无功功率数量公式及因数

无功功率可以最好地描述为交流电路或系统中无功组件产生的“未使用”功率的数量。

在DC中电路，“伏特x安培”的乘积给出了电路以瓦特为单位的功率消耗。然而，虽然这个公式对于纯电阻式交流电路也是如此，但在含有电抗元件的交流电路中情况稍微复杂一些，因为这种伏安产品会随频率而变化。

在交流电路中，电压和电流的乘积表示为伏安（VA）或千伏安（kVA），称为视在功率，符号 S 。在非感应纯电阻电路中，如加热器，电熨斗，水壶和灯丝等，它们的电抗几乎为零，因此电路的阻抗几乎完全由电阻组成。

对于AC在电阻电路中，电流和电压是同相的，任何时刻的功率都可以通过将电压乘以该时刻的电流来找到，并且由于这种“同相”关系，rms值可用于查找等效的直流电源或加热效应。

但是，如果电路包含无功元件，电压和电流波形将“异相”一定量由电路相角决定。如果电压和电流之间的相位角最大为90 o ，则伏安产品将具有相等的正负值。

换句话说，无功电路为电源返回的电量与消耗电量一样多，导致电路消耗的平均功率为零，因为相同数量的能量从源到负载交替流动并从负载返回到源。

由于我们有电压和电流但没有功耗，P = IV（rms）的表达式不再有效，因此，AC电路中的伏安产品不一定能消耗功率。然后，为了确定交流电路消耗的“实际功率”，也称为“有功功率，符号 P ，我们不仅需要考虑伏安产品而且电压和电流波形之间的相角差由公式给出：VI.cosΦ

然后我们可以写出视在功率与有源或实际之间的关系power as：

注意功率因数（PF）定义为以瓦特为单位的有功功率与以伏安为单位的视在功率之间的比率表示电力的使用效率。在非感性电阻AC电路中，当 P / S 的分数变为等于1或1时，有功功率将等于视在功率。电路功率因数可以表示为十进制值或百分比。

但是，除了交流电路中的有功功率和视在功率外，还有另一个功率元件，只要存在相位角。该组件称为无功功率（有时称为虚功率），以称为“伏安电抗”，（VAr），符号 Q 的单位表示，并且由等式给出：VI.sinΦ。

无功功率或VAr根本不是功率，而是代表不同相的伏特和安培的乘积彼此。无功功率是电力的一部分，有助于建立和维持交流电设备所需的电场和磁场。 AC电路中存在的无功功率量将取决于电压和电流之间的相移或相角，并且就像有功功率一样，当“供电”时无功功率为正，而当“消耗”时无功功率为负。

大多数使用磁场的电气设备都使用无功功率，如电机，发电机和变压器。还需要在架空输电线路上提供无功损耗。

功率，有功功率，（瓦特）视在功率，（VA）和无功功率，（VAr）三个要素的关系在AC电路中，可以用直角三角形的三个边来表示。此表示称为Power Triangle，如下所示：

交流电路供电

从上面的电源三角形我们可以看到交流电路供电或消耗两种功率：有功功率和无功功率。此外，有功功率永远不会为负，而无功功率可以是正值或负值，因此降低无功功率以提高系统效率总是有利的。

使用交流电源的主要优点分布是可以使用变压器改变供电电压水平，但是家用电器，空调和工业设备的变压器和感应电动机都消耗无功功率，这占用了传输线上的空间，因为需要更大的导体和变压器来处理更大的您需要支付的电流。

无功功率类比
使用一品脱啤酒

方式，无功功率可以被认为像一品脱或一杯啤酒泡沫头。你向男服务员支付了一整杯啤酒，但你只喝了实际的液体啤酒本身，在很多情况下，它总是不到一整杯。

这是因为头部（或泡沫）啤酒占用了玻璃上额外的浪费空间，为你消耗的真正的液体啤酒留下了更少的空间，同样的想法在很多方面都适用于无功功率。

但对于许多工业电力应用而言，反应性电源通常对电路有用。虽然实际或有功功率是供给电动机，加热房屋或照亮电灯泡的能量，但无功功率提供调节电压的重要功能，从而有助于通过公用电网和输电线路有效地移动电力。在负载需要的地方。

虽然降低无功功率以帮助提高功率因数和系统效率是一件好事，但无功功率的一个缺点是需要足够数量的无功功率。控制电压并克服传输网络中的损耗。这是因为如果电网电压不够高，则无法提供有功功率。但是，在网络中流动的无功功率太大会导致过热（I 2 * R损耗）和不希望的电压下降以及沿传输线的功率损耗。

功率无功功率因数校正

避免无功功率充电的一种方法是安装功率因数校正电容器。通常，住宅客户仅按照千瓦时（kWhr）消耗的有功功率进行充电，因为几乎所有住宅和单相功率因数值基本相同，因为制造商在大多数家用电器中内置了功率因数校正电容器。另一方面，使用三相电源的工业客户具有广泛不同的功率因数，因此，电力公司可能不得不考虑这些工业客户的功率因数而付出代价如果它们的功率因数低于规定值，因为公用事业公司需要为工业用户提供更多成本，因为需要更大的导体，更大的变压器，更大的开关设备等来处理更大的电流。

一般来说，功率因数小于0.95的负载需要更多的无功功率。对于功率因数值大于0.95的负载被认为是好的，因为功率被更有效地消耗，并且功率因数为1.0或1的负载被认为是完美的并且不使用任何无功功率。

<然后我们看到“视在功率”是“无功功率”和“有功功率”的组合。有功或有功功率是仅包含电阻元件的电路的结果，而无功功率是由包含电容和电感元件的电路产生的。几乎所有交流电路都包含这些 R，L 和 C 组件的组合。

由于无功功率从有功功率中消失，因此必须在电气系统中应考虑确保所提供的视在功率足以为负载供电。这是了解交流电源的一个重要方面，因为电源必须能够为任何给定的负载提供必要的伏安（VA）功率。