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交流電的有功功率、無功功率和視在功率口訣

交流功率有三種，視在、有功和無功。

符號S、P、Q，三者單位也不同。

視在伏安(VA)、有功瓦(W)，無功單位讀作乏(var)。

三者之間有關(guān)系，勾股定理用這里。

有功無功兩直邊，視在斜邊連一起。

有功視在夾銳角，該角簡稱功率角。

該角余弦較常用，功率因數(shù)很重要。

交流電路中功率的計算遠(yuǎn)比直流電路復(fù)雜。就其負(fù)載而言，就有純電阻、純電感、純電容和感性、容性等多種，生活中較常見的有接近于純電阻的負(fù)載(例如白熾燈、電爐、電熱水器和電烙鐵、電熨斗等)和感性負(fù)載(最常見的是各種電動機，另外還有熒光燈、電視機、微波爐等)。

純電阻負(fù)載產(chǎn)生的功率叫做有功功率，用符號P表示，基本單位為瓦特(W)，較大的數(shù)值用千瓦(kW)，它是實實在在地將電能轉(zhuǎn)化成了其他的能量，例如熱能、光能或機械能等。

純電感負(fù)載和純電容負(fù)載只起儲存和釋放電能(在這一過程中，也會有能量的轉(zhuǎn)化問題)的作用，并不消耗電能。所以將這種功率叫做無功功率。無功功率的符號為Q，基本單位為乏(var)。

感性負(fù)載是電路中同時存在電阻、電感的負(fù)載，也包括還存在電容負(fù)載，但電容的作用小于電感負(fù)載。這種負(fù)載在生活中最常見。

容性負(fù)載是電路中同時存在電阻、電容的負(fù)載，也包括還存在電感負(fù)載，但電感的作用小于電容負(fù)載。

當(dāng)交流電流通過上述感性負(fù)載或容性負(fù)載時，將產(chǎn)生三種不同的功率，即視在功率、有功功率和無功功率。這三種功率的數(shù)值關(guān)系和向量關(guān)系剛好是一個直角三角形，其中有功功率和無功功率分別是兩個直角邊，視在功率為斜邊。該直角三角形被稱為交流功率三角形。

表示視在功率的斜邊和表示有功功率的直角邊之間的夾角φ叫功率因數(shù)角，簡稱為功率角。它是電路總電流滯后(對于感性負(fù)載)或超前(對于容性負(fù)載)于電路端電壓的相位差角，如圖1所示。

a)只有電阻和電感 b)只有電阻和電容

c)三種負(fù)載都有，但感性負(fù)載大于容性負(fù)載 d)三種負(fù)載都有，但容性負(fù)載大于感性負(fù)載

圖1 正弦交流電功率三角形

功率因數(shù)角的余弦(即cosφ)被稱為功率因數(shù)。它是交流電路中一個很重要的參數(shù)，也是交流用電設(shè)備的一個重要性能參數(shù)。

由圖1可以得出如下關(guān)系式(用于單相電路)：

式中 I——電路的總電流；U——電路的端電壓。

2

交流電路功率因數(shù)的定義和常用計算方法口訣

功率因數(shù)很重要，物理含義要記牢。

有功比上視在功，電源利用知多少。

交流電路功因數(shù)，有功、視在兩相除。

有功需要電表測，視在等于壓乘流。

三個數(shù)據(jù)為輸入，三相功率為和數(shù)。

單相計算較簡單，有功除以壓乘流。

三相電路負(fù)載平，測取線壓和線流，

三相有功做分子，根三、壓、流做分母。

功率因數(shù)在數(shù)值上等于有功功率與視在功率的比值，這里的視在功率可理解為總輸入功率，從這一點上來說，功率因數(shù)就是總輸入功率的有效利用率。

在一定意義上來講，功率因數(shù)也表示了電源功率的利用率。

得到功率因數(shù)的最直接方法是使用專用儀表進(jìn)行測量，該儀表被稱為功率因數(shù)表或相位表；否則，要用儀表測得電路的輸入有功功率P、電流I和電壓U，然后用公式計算求得。

用后一種方法時，對單相電路(包括三相電路中的某一相)，所用公式較簡單，即有功功率P(W)除以電壓U(V)乘電流I(A)，對于三相電路，應(yīng)為被求相的相電壓和相電流：

即口訣“有功除以壓乘流”。

對于三相負(fù)載平衡的電路，若求三相的功率因數(shù)，則應(yīng)求出三相的總有功功率P(W)、線電壓平均值U(V)和線電流的平均值I(A)，然后用下式進(jìn)行計算。

即口訣“三相電路負(fù)載平，測取線壓和線流，三相有功做分子，根三、壓、流做分母”。

當(dāng)使用相電壓平均值Uφ(V)和相電流的平均值Iφ(A)時，將上述公式分母中的根號3改為3即可。即

舉例

【例1】某單相交流電路負(fù)載的有功功率為1kW，負(fù)載電壓和電流分別為220V和5.8A。求其功率因數(shù)。

解：已知條件是P＝1kW=1000W,U=220V,I=5.8A。求cosφ＝？

根據(jù)計算單相負(fù)載功率因數(shù)的口訣“有功除以壓乘流”，可得

答：功率因數(shù)為0.7837。

【例2】某三相平衡的交流負(fù)載輸入有功功率為4.5kW，負(fù)載三相線電壓和線電流的平均值分別為380V和8.2A。求其三相功率因數(shù)。

解：已知條件是P＝4.5kW=4500W,U=380V,I=8.2A。求cosφ＝？

根據(jù)已知線電壓和線電流計算三相負(fù)載功率因數(shù)的口訣“三相電路負(fù)載平，測取線壓和線流，三相有功做分子，根三、壓、流做分母”，可得

答：功率因數(shù)為0.8338。

3

用并聯(lián)電容提高感性負(fù)載電路功率因數(shù)的計算方法

口

訣

常用負(fù)載為感性，提高功因并電容。

電容容量咋確定，計算公式要記清。

負(fù)載功率除壓方，再除三一四得商；

該商再乘兩數(shù)差，兩數(shù)求值按下法。

先知現(xiàn)有功因數(shù)，反角函數(shù)求角度，

求出該角正切值，作為上面第一數(shù)；

再設(shè)預(yù)想功因數(shù)，同樣方法求角度，

也求該角正切值，作為上面第二數(shù)。

電壓伏特功率瓦，得出電容是法拉。

功率單位用千瓦，電容單位用微法，

功率乘以正切差，再乘系數(shù)看電壓。

單相電壓二百二，系數(shù)六十五點八；

系數(shù)若為二十二，電壓數(shù)值三百八。

提高電路功率因數(shù)的意義在于提高電源的利用率、減小無功電流在線路中產(chǎn)生的熱損耗和電壓損失，提高電路的總體效率。

由于用電設(shè)備中，絕大部分是感性負(fù)載，所以電路的功率因數(shù)也都會小于1(滯后，即電流相位滯后于電壓相位)，在某些用電場合，還不到0.5，這會造成電能和電源設(shè)備的大量浪費。因此應(yīng)設(shè)法提高。

提高功率因數(shù)的常用辦法是在負(fù)載兩端并聯(lián)電容器。其原理是利用電容與電感的電流在相位上剛好相差180°(方向相反)，可以相互交換無功電流，從而減少從電源中再攝取無功電流造成的電源浪費以及由此造成的線路熱損耗和電壓損失。

設(shè)負(fù)載的功率(有功功率，以下內(nèi)容中不特別指出時，均指有功功率)為P(單位為W)，相電壓為U(單位為V)，電源頻率為f(Hz)，當(dāng)時的功率因數(shù)為cosφD，預(yù)計提高到的功率因數(shù)為cosφG，則需并聯(lián)的電容器容量C(F)為

當(dāng)電源頻率f＝50Hz時，上式中的2πf≈314(即口訣中所說的“再除三一四得商”中的“三一四”)。上式即變?yōu)?/p>

上式即后一部分口訣所描述的內(nèi)容，其中的兩個正切值是由當(dāng)時的功率因數(shù)(下角標(biāo)用D)和預(yù)計達(dá)到的功率因數(shù)(下角標(biāo)用G)通過反三角函數(shù)求得各自的功率因數(shù)角(口訣中說“反角函數(shù)求角度”)后再計算得到的。

若功率P的單位為kW，電容量C的單位為μF，則

(1)當(dāng)電壓U＝220V時，上式將進(jìn)一步簡化為

C=65.8P(tgφD－tgφG)

(2)當(dāng)電壓U＝380V時，上式將進(jìn)一步簡化為

C=22P(tgφD－tgφG)

這就是口訣的第三部分“功率單位用千瓦，電容單位用微法，功率乘以正切差，再乘系數(shù)看電壓。單相電壓二百二，系數(shù)六十五點八；系數(shù)若為二十二，電壓數(shù)值三百八”所描述的內(nèi)容，其中的“正切差”即是前面口訣中講述的兩個正切值之差。

舉例

某感性負(fù)載，其額定功率為1.1kW，接在電壓為220V、50Hz的電源上工作時，電路的功率因數(shù)為0.5。若想將功率因數(shù)提高到0.8，求需并聯(lián)多大容量的電容器？

解：由題意可知：P＝1.1kW＝1100W，U＝220V，f＝50Hz，cosφD＝0.5，cosφG＝0.8，則需并聯(lián)的電容器容量C為可用公式求取：

用反三角函數(shù)先求出現(xiàn)有功率因數(shù)為cosφD=0.5的功率因數(shù)角φD＝60°，再求出該角的正切值tgφD＝tg60°＝1.732，即口訣中所說的“先知現(xiàn)有功因數(shù)，反角函數(shù)求角度，求出該角正切值，作為上面第一數(shù)”。

再求出預(yù)計提高到的功率因數(shù)為cosφG=0.8的功率因數(shù)角φG＝36.9°，tgφG＝tg36.9°＝0.751，即口訣中所說的“再設(shè)預(yù)想功因數(shù)，同樣方法求角度，也求該角正切值，作為上面第二數(shù)”。

直接用公式得：

C=65.8P(tgφD－tgφG)＝65.8×1.1(1.732-0.751)＝71μF

答：需并聯(lián)容量為71μF的電容器。

內(nèi)容來自“機械工業(yè)出版社E視界”

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的反三角函数怎么表示_交流电的功率因数怎么算（里面有例子）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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