柴油发电机无功、视在和有功功率的区别
发布时间：2024-12-06 点击：285
柴油发电机无功、视在和有功功率的区别
由于柴油发电机供电系统中既有阻性的有功功率，也有感性的无功功率，而视在功率就是这两种功率的具体体现。事实上，有功功率和无功功率的平方和就等于视在功率的平方。由此看出，当柴油发电机供电系统中只有阻性负载时，有功功率就等于视在功率。因此，视在功率反映了柴油发电机的总容量。
一、有功功率
又叫平均功率，交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，有功功率的符号用p表示，单位有瓦(w)、千瓦(kw)。有功功率与电压电流间的关系为：p=uicosφ，cosφ是功率因素。在供电系统中，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的电功率。比如：5.5千瓦的发电机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水；各种照明设备是将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。
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×cosφa
pb＝ub×ib×cosφb
pc＝uc×ic×cosφb
三相有功功率为
p＝pa＋pb＋pc＝ua×ia×cosφa＋ub×ib×cosφb＋uc×ic×cosφb
三相负载对称时
p3uφ×iφ×cosφ
交流纯电阻电路的功率计算如下：
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，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
柴油发电机有功功率计算公式
柴油发电机平均功率曲线图
二、无功功率
无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。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。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用q表示，单位为伏安(var)或千伏安(kvar)。
无功功率决不是无用功率，它的用处很大。发电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，发电机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。在正常情况下，用电设备不但要从柴油发电机取得有功功率，同时还需要从柴油发电机取得无功功率。如果柴油发电机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。
1、无功功率的不良影响：
(1)降低发电机有功功率的输出。
(2)降低输、变电设备的供电能力。
(3)造成线路电压损掉落增大和电能损耗的增加。
(4)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。
从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装配来弥补无功功率。
2、无功功率正负号
如下图所示，依据电压与电流的相位差，在0~360°四个象限内，无功功率和无功功率的正负号不同，含义也不同。
第一象限为感性负载，输入无功功率为正，输入有功功率为正，可用l+表示；
第二象限为容性电源，输入无功功率为正，输入有功功率为负，可用c+表示；
第三象限为感性电源，输入无功功率为负，输入有功功率为负，可用l-表示；
第四象限为容性负载，输入无功功率为负，输入有功功率为正，可用c-表示。
发电机四象限无功功率示意图
三、视在功率
交流发电设备都是按照规定的电压和电流进行设计和使用的，所以有时用视在功率表示设备的容量是比较方便的。在一般交流电路中，输送的电功率中即有有功成分，又有无功成分，因此其电压有效值与电流有效值的乘积，即不是有功功率，也不是无功功率，而是它们的合成量，这个合成量就叫视在功率，以字母s表示，单位为伏安（va）、千伏安（kva），视在功率与电压、电流之间的关系为：
s=ui
发电机视在与无功和有功功率关系图
1、视在功率的计算方法
视在功率与有功功率、无功功率可以用一个直角三角形来表示，两个直角边是有功功率和无功功率，斜边是视在功率。根据p=uicosφ、q=uisinφ和s=ui，cosφ=p/s，可知三种功率和功率因素是一个直角功率三角形的关系，视在功率s与有功功率p、无功功率q的计算公式为：
p+q=s
kva是柴油发电机组的输出容量，单位是va或kva．既是该设备的视在功率s，三相视在功率计算公式为：
s=√3u×icosφ
2、视在功率的意义
由于视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映正弦量的大小和它的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。
由于网络中既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，所以，外电路必须提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同时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平均功率的原因。只有这样网络或设备才能正常工作。若按平均功率给网络提供电能是不能保证其正常工作的。
因此，在实际中，通常是用额定电压和额定电流来设计和使用用电设备的，用视在功率来标示它的容量。
另外，由于电感、电容等元件在一段时间之内储存的能量将分别在其它时间段内释放掉，这部分能量可能会被电阻所吸收，也可能会提供给外电路。所以，我们看到单口网络的瞬时功率有时为正有时为负。
在交流电路中，我们将正弦交流电电路中电压有效值与电流有效值的乘积称为视在功率，即s=ui视在功率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。
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由于柴油发电机供电系统中既有阻性的有功功率，也有感性的无功功率，而视在功率就是这两种功率的具体体现。事实上，有功功率和无功功率的平方和就等于视在功率的平方。由此看出，当柴油发电机供电系统中只有阻性负载时，有功功率就等于视在功率。因此，视在功率反映了柴油发电机的总容量。
一、有功功率
又叫平均功率，交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，有功功率的符号用p表示，单位有瓦(w)、千瓦(kw)。有功功率与电压电流间的关系为：p=uicosφ，cosφ是功率因素。在供电系统中，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的电功率。比如：5.5千瓦的发电机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水；各种照明设备是将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。
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×cosφa
pb＝ub×ib×cosφb
pc＝uc×ic×cosφb
三相有功功率为
p＝pa＋pb＋pc＝ua×ia×cosφa＋ub×ib×cosφb＋uc×ic×cosφb
三相负载对称时
p3uφ×iφ×cosφ
交流纯电阻电路的功率计算如下：
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，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
柴油发电机有功功率计算公式
柴油发电机平均功率曲线图
二、无功功率
无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。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。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用q表示，单位为伏安(var)或千伏安(kvar)。
无功功率决不是无用功率，它的用处很大。发电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，发电机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。在正常情况下，用电设备不但要从柴油发电机取得有功功率，同时还需要从柴油发电机取得无功功率。如果柴油发电机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。
1、无功功率的不良影响：
(1)降低发电机有功功率的输出。
(2)降低输、变电设备的供电能力。
(3)造成线路电压损掉落增大和电能损耗的增加。
(4)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。
从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装配来弥补无功功率。
2、无功功率正负号
如下图所示，依据电压与电流的相位差，在0~360°四个象限内，无功功率和无功功率的正负号不同，含义也不同。
第一象限为感性负载，输入无功功率为正，输入有功功率为正，可用l+表示；
第二象限为容性电源，输入无功功率为正，输入有功功率为负，可用c+表示；
第三象限为感性电源，输入无功功率为负，输入有功功率为负，可用l-表示；
第四象限为容性负载，输入无功功率为负，输入有功功率为正，可用c-表示。
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三、视在功率
交流发电设备都是按照规定的电压和电流进行设计和使用的，所以有时用视在功率表示设备的容量是比较方便的。在一般交流电路中，输送的电功率中即有有功成分，又有无功成分，因此其电压有效值与电流有效值的乘积，即不是有功功率，也不是无功功率，而是它们的合成量，这个合成量就叫视在功率，以字母s表示，单位为伏安（va）、千伏安（kva），视在功率与电压、电流之间的关系为：
s=ui
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p+q=s
kva是柴油发电机组的输出容量，单位是va或kva．既是该设备的视在功率s，三相视在功率计算公式为：
s=√3u×icosφ
2、视在功率的意义
由于视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映正弦量的大小和它的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。
由于网络中既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，所以，外电路必须提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同时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平均功率的原因。只有这样网络或设备才能正常工作。若按平均功率给网络提供电能是不能保证其正常工作的。
因此，在实际中，通常是用额定电压和额定电流来设计和使用用电设备的，用视在功率来标示它的容量。
另外，由于电感、电容等元件在一段时间之内储存的能量将分别在其它时间段内释放掉，这部分能量可能会被电阻所吸收，也可能会提供给外电路。所以，我们看到单口网络的瞬时功率有时为正有时为负。
在交流电路中，我们将正弦交流电电路中电压有效值与电流有效值的乘积称为视在功率，即s=ui视在功率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。
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