功率和功率因數

一、功率

1、電功率

電流在單位時間內所做的功叫做電功率。電功率是表示電流做功快慢的物理量，用字母P表示，單位是瓦特（Watt），簡稱“瓦”，符號是W。電功率等于導體兩端電壓與通過導體電流的乘積。

W=UI

2、有功功率

在交流電路中，消耗在電阻元件上、不可逆轉換（如轉變為熱能、光能或機械能）的那部分功率稱為有功功率，簡稱“有功”，用字母P表示，單位是瓦（W）或千瓦（kW）。有功功率是交流電在一個周期內瞬時功率的平均值，故又稱為平均功率，其大小等于電阻元件兩端電壓有效值與通過電阻元件中電流有效值的乘積。

P=UI

3、無功功率

在交流電路中，電感性或電容性的元件，通電后便會建立起電感線圈的磁場或電容器極板間的電場。在交流電每個周期內的上半部分（瞬時功率為正值）時間內，它們將會從電源吸收能量以建立磁場或電場，而下半部分（瞬時功率為負值）的時間內，其建立的磁場或電場能量又返回電源。即電源的能量與磁場能量或電場能量進行著可逆的能量轉換，并不消耗功率。將電感或電容元件與交流電源往復交換的功率稱為無功功率，簡稱“無功”，用字母Q表示。單位是乏（Var）或千乏(kVar)。

4、視在功率

交流電源所能提供的總功率稱為視在功率，在數值上是交流電路中電壓與電流的乘積，用字母S表示，單位為伏安（VA）或千伏安（kVA）。視在功率通常用來表示交流電源設備（如變壓器）的容量大小，它包括有功功率和無功功率。

二、功率因數

1、功率因數的概念

在交流電路中，電壓與電流之間相位差(φ)的余弦叫做功率因數，是衡量電氣設備效率高低的一個系數，用符號cosφ表示。在數值上，功率因數是有功功率和視在功率的比值。

cosφ=P/S

2、電氣設備功率因數低的原因

常用電氣設備大多是電感性的負載，除白熾燈、電阻、電熱器等功率因數接近于1外，其他如交流電動機、變壓器，電抗器、架空線路及電氣儀表的功率因數都小于1。生產中最常見的交流異步電動機在空載時的功率因數只有0.2~0.3，輕載時約為0.5左右，額定負載時約為0.7~0.9。其它設備如工頻爐、電焊變壓器以及日光燈等，負載的功率因數也都較低。這樣供電設備的容量不能得到充分利用，例如容量為1000kVA的變壓器，如果cosφ=1,即能送出1000kW的有功功率；而在cosφ=0.7時，只能送出700kW的有功功率。

3、提高功率因數的意義

（1）提高功率因數可以提高發電機、變壓器等用電設備有功功率的輸出，從而提高設備利用率，降低成本。

（2）提高功率因數可以減少電力系統的電能損耗，改善供電質量。

（3）提高功率因數可以減少電力線路的電壓損失，滿足末端用戶電壓要求。

（4）通過各元件損失的減少及功率因數提高的電費優惠，能夠減少用戶的電費支出。

4、提高功率因數的方法

（1）提高自然功率因數，包括合理選擇電氣設備，避免變壓器輕載運行，合理安排工藝流程。

（2）通過人工補償提高功率因數，最常用的是并聯補償電容器。

（3）條件允許時，盡量采用同步電動機和同步調相機。