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视在功率的物理意义是什么?

xuwenbin  发表于 2018/4/16 15:04:26      208 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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  我们常听到带有功率术语的有三个,分别是有功功率P(W),无功功率Q(var),视在功率S(VA)。有功功率大家比较熟悉,我们常说的电器功率是多少,指的就是有功功率P,它实实在在的把电能转化为其它我们需要的能量,如热能、电机的机械能等,每户装的电能表记录的就是有功功率消耗的能量,是缴纳电费的依据。
  无功功率Q,大家不太熟悉,平时不太关心它,日常也不去测量它。无功功率只在变电所配电变压器与用户电抗(感性或容性)性负载之间循环。我们可以理解为,供电线路中的电流是由有功电流和无功电流叠加而成。从这句话可知,无功电流(功率)虽然对我们没啥用,还占用了变压器和线路的有效容量和电流,但它是不可避免的,是伴随着感性或容性负载而产生的。无功功率在变电所配电柜上有无功功率表实时显示,必要时进行补偿。
  视在功率S,是题主关心的话题,它经常出现在变压器或电动机的铭牌上,也是供配电系统中常用的物理量。视在功率S是正弦交流电电压有效值U(V)与电流有效值l(A)的乘积,数学表达式为,S=UI,S的单位为 伏安(VA)。S、P、Q三者之间关系可用直角三角形的三边表示,称为功率三角形。▽如下图,cosφ=0.9 按比例画出。


  我们可以简单的理解为S为总量,P、Q为分量,但又不能直接相加减,是平方和关系,即S2=P2+Q2,其中S=UI,P=UrI,Q=UxI。常用的公式还有P(W)=S×cosφ,cosφ为功率因数。
  ▽下图也是按比例画出的(cosφ=0.95),目的是与上图比较,在S相同、cosφ不同时的P、Q比例。


  从两图对比可见,在S不变时,cosφ增大,有功分量P增大,无功分量Q减小,所以变电所必要时进行cosφ补偿,以减小无功分量。实际上,家里电视(容性)和电风扇(感性)同时运行,也可减少供电线路的无功功率,实际也是cosφ补偿。供电系统的功率因数cosφ<1,高些为好,但cosφ不能等于1,否则系统运行不稳定。
  视在功率的物理意义有以下几方面。
  ①标定变压器输出容量。变压器的输出容量不标有功功率P,而是用视在功率S表示。这是因为不管什么性质的负载,也不管负载实际消耗功率是多少,变压器输出视在功率S=UI是一定的,也就是说S、U一定时,输出电流I是一定的,超过了就容易烧坏变压器。当然变压器也有功率因数问题,这里就不说了。
  ②计算导线负载电流。变压器所带负载比较复杂,有存电阻性,有感性,有容性等,这样计算供电线路电流及导线载流量时,必须按视在功率S计算,否则就会算小了,实际运行时就会过载。
  ③计算电机额定视在功率。电机标明的额定输出功率指的是输出机械功率,要根据额定输出功率和功率因数以及工作效率计算出视在功率或额定电流,以便进行导线选择。
  ④用视在功率表示比较直观。是总体性的,容易测量,容易把握。所以有些设备标明视在功率。就想到这些。

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