电工学葵花宝典

1、功率因数（Power Factor）的大小与电路的负荷性质有关， 如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S.在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即c

2、os=P/S.有功功率在交流电路中，有功功率是指一个周期内发出或负载消耗的瞬时功率的积分的平均值（或负载电阻所消耗的功率），因此，也称平均功率。有功功率是是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率，称为有功功率。以字母P表示，单位主要有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，瞬时功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，因此，有功功率也称平均功率。电力系统中，频率、电压是电网电能质量的二大指标。三相电 对于单相正弦交流电而言，其瞬时功率是变化的，因此，对于单相电机，其输出转矩有脉动。对于三相电机，其三相电的瞬时功率之和却是恒定值，因此，对于三相电机，其输

3、出转矩无脉动。无功功率：许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。无功功率单位为乏(Var)。在电网中，由电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率，另一种是无功功率（reactive power） 。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械

4、能、光能、热能)的电功率。比如：5.5kW的电动机就是把5.5kW的电力转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40W的日光灯，除需40W有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80var左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它对外不做功，才被称之为"无功"。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动

5、，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。无功功率对供、用电也产生一定的不良影响，主要表现在：(1)降低发电机有功功率的输出。(2)视在功率一定时，增加无功功率就要降低输、变电设备的

6、供电能力。(3)电网内无功功率的流动会造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。(4)系统缺乏无功功率时就会造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。视在功率（apparent power）在电工技术中是指将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积。只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。为以示区别，视在功率不用瓦特（W）为单位，而用伏安（VA）或千伏安（kVA）为单位。视在功率公式S=UI既是该设备的视在功率S,三相视在功率计算公式为S=3Up×Ip，单位是：VA

7、或kVA。此处Up与Ip是单相的相电压与相电流。一般运算中，视在功率的计算采用线电压线电流来计算，公式为式中U，I分别是线电压与线电流。三相电路的有功功率等于各相功率之和。三相有功功率各相有功功率分别为：Pa=Ua×Ia×COSaPb=Ub×Ib×COSbPc=Uc×Ic×COSc三相有功功率为：P=Pa+Pb+Pc=Ua×Ia×COSa+Ub×Ib×COSb+Uc×Ic×COSc三相负载对称时：P=3U×I×COS单位是W或kW交流纯电阻电路的功率计算如

8、下：电阻消耗的功率在任一瞬时都是正值，即在任一时刻都向电源吸取电能，一周期内瞬时的平均值称为平均功率，又称有功功率，用P表示，单位为W，它等于电压的有效值和电流的有效值的乘积即：P=UI=I2×R=U2/R。实例1：假设已知纯电阻型电器的电压是220V，电流是0.5A，求用电器的功率？应用公式：P=UI，220V×0.5A=110W。答：用电器的功率是：110W。实例2：假设已知三相高压电力变压器的视在功率是：800kVA，求此变压器可承载多大负载？kVA×COS=800kVA×0.8=640kW。答：三相高压电力变压器的视在功率是800kVA时可承载6

9、40kW的用电负载 。我们可以看到这台电动机额定功率4000W，额定电流20.8A，额定电压220V。这样：额定电压×额定电流=220 V*20.8 A=4576 VA。例子：电机额定功率是4KW，电流是20.8A，电压是220V，S=20.8x220=4576VA这里4576是电视大于4000的，额定功率只相当于额定电压和额定电流的乘积的87.4%，由此我们会产生疑问，这两个都是功率，怎么会不一样呢？它们之间有什么样的关系？ 其实，这里的4576VA，就是电动机看上去的额定功率，即额定的视在功率1 比电动机额定功率数值要大，而标识里的4KW的额定功率，是额定的有功功率，是用来标识电

10、动机实际能转换的电功率。 视在功率为什么会比实际的额定有功功率要大呢？原因在于，电动机内不仅仅存在电阻这样的耗能元件，又存在电感、电容这样的储能元件（如本例中为电容电动机）2 所以，外电路在提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率之外，同时还应有一部分能量被贮存在电感、电容等元件中，这就是视在功率大于有功功率的原因。只有这样电动机设备才能正常工作。由此可见，在正弦交流电路中，有功功率P一般小于视在功率S，也就是说视在功率上打一个折扣才能等于有功功率，这个折扣就是Cos，称为功率因数（Power Factor），用 Cos表示。即：P = S *Cos1 视在功率S，它是衡量一个用电设备对

11、上级供电设备的供电功率需求，也就是说为确保网络能正常工作，外电路需传给该设备的能量。它不表示交流电路实际消耗的功率，只表示电路可能提供的最大功率或电路可能消耗的最大有功功率.感性负载:通常情况下，一般把带有电感参数的负载称之为感性负载。确切讲，应该是负载电流滞后负载电压一个相位差特性的为感性负载，如变压器，电动机等负载，称为感性负载。感性负载：是指有些设备在消耗有功功率时还会消耗无功功率。感性负载：有线圈负载的电路，叫感性负载。感性负载：是指有些设备在消耗有功功率时还会消耗无功功率。有线圈负载的电路,叫感性负载 负载分为；感性负载、容性负载、阻性负载。 产生无功有感性负载和容性负载。 通常；电

12、机、空调、电焊机、电冰箱等属于感性负载。大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等。 这类产品在启动时需要一个比维持正常运转所需电流大得多（大约在3-7倍）的启动电流。例如，一台在正常运转时耗电150瓦左右的电冰箱，其启动功率可高达1000瓦以上。 此外，由于感性负载在接通电源或者断开电源的一瞬间，会产生反电动势电压，这种电压的峰值远远大于车载交流供电器所能承受的电压值，很容易引起车用逆变器的瞬时超载，影响逆变器的使用寿命。因此，这类电器对供电波形的要求较高。 容性负载用的很少,就是说有大电容的设备的意思。 阻性负载,灯泡,灯管,发热丝等. 无功功率不能说是损耗,是可以补偿的. 什么

13、是阻性负载?感性负载?容性负载? 解答这个问题前先解释几个名词：有功功率、无功功率、视在功率。 有功功率：在交流电路中，凡是消耗在电阻元件上，功率不可逆转换的那部分功率（如转变为热能，光能，或机械能），称为有功功率； 无功功率：电路中，电感元件建立磁场，电容元件建立电场消耗的功率称为无功率，这个功率是随交流电的周期，与电源不断的进行能量转换，而并不消耗能量； 视在功率：交流电源所能提供的总功率，称为视在功率，在数值上即是，电压与电流的乘积，单位VA,视在功率即是交流电源的容量； 阻性负载: 即和电源相比当负载电流负载电压没有相位差时负载为阻性(如负载为白帜灯、电炉等）。通俗一点的讲，仅是通过电

14、阻类的元件进行工作的纯阻性负载称为阻性负载。大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等等。 容性负载 电路中类似电容的负载，可以使负载电流超前负载电压一个相位差（和电源相比），降低电路功率因数。 (始终是电流与电压关系：阻型：电流电压无相位差，感性：电流滞后电压一个相位角，容性：电流超前电压一个相位角) 一般把负载带电容参数的负载，即符合电压滞后电流特性的负载成为容性负载。充放电时，电压不能突变。其对应的功率因为为负值。对应的感性负载的功率因数为正值。 一般电源控制类产品，所给出的负载，如未加说明则是给出的是视在功率；即总容量功率；它既包括有功功率，也包括无功功率；而一般感性负载说明中

15、给出的往往是有功功率的大小，例如荧光灯，标注为1540瓦的荧光灯，镇流器消耗功率约为8瓦，实际在考虑用定时器，感应开关在控制它时，则要加上这8瓦；体不同的产品感性部分，即无功功率的大小，可以通过其给出的功率因数来计算。混联电路中容抗比感抗大,电路呈容性反之为感性。 通常的用电器中并没有纯感性负载和纯容性负载。因为这两种负载不做有用功。 只有在补偿电路中才使用纯感性负载或纯容性负载。又因为绝大多数负载除阻性外，多数为感性负载，因此补偿的时候多数就用电容来补偿，所以，纯容性负载用得比纯感性负载多。如电动机，变压器等等，通常为感性负载。部分日光灯为容性负载。谐波：我国电网的频率为50Hz，凡是高于5

16、0Hz的频率的波都称为谐波。谐波是以倍加形式产生，也就是说频率为50的倍数：100、150、200，凡是高于50Hz的波称为高谐波。电容器：通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。定义1：电容器，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。电容与电容器不同。电容为基本物理量，符号C，单位为F（法拉）。定义：是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属

17、电极间加上电压时，电极上就会存储电荷，所以电容器是储能元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，组成一个电容器。平行板电容器由电容器的极板和电介质组成，它具有充放电特性和阻止直流电流通过，允许交流电流通过的能力。功率计算：线电压：对于交流电来说，相电压就是任一相线(火线)与零线之间的电压，也就是220V。三相交流电有三个相电压：三者电压、频率相同、相互之间的相位相差120°。 任意两根相线之间的电压，称为线电压，380V。三相交流电有三个相电压，所以也就有三个线电压：三个线电压的电压、频率相同，相互间的相位相差120°。 线电压=(3)×相电压对于三相四线制的电网，

18、三根相线中任意两根间的电压称线电压，任意一根的相线与零线间的电压称相电压，三相电压的相位相差120度，线电压是两个相的相电压的矢量和，线电压与相电压的大小关系是：线电压=根号3倍的相电压。对于市电，相电压220V，线电压是220V的根号3倍，即380V匹与KW之间的换算 1HP =0.75KW 1.5HP =1.1KW 2HP=1.5KW 家电功率：目前我国线电压为380V相电压220V。Uline=3Up线电压为相电压的3倍。三相对称负载：需要接在三相电源上才能正常工作的是三相负载，如果每项的阻抗值和阻抗角一样则是三相对称负载。家电功率：标注的都是有功功率也称平均功率。星型三相负载对称时：负载相电压=电源相电压中性线的作用：中性线在三相电路中既可以提供两种不同的电压，同时又为星型连接不对称负载提供对称的220V电压。为了保持对称负载的相电压对称中性线上不准接入熔断器和开关。线电压相电压的关系，线电流与相电流的关系负载星型：UL=3Up 负载星型：UL=Up IL=3Ip三相平衡电路：（1）电