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无功功率

无功功率是为了衡量交换能量的情况,人们用能量交换过程中功率的最大值(即瞬时功率的最大值)来表示无功功率。[1]

中文名称:无功功率

外文名称:reactive power

表达式:Q=UIsinφ

应用学科;电气工程

简介

在交流电路中,凡是具有电感性或电容性的元件,在通过后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此,在交流电每个周期内的上半部分(瞬时功率为正值)时间内,它们将会从电源吸收能量用建立磁场或电场;而下半部分(瞬时功率为负值)的时间内,其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此,在整个周期内这种功率的平均值等于零。就是说,电源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换,而并不消耗功率。

为了反映以上事实并加以表示,将电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率,简称“无功”,用“Q”表示。单位是乏(Var)或千乏(KVar)。

无功功率是交流电路中由于电抗性元件(指纯电感或纯电容)的存在,而进行可逆性转换的那部分电功率,它表达了交流电源能量与磁场电场能量交换的最大速率。

实际工作中,凡是有线圈和铁芯的感性负载,它们在工作时建立磁场所消耗的功率即为无功功率。如果没有无功功率,电动机变压器就不能建立工作磁场。[2]

计算公式

1、单相无功功率的计算:

根据公式推导,无功功率Q的计算公式为:Q=UIsinΦ

式中:sinΦ—交流电压与电流相位差的正弦值。

无功功率的单位是乏(var)或千乏(Kvar)、兆乏(Mvar)。

当负载为纯电感或纯电容时,Φ=90°,sinΦ=1,所以Q=UI,即只有无功功率而不消耗有功。

当负载为纯电阻时,Φ=0°,sinΦ=0,所以Q=0,即只消耗有功功率而不需要无功。[3]

2、三相无功功率的计算:

无功功率Q=1.732UIsinΦ

cosΦ=P/S由此可见功率因数cosΦ可以定义为负载消耗的有功功率与其视在功率的比值,它表征了负载消耗的有功功率在视在功率中所占比例。

当三相负载平衡时:Q=3*U相*I相*sinΦ=√3*U线*I线*sinΦ

当三相负载不平衡时:分别计算各相功率,再求和,Q=Q1+Q2+Q3=U1*I1*sinΦ1+U2*I2*sinΦ2+U3*I3*sinΦ3[4]

物理意义

无功功率是指电能消耗在感抗方面的电能,把电能转变为交变电磁埸能,当负载利用磁能或电场能做功时,无功功率是做功的,利用电阻小的材料做导体(如变压器电动机)。变压器是电能转变交变电磁埸能,再利用交变电磁埸转变电能的设备,电动机是由电能转变为机械能的设备。无功功率它好比在宏观力学中消耗在重力方面的功率,可称为“保守功率”,可以补偿。

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功能:测量单相有功功率或者单相无功功率

显示:一排LED数码管显示

扩展:AC5A以上需配电流互感器,AC500V以上需配电压互感器

可配:RS485通讯接口、二路开关量输出(2DO)、二路开关量输入(2DI)、一路模拟量输出(1AO)

与有功功率无功功率的关系

视在功率与有功功率和无功功率构成一个直角三角形,我们称为功率三角形,三者之间的 关系式: S=P^2+Q^2 ,COSφ=P/S,COSφ为功率因数,φ为相位角

1. 有功功率:P= 1.732UIcosφ 以千瓦(kW)为单位,用P表示;

2.无功功率:Q= 1.732UIsinφ 单位是乏(Var)或千乏(KVar),用Q表示。

3..视在功率 S= 1.732UI 以千伏安(kVA)为单位的是S表示。U为线电压,I为线电流, φ相电压与相电流的相位差 。[5]

S²=Q²+P²

视在功率S、有功功率P、无功功率Q三者之间的数量关系,恰好相当于直角三角形的三边关系,S相当于斜边,P和Q相当于两条直角边,称为功率三角形。[6]

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參考來源