发电系统中的各种功率项包括有功功率、无功功率和视在功率，所有这些都导致在交流电路中引入“功率因数”效应。
　　有功功率、无功功率和视在功率是电力系统中各种功率术语的一部分，所有这些都导致在交流电路中引入“功率因数”效应。交流电路将能量传输到电阻和无功负载。在纯电阻负载的情况下，能量的耗散方式与直流电在电阻器中耗散能量的方式相同。
　　什么是力量？
　　电功率是能量传输到电路某部分或从电路某部分传输出来的速率。在电路中，功率等于元件两端的电压差乘以电流
　

电力=电压\乘以电流

P=V×IP=V×I

P=I2×RP=I2×R

P=V2R

　　这些方程式源自欧姆定律，即
　　 V=I×RV=I×R<br>　　，其中 V = 电路中的电压或电位差，I = 电流，R = 电路中的电阻。
　　电流表钳形表测量电流
　　瞬时功率
　　瞬时功率是指任意时刻的功率或任一给定时刻的功率，可以写成：

　　P（t）=V（t）×I（t）

　　在直流电路中，电压 V 迫使电流 I 通过电路所需的功率等于 V 乘以 I。同样，如果交流电通过电路，则每个瞬间所需的功率等于该瞬间电压值乘以同一瞬间电流。在现实世界中，负载在消费者端结合了电阻、电感和电容元件。

　　有三种类型的负载。
　　1.电阻式： V 和 I 同相，电源始终为正，例如制动电阻器、加热器和灯泡
　　2.电感：电流滞后于电压，如电机、风扇和变压器
　　3.电容式：电流通过电压（纯电容负载的几个例子）
　　电流和电压之间的相位角差对供电功率有重要影响，因为任何特定瞬时电流对应的瞬时电压取决于它们之间的角度。因此，在交流电路中，功率通常不能像直流电路那样简单地通过将有效电压和有效安培相乘来获得。必须考虑电流和电压之间的相位角差对功率的影响。
　　权力类型
　　主要有三种类型的权力。
　　1.有功功率（kW、MW、GW）
　　2.无功功率（kVAR，MVAR）
　　3.视在功率（kVA、MVA）

　　图 2 描述了用于理解三种功率类型之间差异的示例。装满啤酒的玻璃杯代表有功功率，顶部的泡沫代表无功功率，有功功率和无功功率之和代表系统中的视在功率。

　　权力的例证
　　图 2.描述有功功率、无功功率和视在功率的类比
　　有功功率或实际功率
　　有功功率通常称为实际功率、真实功率或有用功率。在直流电路中，功率就是负载两端的电压乘以流过负载的电流，因为在直流电路中，电压和电流之间没有相位角；因此，直流电路中没有功率因数。换句话说，电压和电流彼此同相，这意味着电压和电流同时开始，达到峰值，然后再次同时触及零。
　　直流电路中的P = V × I   
　　交流电路的电压和电流之间存在相位角，用附加分量 \(cos \theta\) 表示。

  在单相交流电路中，有功功率为：P = V × I × cos θ　　

　　在三相交流电路中：
　　P = √ 3 × V × I × cos θ

　　在图 3 中，电流和电压同相，同时形成 +90 度角。正电压乘以正电流产生正功率。当电流和电压均为负时，功率仍为正；因此，在两种情况下，功率始终为正，称为有功功率。功率曲线将完全位于横轴上方，反映出所做的所有工作都是正的。

　　同相电压和电流图
　　图 3.电流和电压同相
　　有功功率（也称为有用功率或满瓦功率）在电路中做实际工作，并且始终从电源流向负载或始终由发电机供给负载，如图 4 所示。

　　具有真实功率的电阻负载

　　图 4.有功功率从电源流向负载
　　有源功率的特点
　　始终为正向且不改变方向，始终从源流向负载
　　用 P 表示，单位为瓦特（kW、MW、GW）
　　使用瓦特计测量
　　产生热量、机械能和光
　　无功功率
　　当电压和电流不同相时，交流电路中就会产生无功功率。其单位为 VAR（电压安培无功）。在现实世界中，负载是电阻、 电感和电容元件的组合，无法确定负载的性质（小型/大型、家用/工业电感/电容）。
　　电抗有两种类型：
　　电容（负极）
　　电感（正）
　　功率有正有负。当功率从电源流向负载时，功率为正，当功率从负载流向电源时，功率为负。一般来说，无功功率仅针对交流电路定义，并在电源和负载之间不断来回波动。它在图 5 中用字母 Q 表示。

　　无功负载中的无功功率

　　图 5.无功功率从电源流向负载并返回电源
　　无功功率 (Q)

　Q = V × I × s∈θ　　

    无功功率的特点

　　它的方向会定期改变，既有正方向，也有负方向
　　由字母“Q”捐赠，以 VAR、kVAR、MVAR 为单位
　　使用 VAR 表测量
　　变压器和感应电动机利用无功功率产生磁场
　　变压器还需要无功功率来在初级线圈中产生磁场并在次级线圈中感应出电压。因此，如果无功功率供应不足，变压器将不会转换电压，电动机将不会旋转。同步交流发电机还根据其励磁绕组的直流励磁来产生或吸收无功功率。当发电机过励磁时，它会产生无功功率，而当发电机欠励磁时，它吸收无功功率。
　　视在功率
　　视在功率包括有功功率和无功功率，以伏安或千伏安 (kVA) 表示。日常生活中的大多数负载（电风扇、电熨斗、感应电动机）都是电阻负载和电感负载的组合。电阻负载消耗有功功率，电感负载消耗无功功率，电源输出的总功率是有功功率和无功功率（视在功率）的组合。
　　视在功率 (S):S2 = P2 + Q2
　　其中 S = 视在功率（单位：kVA），Q = 无功功率（单位：kVAR），P = 有功功率（单位：kW）
　　视在功率的特点
　　有功功率与无功功率之和
　　用字母“S”表示
　　以 VA、kVA 和 MVA 为单位
　　权力三角

　　功率之间的关系可以用称为“功率三角形”的矢量表示。有功功率表示为水平，而无功功率表示为垂直矢量。视在功率连接有功矢量和无功矢量。如果有功功率和视在功率之间的角度“θ”增加，无功功率也会增加。

　　功率因数三角形超前和滞后
　　图 6.功率三角形描述了有功功率、无功功率和视在功率之间的关系。
　　功率因数
　　功率因数是电气系统中的一个重要概念。良好的功率因数决定了电气系统的设计质量和有效供电。它显示了有功功率与视在功率的关系，即有功（有功）功率（瓦特）与视在功率（伏安）的比率。功率因数=有功功率视在功率

　　功率因数 1.0 称为“单位功率因数”或 100% 功率因数，这意味着电流和电压“同相”。但是，不可能在所有电力系统部分都获得 100% 的功率因数。在输电线中，高功率因数是减少传输损耗的必要条件，也有利于感应负载类电机高效运行并避免过热。
　　问题是：功率因数表示什么？假设功率因数为 0.8。这意味着，在 100% 中，系统消耗 80% 的有功功率和 20% 的无功功率。这就是功率因数的意义，它表示系统中的有功功率总量。功率因数是交流电力系统中的一个重要术语，如果系统的电压和功率恒定，则功率因数成反比。

线电流∝1功率因数  

三相功率表达式为：

P = √ 3 × V × I × cos θ

所以，

I = P √ 3 × V × cos θ

　　低功率因数的缺点
　　系统功率因数越低，系统电流就越大。
　　设备的 KVA 额定值大：交流发电机、变压器和开关设备的额定值都是 KVA，因为我们知道 \(KVA=KW\)/\(cos \theta\)，所以如果您需要机器的 KW 功率，则机器的 KVA 需要更高。因此，为了增加机器的载流能力，机器的导电部件的横截面积必须更大，从而使机器更大、更重、更昂贵。
　　导体尺寸更大：在低功率因数下，传输相同数量的电力需要导体的横截面积更大。这是因为在低功率因数条件下，需要更多的电流来满足消费者的有用功率需求。
　　铜损大：众所周知，电流与功率因数成反比；因此，如果电力系统的功率因数低，电流就会增加。 \(I \propto 1\)/\(PF\)。线路损耗增加了 \(I^2 \times R\)，导致系统效率降低。
　　低滞后功率因数会导致交流发电机和变压器的电压下降。
　　滞后与超前功率因数
　　在电网系统中，可以使用系统励磁来增加或减少无功功率。如果励磁增加，磁通量增加，无功功率将增加。当无功功率增加时，功率因数滞后（下降）。滞后的负载消耗无功功率，发电机提供无功功率。

　　图形滞后和

　　图 7。 “”功率因数的可视化。
　　当电压降低时，励磁降低，这意味着磁通量减少。因此，无功功率降低，功率因数超前（增加）。发电机消耗来自负载的无功功率。该无功功率用于建立发电机正常工作所需的磁场。因此，过励同步机器充当电容器，而欠励同步机器充当电感器。当电流滞后于电源电压时，功率因数滞后，当电流超前于电源电压时，功率因数超前。
　　功率因数对系统的影响
　　有功功率是在交流电路中做实际工作的有用功率，而无功功率是来回流动（从电源到负载的两个方向）但产生电通量或磁通量的无用功率。视在功率是系统中的总功率，是有功功率和无功功率的组合，以 kVAR 为单位。大型工业设备（如变压器）以 KVA 为单位。功率因数越低，产生该功率的电源尺寸就越大，从而导致产生和传输电能的成本增加。
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