相无功功率的测量方法
三相无功功率的测量方法
发电机及变压器等电气设备的额定容量为S=UI,单位为伏安。在功率因数较低时，即使设备已经满载，但输出的有功功率却很小（因为P=UIcosφ），不仅设备不能很好利用，而且增加了线路损失。因此提高功率因数是挖掘电力系统潜能的一项重要措施。电力工业中,在发电机、配电设备上进行无功功率的测量，可以进一步了解设备的运行情况，以便改进调度工作，降低线路损失和提高设备利用率。测量三相无功功率主要有如下方法。
1. 一表法
在三相电源电压和负载都对称时，可用一只功率表按图4-1联接来测无功功率。
将电流线圈串入任意一相，注意发电机端接向电源侧。电压线圈支路跨接到没接电流线圈的其余两相。根据功率表的原理，并对照图4-1，可知它的读数是与电压线圈两端的电压、通过电流线圈的电流以及两者间的相位差角的余
弦cosφ的乘积成正比例的，即P
Q =U
BC
I
A
cosθ (4-1) 其中θ =ψ
UBC
–ψ
iA 图4-1
由于uBC与uA间的相位差等于90度(由电路理论知)，故有θ=90o-φ式中φ为对称三相负载每一相的功率因数角。在对称情况下UBC IA 可用线电压U1及线电流I1表示，即 PQ=U1I1cos(90o-φ )=U1I1sinφ (4-2) 在对称三相电路中，三相负载总的无功功率Q =√3
U1I1sinφ (4-3)
∴ 亦即Q=√3PQ (4-4)
可知用上述方法测量三相无功功率时，将有功功率表的读数乘上√3/2 倍即可。
2. 二表法
用两只功率表或二元三相功率表按图4-2联接，从功率表的作用原理可知，这时两个功率表的读数之和为
PQ=PQ1=PQ2=2U1I1sinφ (4-5)
较式(4-3) (4-5) 知 (4-6) Q=√3PQ/2
图4-2
从上式可见将两功率表读数之和（或二元三相功率表的读数）乘以√3/2，可得到三相负载的无功功率。
3. 三表法
三表法可用于电源电压对称而负载不对称时，三相电路无功功率的测量，其接线如图4-3所示。当三相负载不对称时，三个线电流IA、IB、IC不相等，三个相的功率因数角φA 、φB 、φC 也不相同.
图4-3
因此，三只功率表的读数P
1、P
2
、P
3
也各不相同，它们分别是:4-3
(1) P
1=U
BC
I
A
cos(90o-φ
A
)=√3U
A
I
A
sinφ
A
(2) P
2=U
CA
I
B
cos(90o-φ
B
)=√3U
B
I
B
sinφ
B
(3) P
3=U
AB
I
C
cos(90o-φ
C
)=√3U
C
I
C
sinφ
C
式中由于电源电压对称，所以有U
BC =√3U
A
,U
CA
= U
B
,以及U
AB
=√3U
C
。三只功率表
读数之和为:
P1+P2+P3=√3(U
A I
A
sinφ
A
+ U
B
I
B
sinφ
B
+
U C I
C
sinφ
C
) （4-8）
因此有
Q=1/√3(P
1+P
2
+P
3
)
(4-9)
这就是说三相电路的无功功率等于三只功率表读数和的。
三表法适用于电源电压对称、负载对称或不对称的三相三线制和三相四线制电路中。
4、用测量有功功率的两表法测三相无功功率
图4-3
在电源和负载都对称的三相三线电路中，还可以利用测量有功功率的两表法，测出三相无功功率。
测量电路如图4-4所示，由于三相电路完全对称，所以两表的读数P
1和P
2
分别
为 :
(1) P
1=U
1
I
1
cos(30o-φ) (2) P
2
=U
1
I
1
cos(30o+φ) (4-10)
两表读数之差为:
P 1-P
2
=U
1
I
1
cos(30o-φ)-U
1
I
1
cos(30o+φ)=U
1
I
1
sinψ=1/√3Q (4-11)
∴Q=√3(P
1-P
2
) (4-12)
即三相无功功率为两表读数之差的√3倍.
什么是无功功率及作用
无功功率在电力系统中的重要作用随着工业的发展，电能成为现代工业的主要能源，电能质量的好坏，直接影响到工业设备的运行及企业的经济效益、社会效益等，为用户提供安全、可靠、稳定、、高效的电能是十分重要的。在电力系统的运行过程中，通常用功率因数来衡量电网运行的效率，功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率中有功功率的有效利用的程度。为了提高电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好,却往往忽视了无功功率在电网中的重要作用。无功功率在电网对用户输电的过程中，电网要提供给负载的电功率有两种：有功功率和无功功率。有功功率（p)是指保持设备运转所需要的电功率，也就是将电能转化为其它形式的能量（机械能，光能，热能等）的电功率；而无功功率（Q）是指电气设备中电感、电容等元件工作时建立磁场所需的电功率。无功功率比较抽象，它主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换，在电气设备（电路系统）中建立和维护磁场的功率。它不表现对外做功，由电能转化为磁能，又由磁场转化为电能，周而复始，并无能量损耗。特别指出的是无功功率并不是无用功，只是它不直接转化为机械能、热能为外界提供能量，作用却十分重要。电机运行需要旋转磁场，就是靠无功功率来建立和维护的，有了璇转的磁场，才能使转子转动，从而带动机械的运行。变压器也需要无功功率，才能使一次线圈产生磁场，二次线圈感应出电压，凡是有电磁线圈的电气设备运行都需要建立磁场，然而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功功率，没有无功功率电机不能转动、变压器不能运行、电抗器不能工作、继电器不会动作，所有设备中的磁场无法建立，电气设备也就不会运行。因此供电系统中除了对用户提供有功功率，还要提供无功功率，两者缺一不可，否则电气设备将无法运行。功率因数电网的电力负荷中的电气设备都是由电感、电容、电阻等元件组合而成，既有感性负载又有容性负载如电机、变压器、电抗器等，感性负载的电压与电流的相量间存在一个相位差，通常用相位角的余弦cosφ来表示，cosφ称为功率因数式中 cosφ-功率因数，P-有功功率，KW; Q-无功功率，KVar; s-视在功率，KVA; 功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率的有效利用程度，为了提高电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好。如功率因数过小，会降低发电机有功功率的输出、降低变电设备有功功率的供电能力、使输电线损耗变大，同时还会造成电气设备容量得不到充分发挥。但电气设备运行建立磁场需要大量的无功功率，我们通常用无功补偿的方式来满足上述条件，只有这样才能即为设备提供足够的无功功率，又能保持较高的功率因数。无功补偿原理 电气设备的运行即要从电源取得有功功率，同时还需要取得无功功率。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，因此电气设备就无法维持在额定磁场状态下工作，用电设备两端电压就会下降，影响到电气设备的运转。如果从发电机和高压输电线路来供给设备大量的无功功率，则使功率因数变得很小，有功功率供给也会远远满足不了负荷的需要。同时还会造成供电质量的下降，所以从发电机和高压输电线路来供给设备的无功功率是不合理的。这就需要在电网增加无功补偿设备来补偿无功率，以保证电气设备的运行，可见在电网中进行无功补偿是十分必要的。无功补偿的基本原理是把具有容性功率的负荷设备与感性功率的负荷的设备并联在同一电路中，当感性设备吸收能量时，容性设备就放出能量，能量就在这两种负荷间转换，这样感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率来补偿。无功功率的补偿方式主要有以下几种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿这三种补偿方式各有各的特点，可根据补偿要求及经济的合理性来进行选择补偿方式。同时电机的空载运行、变压器的空载运行和低负荷运行及电网中输送的电压过高都会消耗过多的无功功率，直接影响到功率因数。在电气设备的运行时要尽量避免在上述状态下运行。无功电源无功功率在感性电路中和容性电路工作都必需的，在电路系统中，当电路表现为感性时，电路吸收无功功率，电流滞后于电压，当电路表现为容性时，电路放出无功功率，电流超前于电压。因此电网系统中有感性无功功
电机常用计算公式和说明
电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏 当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号三UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 极对数与扭矩的关系 n=60f/p n: 电机转速 60： 60秒 f: 我国电流采用50Hz p: 电机极对数 1对极对数电机转速：3000转/分；2对极对数电机转速：60×50/2=1500转/分在输出功率不变的情况下，电机的极对数越多，电机的转速就越低，但它的扭矩就越大。所以在选用电机时，考虑负载需要多大的起动扭距。 异步电机的转速n=(60f/p)×(1-s)，主要与频率和极数有关。 直流电机的转速与极数无关，他的转速主要与电枢的电压、磁通量、及电机的结构有关。n=(电机电压-电枢电流*电枢电阻)/(电机结构常数*磁通)。 扭矩公式 T=9550*P输出功率/N转速 导线电阻计算公式： 铜线的电阻率ρ＝0.0172， R＝ρ×L/S (L＝导线长度，单位：米，S＝导线截面，单位：m㎡) 磁通量的计算公式： B为磁感应强度,S为面积。已知高斯磁场定律为：Φ=BS 磁场强度的计算公式：H = N × I / Le 式中：H为磁场强度，单位为A/m；N为励磁线圈的匝数；I为励磁电流（测量值），单位位A；Le为测试样品的有效磁路长度，单位为m。 磁感应强度计算公式：B = Φ/ (N × Ae)B=F/IL u磁导率 pi=3.14 B=uI/2R 式中：B为磁感应强度，单位为Wb/m^2；Φ为感应磁通（测量值），单位为Wb；N为感应线圈的匝数；Ae为测试样品的有效截面积，单位为m^2。 感应电动势 1)E＝nΔΦ/Δt（普适公式）｛法拉第电磁感应定律，E：感应电动势(V)，n：感应线圈匝数，ΔΦ/Δt:磁通量的变化率｝ 磁通量变化率=磁通量变化量/时间磁通量变化量=变化后的磁通量-变化前的磁通量 2)E＝BLV垂(切割磁感线运动)｛L:有效长度(m)｝ 3)Em＝nBSω（交流发电机最大的感应电动势）｛Em:感应电动势峰值｝ 4)E＝BL2ω/2（导体一端固定以ω旋转切割）｛ω:角速度(rad/s)，V:速度(m/s)｝
无功功率的基本知识
无功功率的基本知识 1.1什么是电力系统中的无功功率？ 1、电力系统从源头发电机到终端设备都是由非纯阻性元件组成的，因此必然存在无功功率的交换。 2、电感元件或电容元件虽然不消耗功率，但功率P瞬时值按正弦规律正负交替变化，这说明元件与外电路在不断的进行着能量交换。因此电感电容元件的瞬时功率又称为交换功率。元件交换功率的幅值越大，表面同样时间内“吞吐”的能量就越多，也即能量交换的规模越大。基于上面的分析，可得如下结论：电感元件的瞬时功率的幅值，可以作为衡量电感或电容元件与外电路能量交规模的指标，并称之为电感或电容元件的无功功率，用符号Q表示。则Q=UI无功功率的单位为var。 3、然而电力系统中大部分的无功功率并非无用的功率，相反在电力传输当中起着什么重要的作用。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，磁场交变就需要与电源进行能量交换。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。 1.2为什么要进行无功补偿？ 一、减低电力系统网络损耗。
当电力系统运行时，在线路和变压器中将要产生功率损耗和电能损耗。通常配电网的损耗是由两部分组成的：一部分是与传输功率有关的损耗。它产生在输电线路和变压器的串联阻抗上，传输功率愈大则损耗愈大，这种损耗叫变动损耗，在总损耗中所占比重较大；另一部分损耗则仅与电压有关，它产生在输电线路和变压器的并联导纳上，如输电线路的电晕损耗、变压器的励磁损耗等，这种损耗叫固定损耗。 电力系统的有功功率损耗不仅大大增加了发电厂和变电所的设备容量，同时也是对动力资源的额外浪费。电能损耗还密切影响到电能成本，从而影响整个国民经济的效益。电力系统各元件中的无功功率损耗相对来说较有功功率损耗还大，由于无功功率损耗要有发电机或其他无功电源来供给，因此在众多发、输电设备视在容量为一定的条件下，无功功率的增大势必相应减少发、输电的有功功率，即减少发、输电容量。而且，当通过输电线路和变压器输送无功功率时。也将引起有功功率损耗，这些对于电力系统来说都是非常不经济的。 我们应尽力采取措施去降低功率损耗和电能损耗，这从节约能源、降低电能成本、提高设备利用率等方面来看都是非常必要的。 配电网的降损措施只要有 1合理的使用变压器，采用节能型的变压器，同时避免经多级变压； 2重视和合理进行无功补偿。合理地选择无功补偿方式、补偿点及补偿容量，能有效地稳定系统的电压水平，避免大量的无功通过线路远距离传输而造成有功网损。对电网的无功补偿通常采用集中、分散、就地
电网无功功率计算.docx
电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示 式中 S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。 由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。 无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 采用并联电容器进行无功补偿的主要作用： 1、提高功率因数 如图2所示图中
P——有功功率 S1——补偿前的视在功率 S2——补偿后的视在功率 Q1——补偿前的无功功率 Q2——补偿后的无功功率 φ1——补偿前的功率因数角 φ2——补偿后的功率因数角 由图示可以看出，在有功功率P一定的前提下，无功功率补偿以后(补偿量Qc＝Q1-Q2)，功率因数角由φ1减小到φ2，则cosφ2＞cosφ1提高了功率因数。 2、降低输电线路及变压器的损耗 三相电路中，功率损耗ΔP的计算公式为 式中 P——有功功率，kW； U——额定电压，kV； R——线路总电阻，Ω。 由此可见，当功率因数cosφ提高以后，线路中功率损耗大大下降。 由于进行了无功补偿，可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路的供电能力增加，减小损耗。 例：某县电力公司某配电所，2005年1月～2月份按实际供售电量情况进行分析。该站1～2月份，有功供电量152.6万kW·h，无功供电量168.42万kvar·h，售电量133.29万kW·h，功率因数0.67，损耗电量19.31万kW·h，线损率12.654%。装设电容器进行无功补偿后，如功率因数由原来的0.67提高到0.95 时， (1)可降低的线路损耗
单相三相交流电路计算公式归纳
《单相、三相交流电路》功率计算公式
三相电源一般都是对称的，多用三相四线制 三相负载包括：星型负载和三角形负载 不对称时：各相电压、电流单独计算，对称时：只需计算一相。 千瓦电流值：220v阻性： 1000w/220v=4.5A 220v感性：1000w/(220*0.8)=5.5A 380v阻性：1000w/3/220v=1.5A 380v感性：I线=1000w/(380*1.7*0.8)=1.9A 三相四线制中的零线截面通常选为相线截面的1/2左右。在单相线路中，零线与相线截面相同。 U相220v×√3=U线380v U相380v×√3=U线660v 220v×3=660v (三角：线电压=相电压=380v) 相电流：(负载上的电流)，用Iab、Ibc、Iac表示。相电压：任一火线对零线的电压U A、U B、U C 线电流：(火线上的电流)，用I A、I B、I C表示。线电压：任意两火线间的电压U AB、U BC、U CA 星形：I线(IA、IB、IC)=I相(Iab、Ibc、Iac)，U线=380V(UAB、UBC、UCA)=√3×U相(UA、UB、UC=220V)， P相=U相×I相， P总=3P相=√3×U线×I相=√3×U线×I线； 三角：I线(IA、IB、IC)=√3×I相(Iab、Ibc、Iac)，U线=380V(UAB、UBC、UCA)=U相(UA、UB、UC)，P相=U相×I相，P总=3P相=√3×I线×U相=√3×I线×U线。
单相电有功功率：P= U相I相cosφ 1千瓦=4.5-5.5A 三相电有功功率： P总=3U相I相cosφ=3x220xI相cosφ P总=√3U线I线cosφ=1.732x380xI线cosφ三相电1千瓦线电流：IA、IB、IC：=P总/√3U线cosφ=1000kw/(380x√3x0.8)=2A 铜线的安全截流量为5-8A/平方毫米，铝线的安全截流量为3-5A/平方毫米。 在单相电路中，每1平方毫米的铜导线可以承受1KW功率负载； 三相平衡电路，每1平方毫米的铜导线可以承受2-2.5KW的功率。 相电压：三根火线中任意相线与零线之间的电压叫相电压Ua.Ub,Uc 线电压：三相电路中A、B、C三相引出线相互之间的电压,又称线电压。 不论星形接线还是三角形接线,三个线电压分别是UAB、UBC和UCA,
无功功率补偿器设计.
目录 摘要............................................................... 错误！未定义书签。 1 绪论............................................................. 错误！未定义书签。 1.1 课题背景与意义............................................. 错误！未定义书签。 1.1.1 无功功率的产生....................................... 错误！未定义书签。 1.1.2 无功功率的影响....................................... 错误！未定义书签。 1.1.3 无功补偿的作用....................................... 错误！未定义书签。 1.2 国内外研究现状............................................. 错误！未定义书签。 1.3 论文的主要研究内容......................................... 错误！未定义书签。 2 SVG的基础理论 (4) 2.1 无功功率和功率因数的定义 (4) 2.1.1正弦电路无功功率和功率因数 (4) 2.1.2 非正弦电路无功功率和功率因数 (4) 2.2 无功功率动态补偿原理 (5) 2.3阻抗补偿方案 (6) 2.3.1 晶闸管投切电容器TSC (6) 2.3.2 晶闸管控制电抗器TCR (7) 2.3.3晶闸管控制串联电容器TSC (8) 2.4 电压源变流器型补偿方案 (8) 2.4.1 无功功率发生器 (9) 2.4.2 开关型串联基波电压补偿器 (10) 3静止无功发生器（SVG）的设计 (11) 3.1 静止无功发生器(SVG)主电路 (11) 3.2 无功电流检测电路 (14) 3.3 无功控制电路 (15) 4系统仿真及分析 (17) 4.1 系统仿真模型 (17) 4.2 仿真结果与分析 (19) 小结与体会 (23) 参考文献 (24)
关于无功功率的五个认知误区!
关于无功功率的五个认知误区！ （1）误区一：无功功率是用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率，最终会在建立和维持过程中损耗掉。 《辞海》中对于无功功率的解释：“在具有电感和电容的交流电路中，电感的磁场和电容的电场在一周期的一部分时间内从电源吸收能量，另一部分时间内将能量返回电源。在整个周期内平均功率是零，也就是没有能量消耗，但能量是在电源和电感或电容之间来回交换的，能量交换的最大值叫做无功功率。”这个解释说明，无功功率的物理意义在于交流电源与负载之间的能量交换，无功功率就是交流正弦电路中能量交换的最大值，它表明了交流电源与负载之间能量交换的能力。 实际的无功设备在能量交换时一定有能量的损耗（如漏磁、介质损耗等），这部分丢失的损耗不能算入无功，这是因无功作用而产生的有功损耗。同理有些人把设备产生的不是需要的热能等能量损失称为无功是不对的，这是无用功，而不是无功，因其不能转回电能。 （2）误区二：无功功率是不消耗能量的无用功率, “无功”乃“无用之功”无功功率决不是无用功率，相反它的用处很大。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，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。
（3）误区三：无功功率仅是交流电源与负载之间的能量交换，不消耗能量，对系统不会有影响。 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。 （4）误区四：由于电源的无功无法满足负荷的无功，导致电力系统处于不平衡状态，所以需要无功补偿。 首先，在电力系统中，系统（电源）的无功与负荷的无功是永远处于平衡状态的。电源无功-电压特性是一条下降的曲线，而负荷（主要取决于异步电动机）的无功-电压特性是一条上升的曲线，两曲线的交点即运行点，对应相应的平衡的无功和电压。当系统无功过剩时，表示电源的无功-电压曲线向上移动，或者负荷的无功-电压曲线向下移动，它们的交点即新的平衡点，显然对应的电压上升；反之则下降。
谐波治理及无功功率补偿
谐波治理及无功功率补偿 关于谐波在理想状态下，电网中的电流和电压都是纯粹的正统波。近年来，随着电力电子设备的广泛应用，使电网运行中的谐波分量急剧增加，从而严重影响了电能质量，危及用电安全，造成能源浪费。谐波是对周期性非正弦电量进行傅立叶分解，得到一系列不同频率的分量，其中大于基波频率的部分称为谐波，谐波频率与基波频率的比值称为谐波次数。当正弦基波电压施加于非线性设备时，产生的电流与施加的电压波形不同，电流发生了畸变，即产生了谐波。由于负荷与电网连接，谐波电流注入电网，这些设备就成为电网中的谐波源。 电网中的谐波源主要分为两类：含半导体的非线性元件，如各种整流设备、变流器、变频器等节能和控制用电力电子设备；含电弧和铁磁非线性设备的谐波源，如日光灯、交流电弧炉、变压器和铁磁谐振设备等。 目前，一般民用电网中主要产生3次、5次谐波；而工矿企业中则以5次、7次、11次谐波为主。 在含有谐波的电网中测量，我们发现在功率S与有功功率P和无功功率Q 之间的关系是：S>P+Q，余下的功率就是畸变功率C；这样，视在功率就成为三个功率向量之和，即：S=P+Q+C。畸变功率具有无功功率的性质，因此，谐波电流的存在可看作无功功率的增加。它的存在会增加线路和变压器的铜损耗，并使电网的功率因数降低。 例如，半导体材料生产设备产生的高次谐波电流可以达到50Hz基波的电流的60~90%，大大增加能耗和对电网的污染。在大型商业建筑中，由于大量使用节能射灯，高次谐波电流达基波电流的40%，造成功率因数补偿柜补偿电容大量损耗。 谐波的危害目前，谐波和电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统的三大公害。 1．对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散铜损增加，谐波电压则会增加铁损。与纯正基本波运行的正弦电流和电压相比较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。必须注意的是：这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。而且谐波也会导致变压器噪声增加。 2．电力电缆在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根什的纯正弦波电流相比较，则非正弦波会有较高的热量。该额外温升是由众所周知的趋肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致12Rac损耗增加。 3．电动机谐波对电动机的主要影响是引起附加损耗，其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压。当电动机的谐波电流增大时，电动机的磁饱和程度增加，其所引起的电动机的附加损耗和发热的增加，要比单纯由基波本身引起的损耗和发热大得多。对于旋转电动机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。像五次和七次这种谐波源，在电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。机械振动是由振动的扭矩引起的，而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成的，如果机械谐振频率与电器励磁频率重合，会发生共振而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。 4．开关像其它设备一样，谐波电流会引起开关之外额外温升并使基波电流负载能力降低。温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。 5．电子设备计算机及部分电子设备，如可编程控制器（PLC），通常要求
无功功率终极解释
无功功率终极解释 2009-07-06 01:26 容性电流：流过电容的电流，电容使电流超前90度。 感性电流：流过电感的电流，电感使电流超前-90度，即滞后90度。 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)。无功功率和功率因数是直接有关联的。在交流电路中，针对电网中某个原件来说，其电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即 λ=cosΦ=P/S，S=√(P^2+Q^2)(阻抗为电感性时Φ＞0)。在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，若功率因数低,电网的电压下降,电压质量也就降低，所以我们希望功率因数越大越好，这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。 电力系统中的负载大多是电感性电气设备（有电磁线圈结构），线圈内要建立磁场，就要消耗滞后（感性）无功功率。如40W的日光灯，除了需要40 多瓦（镇流器也需要消耗部分有功功率）的有功功率来发光外，还需要40乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场，这就使得负载电流相位滞后于电压，相角差越大，对滞后无功功率需求越大。虽然无功功率不消耗电能，但要供给固定的有功功率时，无功功率越大，视在功率也越大，供电线路和变压器的容量也就越大，势必要提高电流而增加线路损耗。所谓提高功率因数，是指提高电源或电网的功率因数，而不是指提高某个电感性负载的功率因数。所以电业局供电时，无功功率对民用不收费，工业使用时若功率因数达不到0.9就要罚款，增收这部分费用作为线路损耗和其他因此造成的费用。 对于变压器，由于二次侧输出的无功功率可以是滞后性的，也可以是超前性的，视负载性质而定，但变压器内部吸收的无功功率都是滞后性的。
各种电机电流计算方法
各种电机额定电流的计算 1、电机电流计算： 对于交流电三相四线供电而言，线电压是380，相电压是220，线电压是根号3相电压 对于电动机而言一个绕组的电压就是相电压，导线的电压是线电压（指A相 B相 C相之间的电压，一个绕组的电流就是相电流，导线的电流是线电流 当电机星接时：线电流＝相电流；线电压＝根号3相电压。三个绕组的尾线相连接，电势为零，所以绕组的电压是220伏当电机角接时：线电流＝根号3相电流；线电压＝相电压。绕组是直接接380的，导线的电流是两个绕组电流的矢量之和 功率计算公式 p=根号3 UI乘功率因数是对的 用一个钳式电流表卡在A B C任意一个线上测到都是线电流 三相的计算公式： P＝1.732×U×I×cosφ (功率因数：阻性负载＝1，感性负载≈0.7～0.85之间，P＝功率：W) 单相的计算公式： P＝U×I×cosφ 空开选择应根据负载电流，空开容量比负载电流大20～30%附近。P＝1.732×IU×功率因数×效率（三相的） 单相的不乘1.732（根号3） 空开的选择一般选总体额定电流的1.2-1.5倍即可。
经验公式为： 380V电压,每千瓦2A, 660V电压,每千瓦1.2A, 3000V电压,4千瓦1A, 6000V电压,8千瓦1A。 3KW以上，电流=2*功率；3KW及以下电流=2.5*功率 2功率因数（用有功电量除以无功电量，求反正切值后再求正弦值）功率因数cosΦ=cosarctg(无功电量/有功电量） 视在功率S 有功功率P 无功功率Q 功率因数cosΦ 视在功率S＝（有功功率P的平方＋无功功率Q 的平方）再开平方 而功率因数cosΦ＝有功功率P／视在功率S 3、求有功功率、无功功率、功率因数的计算公式，请详细说明下。（变压器为单相变压器） 另外无功功率的降低会使有功功率也降低么？反之无功功率的升高也会使有功功率升高么？ 答：有功功率=I*U*cosφ即额定电压乘额定电流再乘功率因数 单位为瓦或千瓦 无功功率=I*U*sinφ,单位为乏或千乏. I*U 为容量,单位为伏安或千伏安. 无功功率降低或升高时,有功功率不变.但无功功率降低时,电流要降低,线路损耗降低,反之,线路损耗要升高. 4、什么叫无功功率？为什么叫无功？无功是什么意思？
三相电总功率计算公式解读
三相电总功率计算公式解读 三相电功率计算公式包括三种功率，有功功率P、无功功率Q和视在功率S。对于对称负载来说，三种功率计算公式均比较简单，相对测量也比较简单，也只需测量一路电量信号即可。 对于要求精度较高的场合，我必须采用两表法或者三表法来测量三相功率。 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 三种功率和功率因素cos是一个直角功率三角形关系：两个直角边是有功功率、无功功率，斜边是视在功率。 有功功率平方+无功功率平方=视在功率平方。三相负荷中，任何时候这三种功率总是同时存在：视在功率S=1.732UI 有功功率P=1.732UIcos 无功功率Q=1.732UIsin 功率因数cos=P/S sin=Q/S 如供电电压是交流三相电，每相电压为220V， 已知电机额定电压为380V，额定电流为15A，请问，： 1、当三相异步电机在星形启动时，电功率计算公式是否为：根号3*U*I*功率因数，U是380V还是220V？ 2、当三相异步电机在角形运转时，电功率计算公式是否为：根号3*U*I*功率因数，U是380V还是220V？ 1》供电电压是交流三相电，每相电压为220V，电机额定电压为380V，额定电流为15A （应该是15KW△接的），可将电机改为Y接以适应三相220V运行，其计算公式U＝220V，电压低了，电流大了，功率保持不变。 2》当三相电压为380V时，三相异步电机在原有接法中不论Y接还是△接，其计算公式U＝380V。 3》当三相电压为380V时，三相异步电机原为△接法改为Y接法时，因其绕组原来是承受380V的，改Y接法后其绕组能承受380V电压的根号3倍（即3801.732660V），绕组
简论无功功率及无功补偿配置
简论无功功率及无功补偿配置 摘要交流电力系统可以看成是有功电源负荷和无功电源负荷两个并存且不可分割的电力系统。如果说交流系统运行的目的是传输和消费电能，那么无功系统运行就是为此目的而不可缺少的手段。使用无功系统不仅使交流电电压维持稳定，确保电网供电系统工作的稳定性及可靠性，并降低电网在传送电量过程中的能量损失。 【关键词】电力系统无功功率无功补偿配置 当前能够对能源进行有效利用并便于传输的供电系统基本上都是交流电形式，即其电压和电流变化在时间轴上的变化规律是按照正弦周期性变化。 电流及电压值随时间轴按正弦方式作周期变化的交流电力系统，是当今有效利用能源、方便传输能量、灵活使用能量的有利工具。相比于直流供电形式，交流系统电源主要以两种方式向负载供应电功率：有功功率及无功功率，有功功率即实现将电能转为其他用途的功率(如光能、机械能等)，而无功功率则主要在电网线路内部用于电、磁场之间的转化，以及在一些特殊电器件中形成并保持磁场。在正常情况下电力系统中的无功功率是由异步电动机、电力变压器，电弧炉和线路无功损耗以及串并联电抗器等无功负荷产生的，其中电机、变压器在电网中所占的无功功率比例是最高的，有些甚至占全厂负荷载重的80%之上。若此时电网供给的无功功率不能满足其负载需求，则无功电源及其负载保持低电压平衡。由于电力系统运行电压水平低，会给电力系统带来一系列危害，表现在以下四个方面： 1 设备出力不足 线路及变压器装置允许的通过容量减少，由于并联电容器与之电压有平方关系，故其也减少出力，进而造成无功功率更少，导致发电机出力不足，电压降低幅度在10%到15%，有功、无功功率出力降低约为10%到15%。 2 设备损坏 由于电压低，用户电动机出力降低。如果电压降低20%，电动机转矩减少36%，电流增加约为20~25%，设备温度升高12~15%。若电压降低，则无法带动电机轴正常运转，造成其堵转，绕组形成过电流，因发热过多而烧坏设备。 3 电力系统损耗增加 线路、变压器有功损耗和无功损耗增加。如果线路电压平均降低15%，线路损耗增加大约32%。 4 电力系统稳定度降低 若电网系统的无功功率不足时，则发电机无功出力将被迫增大，同时受端系统的电压值降低。若送电线路突发故障时，电源供给的无功功率更小，则受端系统的电压降低幅度更大，若电压降到低于额定值的70%或更多，则可能会造成电压崩溃，进而造成断电。 由于无功不足带来的危害极大，需要用无功补偿设备补偿系统中无功功率的不足，以维持整个系统的无功平衡和稳定。电容器、调相机和静止无功补偿器是
无功功率的产生、作用与影响
无功功率的产生、作用与影响 在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。 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(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，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。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 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。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。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，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。 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，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。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢? 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)降低输、变电设备的供电能力。 (3)造成线路电压损失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置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。
单相三相交流电路功率计算公式
单相、三相交流电路功率计算公式
相电压：三相电源中星型负载两端的电压称相电压。用UA、UB、UC 表示。 相电流：三相电源中流过每相负载的电流为相电流，用IAB、IBC、ICA 表示。 线电压：三相电源中，任意两根导线之间的电压为线电压，用UAB、UBC、UCA 表示。线电流：从电源引出的三根导线中的电流为线电流，用IA、IB、IC 表示。 如果是三相三线制，电压电流均采用两个互感器，按V/v接法，测量结果为线电压和线电流； 如果是三相四线制： 1、电压可采用V/v接法，电流必须采用Y/y接法，测量结果为线电压和线电流，线电流也等于相电流。 2、电压和电流均采用Y/y接法，测量结果为相电压和相电流，相电流也等于线电流。Y/y接法时，电压互感器一次接在火线及零线之间，每个电压互感器二次输出接一个独立仪表。 每根火线穿过一个电流互感器，每个电流互感器二次输出接一个独立仪表。
电压V/v接法时，电压互感器一次接在火线之间，二次分别连接一个电压表，如需测量 另一个线电压，可将两个互感器的二次输出的n端连接在一起，a、b端连接第三个电压 表。 电流V/v接法时，两根火线分别穿过一个电流互感器，每个互感器的二次分 别接一个电流表，如需测量第三个线电流，可将两个的s2端连接在一起，与 两个互感器的s1端一起共三个端子，另外，将三个电流表的负端连在一起， 其它三个端子分别与上述三个端子连接在一起。 三相电流计算公式 I=P/(U*1.732)所以1000W的线电流应该是1.519A。 功率固定的情况下，电流的大小受电压的影响，电压越高，电流就越小，公式是I=P/U当电压等于220V时，电流是4.545A，电压等于380V时，电流是2.63A，以上说的是指的单相的情况。380V三相的时候，公式是I=P/(U*1.732)，电流大小是1.519A 三相电机的电流计算I=P/(1.732*380*0.75)式中：P是三相功率(1.732是根号3)380是三相线电压(I是三相线
谐波和无功功率(王兆安)
12 第2章 谐波和无功功率 本章首先介绍谐波的一些基本概念及谐波分析方法，并讨论在非正弦电路中的无功功率、功率因数等基本概念。这些概念及分析方法是以后各章的基础。本章对谐波和无功功率的产生及其危害也作简要的介绍，这些内容可使读者对谐波抑制和无功补偿的必要性有更深刻的认识。 2.1 谐波和谐波分析 2.1.1 谐波的基本概念[23] 在供用电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流呈正弦波形。正弦波电压可表示为： u t U t ()s i n () =+2ωα (2-1) 式中 U ——电压有效值； α——初相角； ω——角频率，ω=2πf =2π/T f ——频率； T ——周期。 正弦波电压施加在线性无源元件电阻、电感和电容上，其电流和电压分别为比例、积分和微分关系，仍为同频率的正弦波。但当正弦波电压施加在非线性电路上时，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。当然，非正弦电压施加在线性电路上时，电流也是非正弦波。对于周期为T =2π/ω的非正弦电压u (ωt )，一般满足狄里赫利条件，可分解为如下形式的傅里叶级数 u t a a n t b n t n n n ()(c o s s i n )ωωω =++=∞∑01 (2-2)
13 式中 a u td t 00212=?π ωωπ()() a ut n t dt n =?102π ωωωπ()c o s () b ut n t d t n =?10 2πωωωπ()s i n () n =1, 2, 3…… 或 ut a c n t n n n ()s i n ()ωω?=++=∞ ∑01 (2-3) 式中，c n 、?n 和a n 、b n 的关系为 c a b n n n =+22 ?n n n a r c t g ab =(/) a c n n n =s i n ? b c n n n =c o s ? 在式(2-2)或(2-3)的傅里叶级数中，频率与工频相同的分量称为基波，频率为基波频率大于1整数倍的分量称为谐波，谐波次数为谐波频率和基波频率的整数比。以上公式及定义均以非正弦电压为例，对于非正弦电流的情况也完全适用，把式中u (ωt )转成i (ωt )即可。 n 次谐波电压含有率以HRU n （harmonic ratio ）表示， H R U U U n n =?1 100(%) (2-4) 式中 U n ——第n 次谐波电压有效值（方均根值）； U 1——基波电压有效值。 n 次谐波电流含有率以HRI n 表示， H R I I I n n =?1 100(%) (2-5) 式中 I n ——第n 次谐波电流有效值；
无功功率到底是什么,怎么处理
无功功率到底是什么,怎么处理 无功功率是指当由电流施加在交流电压上的电流导致电流流向前或后施加的交流电压时。反应装置将存储一些能量作为电压应用，他们将在正弦波之后返回该能量...想想一个弹簧...你把电力放入弹簧，然后当你减少或消除力量作为电压，弹簧将弹回来返回放入其中的能量...无能量被吸收，无功负载返回到之后的能量。 如果用直流电压为电容充电，则在直流电压连接断开后，将灯放在该电容器上，这样会使灯点亮，因为它返回存储的能量。 以同样的方式，如果将电压连接到诸如电机的电感器，则可以减小或去除电压，电感器会随着磁场的衰减而反弹。 因此，“无功功率”是一种解释电流在无功负载下的运行方式，相对于应用的交流电压...进一步了解变得更加复杂，可以更好地解释为更具体和直接的问题。 “反应动力”...让我们清除一个常见的误解，发电机和电网供应商，不提供无功功率...电源是电压和电流。 电力公司为您提供交流电压。 你用这种电压做什么取决于你和你的设备。 如果您在该电压上放置一个小（高欧姆值）电阻，则将绘制一个小电流。 如果在该电压上放置一个较大的（低欧姆值）电阻，则会产生较大的电流。 类似地，您的设备控制电流，而不是供应商...如果您的设备是纯电阻，则电流将与施加的电压同相...但是如果连接电感负载，如电机，则当前周期将落后于施加的电压...这意味着电流交流波形将比电压上升更快，因此总线也将比电压上升更晚。这意味着一定量的功率将被负载的反应部分吸收，但是后续的功率将在周期后返回...所以平均而言，没有无功功率被消耗...像吸收压缩春天在部分循环过程中，再次回到系统的另一部分循环，就像一个弹簧推回。 在电机中，电力的无功部分产生一个磁场，然后在所施加的交流电压通过其周期的同时，相反方向崩溃和改造。正是这个磁场提供两个不同部分之间的机械力，导致电机旋转...只有真正的电力消耗，如在电机做机械工作...有些真正的电力作为热量，在各种低效率的损失中丧失。 假定在交流电源上连接一个纯电感负载，我们将看到，功率波具有产生它的电压波的双倍频率。换句话说，我们可以看到，当电压波完成一个半周期时，功率波将完成一个完整的周期。根据定义，这种功率被称为无功功率。 我们可以看到，电压消耗的这个功率（无功）在电压波的任何半周期都为零。在物理上，功率在四分之一周期内被吸收在电感器中，并在电压波的另外四分之一周期内回馈给电源现在这种电力交换的效果如何？我们无法使用源（发生器），因为此电源交换与当前流相关联。如果感性负载值使得它从源中获取满载电流，则无法将其进一步加载用于任何有用的目的。有用的目的是将电力传送到电路中连接的任何电阻器。我们无法使用实际功率的原因是因为去往和来自电感器的功率波。 现在如果我们可以通过某种方式取消这个功率流（称为无功功率），那么我们可以加载源越来越多。如果我们完全取消这个无功潮流，那么我们可以利用源功率来实际负载。现在电容器是另一个组件，其功能与电感器的功能完全相同，功率波是供电频率的两倍，但是略有差异。功率波流与电感功率流的方向相反，从而消除了电感产生的无功潮流。 现在我们可以指出，在四分之一周期内，电感消耗无功功率，在相同的四分之一周期内，电容器反馈无功功率。自然地，电感器可以被认为是消耗来自电源的无功功率，并且电容器同时返回（或产生）。通过适当地选择电容器的值，我们可以在相同的时间段向电感器消耗
无功补偿计算公式
1、无功补偿需求量计算公式： 补偿前：有功功率：P 1= S 1 *COS 1 ? 有功功率：Q 1= S 1 *SIN 1 ? 补偿后：有功功率不变，功率因数提升至COS 2 ?， 则补偿后视在功率为：S 2= P 1 /COS 2 ?= S 1 *COS 1 ?/COS 2 ? 补偿后的无功功率为：Q 2= S 2 *SIN 2 ? = S 1 *COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ? 补偿前后的无功差值即为补偿容量，则需求的补偿容量为： Q=Q 1- Q 2 = S 1*( SIN 1 ?-COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ?) = S 1*COS 1 ?*(1 1 1 2 - ? COS —1 1 2 2 - ? COS ) 其中：S 1-----补偿前视在功率；P 1 -----补偿前有功功率 Q 1-----补偿前无功功率；COS 1 ?-----补偿前功率因数 S 2-----补偿后视在功率；P 2 -----补偿后有功功率 Q 2-----补偿后无功功率；COS 2 ?-----补偿后功率因数
2、据此公式计算，如果需要将功率因数提升至0.9，在30%无功补偿情况下，起始功率因数为： Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*30%，则： 0.3= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.749 即：当起始功率因数为0.749时，在补偿量为30%的情况下，可以将功率因数正好提升至0.9。 3、据此公式计算，如果需要将功率因数提升至0.9，在40%无功补偿情况下，起始功率因数为： Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*40%，则： 0.4= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.683 即：当起始功率因数为0.683时，在补偿量为40%的情况下，可以将功率因数正好提升至0.9。