视在功率(apparent power)在电工技术中是指将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积。
只有单口网络完全由电阻混联而成时,视在功率才等于平均功率,否则,视在功率总是大于平均功率(即有功功率),也就是说,视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
为以示区别,视在功率不用瓦特(W)为单位,而用伏安(VA)或千伏安(kVA)为单位。
视在功率是指在电工技术中,将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积,记为S=UI。
视在功率计算公式
显然,只有单口网络完全由电阻混联而成时,视在功率才等于平均功率,否则,视在功率总是大于平均功率(即有功功率),也就是说,视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
计算公式:
无功是相对有功而言的,一般来说它是电感性设备建立磁场实现能量交换所需要的一个电源,或者说是实现能量的一种必要平台,消耗无功电能的电气设备主要是电感性设备(例如电动机、及带镇流器的照明电气等),电阻性设备(如电炉等)不消耗无功,电力电容器可以作为电感性设备的无功电源。为以示区别,视在功率不用瓦特(W)为单位,而用伏安(VA)或千伏安(KVA)为单位。
视在功率与有功功率/无功功率之间的关系
我们来看下图:
图1是配电网中阻性负载时的电压与电流关系,我们看到它们之间不存在相位差。
什么意思呢?
视在功率反映了系统的总容量。由于配电系统中既有阻性的有功功率,也有感性的无功功率,因此视在功率就是这两种功率的具体体现。事实上,有功功率和无功功率的平方和就等于视在功率的平方。
我们由此看出,当配电系统中只有阻性负载时,有功功率就等于视在功率。因此,视在功率反映了系统最大总容量,而功率因数也即
则反映了系统有功功率利用率的高低水平。
实例分析
设想我们有一台电力变压器,它的输出电压是400V,输出电流是1804A。
于是这台变压器的容量是:
我们看到,由于系统中感性负载也即电动机和变压器的存在,降低了系统电能的使用率,所以供电公司要求各个单位要用电容来补偿无功功率,使得功率因数接近1但不等于1,由此提高利用率。
关于无功功率补偿
无功补偿其实就是利用补偿电容,它的电流超前电压,由此来提高功率因数。
图中左下侧和右下侧的就是执行无功功率补偿的回路。它们是利用控制器测量实际功率因数值,然后用接触器接通对应数量的补偿电容,由此提高功率因数。
无功功率的补偿十分常见。别说工厂企业,连我们生活的小区配电室内,都有无功功率补偿装置。
上图是我用ACAD绘制的配电柜三维图。图中右数第二台柜体就是无功功率补偿柜。其中上数第2个回路就是测量功率因数的控制装置。
值得注意的是:
功率因数其实反映的是配电系统的规模,它是自然存在的。
对于供电品质来说,最重要的有两点,其一是要有稳定的电压,其二是系统谐波尽量少。
在配电网中,感性负载越重,特别是大功率的感性负载起动时,电压跌落就越严重,并且功率因数也因此会降低。如果我们设法将基本功率因数保持为常数,用电容来补偿它的降低值,则可以稳定电压。
利用这个原理来工作的的无功补偿装置叫做动态无功功率补偿。动态补偿的典型应用场合是汽车制造厂。
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