功率因數有功功率和無功功率

通過如下網絡:

其功率為:



當u、i同號時,瞬時功率p?> 0,說明電路在這期間吸收能量,能量從電源輸送入電路;
當u、i異號時,瞬時功率p?< 0,說明電路在這期間釋放能量,電源和電路間形成能量往返交換的現(xiàn)象。
平均功率(有功功率):瞬時功率在一個周期內的平均值,用大寫字母P表示


有功功率表示單口網絡實際消耗的功率,它等于瞬時功率中的恒定分量。它不僅與電壓、電流的有效值的乘積有關,而且還與它們之間的相位差有關。單位:瓦(W)。cosφ稱為電路的功率因數(φ為單口網絡的電壓、電流的相位差),常用λ表示,即λ?= cosφ。φ也稱為功率因數角。
對于無源單口網絡而言,功率因數角實際上就是阻抗角,因而功率因數cosφ的大小取決于電路結構、參數以及電源的頻率。

無功功率反映電路中電感、電容等儲能元件與外電路或電源之間進行能量交換的情況。
無功功率用大寫字母Q表示,其定義為

Q表示電路中儲能元件與外電路或電源間能量交換的最大速率。


比如,假設:

上圖表示,電壓和電流之間的相位差正是由于電路中存在儲能元件電容和電感而產生的。



上圖中,視在功率的定義是電壓與電流有效值的乘積,如果是把電壓和電流的有效值相乘,則得出的乘積是一個復數,其實部就是有功功率,虛部就是無功功率,這正是功率三角形的由來。
簡單總結:
1:功率因數的出現(xiàn),是因為電路中存在儲能元件電容或者電感。
2:由于儲能元件的存在,導致電路的電壓與電流之間存在相位差,而這個差值正是功率因數角。
3:有功功率和無功功率的定義來自于電路的電壓相量與電流相量的乘積,其實部是有功功率,虛部是無功功率。
4:有功功率表示電路中電阻元件消耗的實際功率,無功功率表示的只是儲能元件間的能量交換,并不消耗功率。
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