功率因数角(功率因数角的正负)

电机“功率三角形”反映了有功功率、无功功率和视在功率之间的数学关系。

1.有功功率:在交流电路中，消耗在电阻元件上并被不可逆转换的那部分功率(如热能、光能或机械能)称为有功功率，简称“有功功率”，用“P”表示。单位是瓦特(W)或千瓦(KW)。

它反映了交流电源对电阻元件做功的能力，或单位时间内电能转化为其他形式能量的数值。

实际上是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，所以也叫平均功率。其大小等于最大瞬时功率的1/2，即等于电阻元件两端电压的有效值与流过电阻元件的电流的有效值的乘积。

2.无功功率:为了反映和表达以下事实，电感或电容元件与交流电源之间来回交换的功率称为无功功率。称为“无功功率”，用“Q”表示。单位是Var或KVar。

在交流电路中，任何电感或电容元件在通电后都会在电感线圈或电容极板之间产生磁场。因此，在交流电的每一个周期的前半段(瞬时功率为正)，它们会从电源吸收能量建立磁场或电场；在后半段时间(瞬时功率为负)，建立的磁场或电场的能量返回电源。因此，在整个周期中，这个功率的平均值等于零。也就是说，电源的能量正在与磁场能量或电场能量进行可逆的能量转换，而不消耗功率。

无功功率是交流电路中由于无功元件(纯电感或纯电容)的存在而可逆转换的那部分电功率，表示交流电源能量与磁场或电场能量的最大交换率。

实际中，每当有带线圈和铁芯的感性负载时，它们在工作时建立磁场所消耗的功率就是无功功率。如果没有无功功率，电机和变压器就不能建立工作磁场。

3.视在功率:交流电源提供的总功率，称为视在功率或视在功率，是交流电路中电压和电流的乘积。视在功率用s表示，单位是伏安(VA)或千伏安(KVA)。通常用来表示交流电力设备(如变压器)的容量。

视在功率既不等于有功功率，也不等于无功功率，而是既包括有功功率，也包括无功功率。视在功率为100KVA的变压器能否输出100KW的有功功率，主要取决于负载的功率因数。

4.权力三角

视在功率(S)、有功功率(P)和无功功率(Q)之间的关系可以用功率三角形来表示，如下图所示。它是一个直角三角形，有两个直角边Q和P，斜边S，S和P之间的夹角ф就是功率因数角，它反映了交流电路中电压和电流之间的相位差(角度)。

电压和电流之间的相位差(φ)的余弦称为功率因数，用符号COSφ表示。在数值上，功率因数是有功功率与视在功率的比值，即COSφ = p/s。

在一个三相负载中，这三种功率在任何时候总是同时存在的:功率因数cos φ = p/s: sin φ = q/s。

(1)三相负载平衡时:对于三相对称负载，无论是Y形接法还是三角形接法，其功率可按下式计算:

(2)三相负荷不平衡时:分别计算每相的功率，然后求和，

p = P1+P2+P3 = U1 * I1 * cosφ1+U2 * I2 * cosφ2+U3 * I3 * cosφ3

(3)如果三相电路的负载不对称，则不能使用上述公式。这时，三相电路的总功率必须通过三个单相电路的功率相加来计算。“功率三角形”是指视在功率S、有功功率P和无功功率Q之间的数值关系，其中φ是u(t)和i(t)之间的相位差，也称为功率因数角。

可以从幂三角形得到:P=Scosφ，Q=Ssinφ=Ptgφ。

三相电路:P=√3 UIcosφ，Q=√3 UIsinφ，S=√3 UI=√(P2+Q2)

KW指有功功率，KVA指视在功率或容量，对于电器，VA*功率系数= W

在电阻器件中，VA=W的功率系数为1，在电机中，功率系数比1小0.7-0.9。

在发电机上，W应指主机的功率，如汽油机或柴油机的输出功率，VA应指其负载能力。(负载能力是指设备的输出电流。)KW:有功功率(p)单位，KVA:视在功率(s)单位，VAR:无功功率q，s的平方根= (p的平方+q的平方)，p = s * cos(φ)，φ是功率因数，s = ui = I * I * │ z │，z是复阻抗。