有功功率與無功功率計(jì)算.doc

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有功功率和無功功率參數(shù)計(jì)算 在交流電路中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無功功率。 有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5千瓦的電動(dòng)機(jī)就是把5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)水泵抽水或脫粒機(jī)脫粒；各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符號(hào)用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來發(fā)光外，還需80乏左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。無功功率的符號(hào)用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar)。 無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。為了形象地說明這個(gè)問題，現(xiàn)舉一個(gè)例子：農(nóng)村修水利需要開挖土方運(yùn)土，運(yùn)土?xí)r用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無功功率，竹筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎么運(yùn)到堤上呢? 在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。 無功功率對供、用電產(chǎn)生一定的不良影響，主要表現(xiàn)在： (1)降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。 (2)降低輸、變電設(shè)備的供電能力。 (3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。 (4)造成低功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。 從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無功功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置的道理。 電壓電流同相位，電源向負(fù)載供電，負(fù)載把電能轉(zhuǎn)換成其他能量，叫有功。 電壓電流不同相位部分，電源與負(fù)載之間交換電能，這部分（除線路損耗外）電能不轉(zhuǎn)換（電磁以外的）成其他能量，叫無功。 有功功率 有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5千瓦的電動(dòng)機(jī)就是把5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，帶動(dòng)水泵抽水或脫粒機(jī)脫粒；各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符號(hào)用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 定義：有功功率:在交流電路中，電源在一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出瞬時(shí)功率的平均值(或負(fù)載電阻所消耗的功率)，稱為"有功功率"。 有功功率過低導(dǎo)致線損增加、容量下降、設(shè)備使用率下降，從而導(dǎo)致電能浪費(fèi)加大。 無功功率 電網(wǎng)中的感性負(fù)載（如電機(jī)，扼流圈，變壓器，感應(yīng)式加熱器及電焊機(jī)等）都會(huì)產(chǎn)生不同程度的電滯，即所謂的電感。 感性負(fù)載具有這樣一種特性 -----即使所加電壓改變方向，感性負(fù)載的這種滯后仍能將電流的方向（如正向）保持一段時(shí)間。一旦存在了這種電流與電壓之間的相位差，就會(huì)產(chǎn)生負(fù)功率，并被反饋到電網(wǎng)中。電流電壓再次相位相同時(shí)，又需要相同大小的電能在感性負(fù)載中建立磁場，這種磁場反向電能就被稱作無功功率。 定義：在具有電感或電容的電路中，在每半個(gè)周期內(nèi)，把電源能量變成磁場(或電場)能量貯存起來，然后，再釋放，又把貯存的磁場（或電場）能量再返回給電源，只是進(jìn)行這種能量的交換，并沒有真正消耗能量，我們把這個(gè)交換的功率值，稱為" 無功功率"。 無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰俊７彩怯须姶啪€圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來發(fā)光外，還需80乏左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。無功功率的符號(hào)用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar)。 無功功率過高的缺點(diǎn) 1）無功功率會(huì)導(dǎo)致電流增大和視在功率增加，導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降；2）無功功率增加，會(huì)使總電流增加，從而使設(shè)備和線路的損耗增加；3）使線路的壓降增大，沖擊性無功負(fù)載還會(huì)使電壓劇烈波動(dòng)。 配電網(wǎng)中的電感性電氣設(shè)備如變壓器、電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、空調(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱、鈉燈、日光燈等投入運(yùn)行后，不僅要從電力網(wǎng)中吸收有功功率用于做功，而且還要吸收無功功率建立磁場，這樣就導(dǎo)致電力客戶的自然功率因數(shù)一般都比較低。我國對電力客戶的用電，規(guī)定了必須達(dá)到的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 有功可以直接測量；有功與無功混在一起，無法直接區(qū)分開來，可以通過功率因數(shù)表測量。 視在功率S計(jì)算: S= 有功功率/功率因數(shù)（cosφ）. S=√(P平方+Q平方) = Sqrt(有功功率有功功率+無功功率無功功率) 其中：S為視在功率 單位是KVA; P為有功功率KW; Q為無功功率 單位是Kva. 無功功率Q計(jì)算:(單位：Kva) Q=有功功率P功率因數(shù)（tgφ） Q=√(S平方-P平方) 無功功率是不消耗能量的,只是會(huì)增加輸電線路的損耗,增大供電負(fù)荷 有功功率P計(jì)算: (單位：KW) P=視在功率S功率因數(shù)（cosφ） P=實(shí)際電壓U實(shí)際電流I功率因數(shù)（cosφ） 功率因數(shù)計(jì)算： tgφ=無功功率Q/有功功率P cosφ=有功功率P/視在功率S （例如當(dāng)功率因數(shù)從0.8提高到0.9，電機(jī)出力則提高11.3%；從0.8提高到0.98，電機(jī)出力則提高19.9%；） 對于3相電動(dòng)機(jī)：P＝√3UIcosφ所以功率因素從0.8提高到0.9，出力提高0.1UI√3 輸入功率=視在功率 輸出功率=有功功率-無功功率 電動(dòng)機(jī)效率η=輸出功率/輸入功率 電動(dòng)機(jī)三相額定電流公式：(以15KW電機(jī)為例) I＝P/1.732/U/cosφ/η I＝15/1.732/0.38/0.9/0.9≈28(A) 斷路器容量應(yīng)為額定電流的1.5倍：1.528≈42(A) 接觸器容量應(yīng)為額定電流的2倍：60A 熱繼電器的電流為額定電流的1.3倍：整定電流36A 電線選6平方銅芯電線。 電量計(jì)算：（單位;KW/h） 電量=實(shí)際測量電壓U(千伏)實(shí)際測量電流I1.732功率因數(shù)（cosφ）小時(shí)。 可以通過以下公式計(jì)算所需變壓器無功功率補(bǔ)償容量： tgφ1=√1－cosφ1/cosφ1 tgφ=√1－cosφ/cosφ Qk=p(tgφ1－tgφ)(kvar) 式中cosφ1: 補(bǔ)償前的功率因數(shù) cosφ：你想達(dá)到的功率因數(shù) Qk: 所需補(bǔ)償容量（kvar） p: 線路總功率（KW） 補(bǔ)償前的功率因數(shù)可以用功率因數(shù)表測量，或通過用電量進(jìn)行計(jì)算： 功率因數(shù)＝有功電度／根號(hào) 有功電度平方＋無功電度平方