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功率因数怎样核算?功率因数核算公式

2017-07-20 11:42分类:电工考证知识 阅读:

 

功率因数怎样核算?功率因数核算公式
自从沟通电机取得运用至今日,功率因数和位移因数在许多场合被稠浊。许多人都把功率因数误以为即是cosφ,并用cosφ作为功率因数符号。并以此为根底,得出有功功率P、无功功率Q和视在功率S之间的直角三角形联络。即:
  P=S*cosφ (1)
  Q=S*sinφ (2)
  S2=P2+Q2 (3)
  功率因数(Power Factor,缩写为PF)标明有功功率与视在功率的比值,常用λ标明,功率因数核算公式如下:
  λ=P/S
  视在功率界说为电压有用值U与电流有用值I的乘积,用S标明,根柢单位为VA,即S=UI。视在功率也称表观功率。
  视在功率核算公式如下:
  S=UI (4)
  有功功率界说为瞬时功率在一个周期内的积分的均匀值,用P标明,根柢单位为W,假定沟通电周期为T,电压、电流的瞬时值表达式别离为u(t)、i(t),有功功率核算公式如下:
  

(5)
  有功功率也称均匀功率。
  上述视在功率核算公式(4)和有功功率核算公式(5)在任何情况下均能树立。
1正弦电路功率因数符号和功率因数核算公式
  在正弦稳态电路中,依据有功功率核算公式(5),可以推导出下述简化的有功功率核算公式:
  P=UIcosφ。 (6)
  φ为正弦电压、电流的相位差。
  将视在功率核算公式(4)代入正弦电路有功功率核算公式(6),可得到这篇文章开端时提出的式(1)。
  式(1)只需在正弦稳态电路中才调树立。即:在正弦稳态电路中,功率因数数值上等于位移因数cosφ。由于正弦电路是沟通电路的根底,且电网的电压波形为正弦波,前期大有些用电器为线性负载,电流波形也是正弦波。因而,咱们习气了用cosφ作为功率因数符号。
2非正弦电路功率因数符号和功率因数核算公式
  跟着电力电子技术的翻开变频器、整流器等非线性设备得到广泛的运用,非线性设备的特征是,即使选用正弦电压供电,其电流也不是正弦波。别的,电网谐波污染日益严峻,电网电压的非正弦性(波形畸变率)日益严峻。
  只需电压和电流两者中有一个或一个以上为非正弦波,式(1)就不再树立,功率因数符号也就不能用cosφ标明。
  依据傅里叶改换理论,非正弦沟通电量可以分化为基触及频率为基波频率整数倍的谐波的线性组合。而有功功率P就等于基触及各次谐波彼此作用的有功功率之和。
  依据三角函数正交性理论,纷歧样频率的正弦波彼此作用,不发作有功功率。
  因而,通用有功功率核算公式(5)可以用下述办法标明:
  

(7)
  式中,n=0、1、2...
  U0、I0标明直流重量,U1、I1标明电压、电流基波有用值。P0标明直流功率,P1标明基波有功功率。
  Un、In标明n次谐波电压谐和波电流的有用值,Pn标明n次谐波电压与n次谐波电流作用下的n次谐波有功功率。
  φ0=90°,φ1标明基波电压与基波电流的相位差,φn标明n次谐波电压与n次谐波电流的相位差,
  cosφ1称为基波功率因数或位移因数。
  相似的,视在功率标明为:
  

(8)
  由有功功率核算公式(7)和视在功率核算公式(8)可得适用非正弦电路的下述功率因数核算公式:
  

(9)
  虽然非正弦电路中,cosφ现已不再等于功率因数,可是,由于长时刻以来咱们习气了用cosφ作为功率因数符号。因而,在某些分外的非正弦电路中,功率因数的表达办法仍选用相似的办法标明。
特例1:
  电网供电的非线性设备,对于精度恳求不高的场合,可以为电网电压为正弦波。由于对错线性设备,其电流为非正弦波。
  依据三角函数正交理论,有功功率核算公式如下:
  P=∑Pn=P1=U1I1cosφ1=UI1cosφ1
  功率因数核算公式可简化为:
  λ=P/S=(I1/I)cosφ1 (10)
  I1/I为电流畸变因数。即功率因数受位移因数和电流畸变因数两有些的影响。
特例2:
  PWM变频器供电的电机的供电电压为非正弦波,电流挨近正弦波。对于精度恳求不高的场合,可以以为电流为正弦波。
  与特例1相似,变频器输出功率因数核算公式可简化为:
  λ=P/S=(U1/U)cosφ1 (11)

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