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额定功率、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及峰值因子的概念  

2009-12-25 11:44:07|  分类: 功率补偿 |  标签: |举报 |字号 订阅

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三相异步电动机的有功功率和额定功率的区别和联系:
额定功率是电机运行在额定点输出的机械功率。  额定功率=sqrt(3)*额定电压*额定电流*功率因数*效率。这是特指额定点。    视在功率=sqrt(3)*电压*电流。  有功功率=sqrt(3)*电压*电流*功率因数,这个有功功率是电机输入的电功率,它不同于视在功率是交流电压电流的相交差造成的,或者说是电机中的储能元件电感造成的。    效率是电机中的定转子铜损,铁损和机械损耗造成的,完全不同的概念。无功功率没有功率损耗,只是有能量以磁场的形式储存在储能元件中,没有传递到机械功率输出,而效率的损耗全部转化成了热能,会使电机产生温升。
电动机从电网上吸收电能经过电磁感应定律的规定,变成电动机转子旋转,带动负载机械做功,这样就将电能转化成机械能。   电动机输出的能量为电动机的额定功率。   电动机运行时因线圈发热、轴承摩擦等很多损耗为电动机损耗。   将额定功率和所有的损耗加起来,就为电动机从电网中吸收的有功功率。   电动机将电能转化成机械能是离不开磁场的,磁场的建立就是靠电动机线圈通电形成的,那么形成磁场也需要能量,这部分的能量并没有转化成机械能和热能,相当于媒介,此部分能量为电动机的无功功率。   有功功率+无功功率=视在功率,注意:这可是矢量相加哟。  效率=额定功率÷有功功率×100%永远小于1
 
一、 有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及峰值因子的概念

1.有功功率:可以转化成其他形式能量(热、光、动能)的能量。以P来表示,单位为W。一般来说,有功功率是相对于纯阻性负载来说的。

2.无功功率:功率从能量源传递到负载并能反映功率交换情况的功率就是无功功率。以Q来表示,单位为Var。它的产生是由于感性负载、容性负载、以及电压和电流的失真。这种功率可导致额外的电流损失。

3.视在功率:有功功率和无功功率的几何之和(即平方和的均方根),它用来表示电气设备的容量。以S来表示,单位为VA。

4.功率因数:正弦交流电压与电流的相位差称为功率因数角,以Φ来表示,没有单位,而这个功率因数角的余弦值称为功率因数。它决定于电路元件参数和工作频率,纯电阻电路的功率因数为1,纯电感电容电路的功率因数为0。功率因数cosineΦ=P/S。
5.峰值因数:如右图所示,蓝色正弦波为电压波形,红色为电流波形。峰值因数是指电流瞬时值的峰值与其有效值的比值。它用来描述冲击电流。如果供电设备的峰值因数越高,表明设备抗冲击能力越强。
 
 有功功率:在交流电路中.电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值(或负载电阻所消耗的功率).称为"有功功率". 
无功功率:在具有电感或电容的电路中.在每半个周期内.把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来.然后.再释放.又把贮存的磁场(或电场)能量再返回给电源.只是进行这种能量的交换.并没有真正消耗能量.我们把这个交换的功率值.称为" 无功功率".
视在功率:在具有阻抗的交流电路中.电压有效值与电流有效值的乘积值.称为"视在功率".它不是实际做功的平均值.也不是交换能量的最大速率.只是在电机或电气设备设计计算较简便的方法.
关系:视在功率的平方=有功功率的平方+无功功率的平方

视在功率S=UI
或者
S=P/COS∮
而变压器的容量也是S=UI
因而.变压器的额定容量与额定视在功率是相等.或者说两者是等价的.如果额定容量是100kVA.那么额定视在功率也是1000kVA
 

1、有功功率:保持电器设备正常运行所需要的电功率,也就是把电能直接转化为其他形式能量所需的电功率。在交流电中有功功率表示为:P=UIcosφ
P 表示有功功率 单位:瓦( W ) 千瓦( KW ) 兆瓦( MW )
U 表示电压
I 表示电流
Cosφ 表示功率因数
2、无功功率:用于电路内部电场和磁场的交换,并且用来建立维持磁场所需要的电功率。它不对外做功,只是在电路内部进行能量转换。(有功功率做功,无功功率不做功)
无功功率用 Q 表示 单位:乏( Var ) 千乏( KVar )
凡是有电磁线圈,需要建立和维持磁场的电气设备,就一定要有无功功率。
例如: 40 瓦的日光灯,需要 40 瓦的有功功率,还需要 80 乏( Var )无功功率建立和维持电磁声场。
3、视在功率:即电路上的总功率。用 S 表示,单位:伏安( VA ) 千伏安( KVA ),就是交流电中电压和电流的乘积: S=UI
4、功率因数: cosφ 是衡量电器设备效率高低的一个系数。 0 ≤ cosφ ≤ 1 。是有功功率和视在功率的一个比值。 Cos φ =P/S 。φ代表电压与电流之间的相位差(相位角)。 cos φ值的大小与电器设备负荷性质有关。( 1 )纯电阻电器设备,因是直接消耗功率将电能转化为热能,就没有相位差,φ =0 cos φ =1 所以 P=S 阻性电器只消耗有功功率。( 2 )感性电器(有电感线圈的电器)相位差(相位角) 0 °<φ< 90 ° 容性电器(具有电容的电器) -90 °≤φ≤ 0 °
视在功率、有功功率、无功功率、功率因数之间的关系(如图示1): S 2 =Q 2 +P 2
Cos φ =P/S


结论:提高了功率因数,就降低了线路上无功功率的输出,也就降低了视在功率,节约了电能,减少了视在功率电流。
5、无功补偿的原理
无功功率过大的危害:( 1 )降低发电设备有功功率的输出。( 2 )降低电线设备的供电能力。( 3 )造成线路上电压损的增加和电能损失的增加。( 4 )造成电器设备在低功率下运行效率低下,电压下降乃至不能正常工作。
采取人为的方法设置无功补偿装置,来保证用电设备所需要的无功功率,减少线路上提供的无功功率。无功补偿是把具有容性功率的装置和感性功率负荷并联在同一线路上
6、无功补偿的方法:( 1 )集中补偿:把容性功率负荷装置集中起来对所有电器设备进行补偿的方法。( 2 )就地补偿:针对单个电器设备
 
 我们的节电器是运用无功补偿的原理就地对单个或局部用电设备进行无功补偿,提高用电设备的功率因数,降低线路提供的无功功率,从而减少由于无功功率造成的视在功率电流形成有功损耗,达到节约用电的目的。

 
 
 
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