交流電路使用視在功率、有功功率、無功功率來表征功率情況。
首先我們講解有功功率的含義,電能是通過用電設(shè)備轉(zhuǎn)化為其他能量被利用的。例如乘坐高鐵時(shí)電能被轉(zhuǎn)換為機(jī)械能;給電池充電時(shí),電能被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能;使用電燈照明時(shí)電能被轉(zhuǎn)換為熱能。
這些能量轉(zhuǎn)換的功率在一個(gè)交變周期上的平均值就是有功功率。有功功率通常用符號P來表示,它反應(yīng)的是被用電設(shè)備轉(zhuǎn)換為其他形式并消耗的功率。數(shù)值上等于電壓、電流有效值的乘積,再乘以電壓、電流相位差φ的余弦。其表達(dá)式為P=UIcosφ,單位為瓦(W)、千瓦(KW)和兆瓦(MW)。

交流電路中存在大量的電感性原件和電容性原件。電感性原件先在半個(gè)周期吸收電能,轉(zhuǎn)換為電感內(nèi)的磁場能,并在另外半個(gè)周期釋放磁場能,轉(zhuǎn)換為電能反饋給電源。
而電容性原件先在半個(gè)周期吸收電能轉(zhuǎn)換為電容內(nèi)的電場能。并在另外半個(gè)周期釋放電場能,轉(zhuǎn)換為電能反饋給電源。這兩種能量交換的功率也是隨時(shí)間變化的,其估值被稱為無功功率。
無功功率通常用符號Q來表示,反應(yīng)的是用電設(shè)備與電源周期性的進(jìn)行交換,但沒有被消耗的功率。數(shù)值上等于電壓、電流有效值的乘積,再乘以電壓電流相位差φ的正弦。其表達(dá)式為Q=UIsinφ,單位為乏(var)和千乏(Kvar)。

▲視在功率數(shù)值上等于電壓與電流有效值的乘積與有功功率和無功功率在數(shù)值上,構(gòu)成直角三角形關(guān)系,通常用符號S表示。其表達(dá)式為S=UI,單位為伏安(VA)和千伏安(KVA)。根據(jù)三角函數(shù)的關(guān)系式可得S2=P2+Q2或S=√P2+Q2。

視在功率既不等于有功功率,又不等于無功功率,但它既包括有功功率,又包括無功功率。視在功率與有功功率、無功功率的關(guān)系見下圖所示。

圖中φ為功率因數(shù)角,也就是電壓與電流向量的夾腳。
通常我們把電氣設(shè)備的是在功率稱為容量。如果交流電路中存在電感性原件或電容性原件,電源提供的一部分功率就將用于這些元件的充放電,實(shí)際上得到利用功率減少了,我們將有功功率與視在功率的比值定義為功率因素。
功率因數(shù)越大,說明電源功率的利用率也高,用電設(shè)備利用電源的能力也越強(qiáng)烈,在數(shù)值上功率的速度等于電壓與電流相位差的余弦。