值被称为无功功率。无功功率通常用符号Q来表示,反应的是用电设备与电源周期性的进行交换,但没有被消耗的功率。

数值上等于电压、电流有效值的乘积,再乘以电压电流相位差φ的正弦。其表达式为Q=UIsinφ,单位为乏(var)和千乏(Kvar)。▲视在功率数值上等于电压与电流有效值的乘积与有功功率和无功功率在数值上,构成直角三角形关系,通常用符号S表示。其表达式为S=UI,单位为伏安(VA)和千伏安(KVA)。根据三角函数的关系式可得S²=P² Q²或S=√P² Q²。

视在功率既不等于有功功率,又不等于无功功率,但它既包括有功功率,又包括无功功率。视在功率与有功功率、无功功率的关系见下图所示。图中φ为功率因数角,也就是电压与电流向量的夹脚。通常我们把电气设备的是在功率称为容量。如果交流电路中存在电感性原件或电容性原件,电源提供的一部分功率就将用于这些元件的充放电,实际上得到利用功率减少了,我们将有功功率与视在功率的比值定义为功率因素。

什么三相视在功率S等于根号3倍的UI,而不是3倍的UI?

为什么三相视在功率S等于根号3倍的UI,而不是3倍的UI?★回答这种问题得知道什么是视在功率?什么是有功功率?什么是无功功率?什么是线电压?什么是相电压?★因为三相交流电的瞬时功率不是一个恒定值,它在一个周期内的平均值叫做有功功率,以符号P表示,单位为瓦(W)或千瓦(千瓦)。在具有电感(或电容)的电路里,电感(或电容)在半周期的时间里把电源的能量变成磁场(或电场)能量储存起来,而在另外半周期的时间里又把储存的磁场(或电场)能量送还给电源。

它们只是与电源进行能量交换,并没有真正消耗能量。我们把电感(或电容)与电源之间能量交换的最大速率叫做无功功率,以符号Q表示,单位为乏尔(Var)或干乏尔(kvar)。在具有电阻和电抗的电路里,电压有效值和电流有效值的乘积叫做视在功率,以符号S表示,单位为伏安(VA)或干伏安(KVA)。简单理解为:视在功率既不等于有功功率,又不等于无功功率,但它内部包括有有功功率和无功功率。

它们三者之间的关系可以用功率三角形表示,见下图所示。图片中的φ为功率因数的夹角,也就是电压与电流向量的夹角。它们之间关系可表示为:S² = P² Q²。★再者知道什么是功率因数?怎样提高功率因数?答:在电路中,电压与电流之间的相位差角的余弦cosφ叫做电路的功率因数。因为有功功率P和视在功率S的比值等于功率因数cosφ,即cosφ=P/S,而视在功率又等于√ P² Q²,所以cosφ=P/S=√P² Q²。

由上式可以看的出,提高功率因数的途径主要在于如何减小无功功率Q。工业生产上经常遇到 的负载,如异步电动机、交流电器的线圈等,大都是具有电阻和电感的感姓负载,这类负载的功率因数不高。如要提高 功率因数,可在感性负载的两端并接适当的电容器,以减小电抗值。这样,不仅电路的功率因数可以提高,而且电路中的总电流还会减小。

★什么是相电压?什么是线电压?它们两者之间有什么关系?答:三相电源的端线与中线间的电压称为相电压,以符号Uxg表示,端线与端线间的电压称为线电压,以符号Uxn表示。对于星形连接的三相对称电源,线电压有效值等于相电压有效值的√3倍,即Uxn=√3Uxg;同时,线电压的相位比它相应的相电压超前30⁰。对于三角形连接的对称电源,线电压有效值就等于相电压的有效值,即Uxn=Uxg。

★什么叫相电流?什么叫线电流?它们之间有什么关系?答:三相电路中,流过每相电源或每相负载的电流叫做它们的相电流,用符Ixg表示,流过每根端线的电流叫做线电流,用符号Ixn表示。在星形连接的三相电源或负载中,各个线电流就是各个相应的泪电流。在三角形连接的三相电源或负载中,相电流 与线电流不同。当三相电流为对称正弦时,线电流的有效值为相电流有效值的√3倍,即Ixn=√3 Ixg,同时,线电流的相位比它相应的相电流滞后30⁰。

★怎样计算对称三相电路的功率?答:一个三相电源发出的总有功功率等于每相电源发出的有功功率之和,一个三相负载接受的总有功功率等于每相负载接受的有功功率之和。即P = PA PB PC= Uxga*Ixga*cosφ Uxgb* Ixgb*cosφb Uxgc*Ixgc*cosφ★其中:P为三相总有功功率;UxgA、 UxgB、UxgC为各相电压的有效值;IxgA、IxgB、IxgC为各相电流的有效值;φA、φB、φC 为各相电压与相电流之间的相角差。

在对称三相电路中,各相有功功率相等,则三相总有功功率等于一相有功功率的三倍。即P = 3 Uxg*Ixg*cosφ因为在星形连接的对称三相电路中有Ixg = Ixn,Uxg=Uxn/√3;在三角形连接的对称三相电路中有: Ixg = Ixg/√3,Uxg=Uxn,所以,在对称三相电路中,不论电源或负载是星形连按还是三角形连接,三相总有功功率均为:P = √3 Uxn*lxn*cosφ。


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