2.2.3　三相電路的功率及功率因數(shù)

（1）有功功率

在交流電路中，凡是消耗在電阻元件上、功率不可逆轉(zhuǎn)換的那部分功率（如轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋⒐饽芑驒C(jī)械能）稱為有功功率，簡稱“有功”，用“P”表示，單位是W（瓦）或kW（千瓦）。它反映了交流電源在電阻元件上做功的能力大小，或單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰啃问降碾娔軘?shù)值。實(shí)際上它是交流電在一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)功率的平均值，故又稱平均功率。它的大小等于瞬時(shí)功率最大值的1/2，就是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。

在三相交流電路中，三相負(fù)載總的有功功率等于各相負(fù)載的有功功率之和，即

P=P₁+P₂+P₃

　　=U_1PI_1Pcosφ₁+ U_2PI_2Pcosφ₂+U_3PI_3Pcosφ₃

如果三相負(fù)載對(duì)稱，則

P=3U_PI_Pcosφ

上式是根據(jù)相電壓和相電流進(jìn)行計(jì)算的，但在實(shí)際生活中，通常用線電壓和線電流來計(jì)算三相負(fù)載的功率。

當(dāng)負(fù)載作星形連接時(shí)

U_l=U_P

I_l=I_P

當(dāng)負(fù)載作三角形連接時(shí)

U_l=U_P

I_l=I_P

所以，對(duì)稱三相負(fù)載無論是作星形連接還是作三角形連接，其總的有功功率都可以用線電壓和線電流表示為

P=3UPI_Pcosφ=U_lI_l cosφ

cosφ=

（2）無功功率

無功功率是交流電路中由于電抗性元件（指純電感或純電容）的存在，而進(jìn)行可逆性轉(zhuǎn)換的那部分電功率，它表達(dá)了交流電源能量與磁場(chǎng)或電場(chǎng)能量交換的最大速率。電源的能量與磁場(chǎng)能量或電場(chǎng)能量在進(jìn)行著可逆的能量轉(zhuǎn)換，而并不消耗功率。無功功率簡稱“無功”，用“Q”表示。單位是var（乏）或kvar（千乏）。

三相交流電路中的無功功率，其大小為

Q=3U_PI_Psinφ=U_lI_l sinφ

實(shí)際工作中，凡是有線圈和鐵芯的感性負(fù)載，它們?cè)诠ぷ鲿r(shí)建立磁場(chǎng)所消耗的功率即為無功功率。如果沒有無功功率，電動(dòng)機(jī)和變壓器就不能建立工作磁場(chǎng)。

（3）視在功率

交流電源所能提供的總功率，稱之為視在功率或表現(xiàn)功率，在數(shù)值上是交流電路中電壓與電流的乘積。視在功率用S表示，單位為V·A（伏安）或kV·A（千伏安）。

S=3U_PI_P=U_lI_l

視在功率通常用來表示交流電源設(shè)備（如變壓器）的容量大小，它既不等于有功功率，又不等于無功功率，但它既包括有功功率，又包括無功功率。例如，能否使視在功率100kV·A的變壓器輸出100kW的有功功率，主要取決于負(fù)載的功率因數(shù)。

（4）功率因數(shù)

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（φ）的余弦叫做功率因數(shù)，用符號(hào)cosφ表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即

cosφ=P/S

功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)指標(biāo)。功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān)，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1，一般具有電感性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無功功率大，增加了線路供電損失，因此供電部門對(duì)用電單位的功率因數(shù)有一定的標(biāo)準(zhǔn)要求。

① 提高功率因數(shù)的意義

a.提高功率因數(shù)可以提高設(shè)備的利用率。

b.提高功率因數(shù)可以減少線路損耗。

c.提高功率因數(shù)能改善供電質(zhì)量。

d.提高功率因數(shù)可以減少企業(yè)電費(fèi)支出。

② 功率因數(shù)的人工補(bǔ)償措施　人工補(bǔ)償又稱無功補(bǔ)償，主要方法是在負(fù)載附近裝設(shè)一些能夠提供無功功率的設(shè)備，使無功功率就地得到補(bǔ)償，從而有效地提高功率因數(shù)。最常用的方法是采用電力電容器補(bǔ)償無功，即在感性負(fù)載上并聯(lián)電容器。

對(duì)于采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，按其在供電系統(tǒng)中安裝的位置來分，可分為集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償和就地補(bǔ)償三種。