視在功率功率因數(shù)

在正弦交流電路中，有功功率一般小于視在功率，也就是說視在功率上打一個(gè)折扣才能等于平均功率，這個(gè)折扣就是Cosφ，稱為功率因數(shù)（power factor），用 PF表示 。

由于是單口網(wǎng)絡(luò)端鈕電壓與電流間的相位差角，故φ往往稱之為功率因數(shù)角。

視在功率在電工技術(shù)中是指將單口網(wǎng)絡(luò)端鈕電壓和電流有效值的乘積。只有單口網(wǎng)絡(luò)完全由電阻混聯(lián)而成時(shí)，視在功率才等于平均功率，否則，視在功率總是大于平均功率，也就是說，視在功率不是單口網(wǎng)絡(luò)實(shí)際所消耗的功率。為以示區(qū)別，視在功率不用瓦特（W）為單位，而用伏安（VA）或千伏安（kVA）為單位 。

kVA是設(shè)備的輸出容量，單位是VA或kVA。

既是該設(shè)備的視在功率S,三相視在功率計(jì)算公式為S=3Up×Ip，單位是：VA或kVA。此處Up與Ip是單相的相電壓與相電流。一般運(yùn)算中，視在功率的計(jì)算采用線電壓線電流來計(jì)算，公式為

三相電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別為：

Pa=Ua×Ia×COSΦa

Pb=Ub×Ib×COSΦb

Pc=Uc×Ic×COSΦc

三相有功功率為：P=Pa Pb Pc=Ua×Ia×COSΦa Ub×Ib×COSΦb Uc×Ic×COSΦc

三相負(fù)載對(duì)稱時(shí)：P=3U×I×COSΦ單位是W或kW

交流純電阻電路的功率計(jì)算如下：電阻消耗的功率在任一瞬時(shí)都是正值，即在任一時(shí)刻都向電源吸取電能，一周期內(nèi)瞬時(shí)的平均值稱為平均功率，又稱有功功率，用P表示，單位為W，它等于電壓的有效值和電流的有效值的乘積即：P=UI=I^2×R=U^2/R。

實(shí)例：

1）假設(shè)已知純電阻型電器的電壓是220V，電流是0.5A，求用電器的功率？應(yīng)用公式：P=UI，220V×0.5A=110W。答：用電器的功率是：110W。

2）假設(shè)已知三相高壓電力變壓器的視在功率是：800kVA，求此變壓器可承載多大負(fù)載？kVA×COSΦ=800kVA×0.8=640kW。答：三相高壓電力變壓器的視在功率是800kVA時(shí)可承載640kW的用電負(fù)載 。

由于視在功率等于網(wǎng)絡(luò)端鈕處電流、電壓有效值的乘積，而有效值能客觀地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此這兩個(gè)量的乘積反映了為確保網(wǎng)絡(luò)能正常工作，外電路需傳給網(wǎng)絡(luò)的能量或該網(wǎng)絡(luò)的容量。

由于網(wǎng)絡(luò)中既存在電阻這樣的耗能元件，又存在電感、電容這樣的儲(chǔ)能元件，所以，外電路必須提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同時(shí)應(yīng)有一部分能量被貯存在電感、電容等元件中。這就是視在功率大于平均功率的原因。只有這樣網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備才能正常工作。若按平均功率給網(wǎng)絡(luò)提供電能是不能保證其正常工作的。

因此，在實(shí)際中，通常是用額定電壓和額定電流來設(shè)計(jì)和使用用電設(shè)備的，用視在功率來標(biāo)示它的容量。

另外，由于電感、電容等元件在一段時(shí)間之內(nèi)儲(chǔ)存的能量將分別在其它時(shí)間段內(nèi)釋放掉，這部分能量可能會(huì)被電阻所吸收，也可能會(huì)提供給外電路。所以，我們看到單口網(wǎng)絡(luò)的瞬時(shí)功率有時(shí)為正有時(shí)為負(fù)。

在交流電路中，我們將正弦交流電電路中電壓有效值與電流有效值的乘積稱為視在功率，即S=UI視在功率不表示交流電路實(shí)際消耗的功率，只表示電路可能提供的最大功率或電路可能消耗的最大有功功率。

在整個(gè)RLC串聯(lián)電路中吸收的瞬時(shí)功率為;P=Pr Pc Pl

=RI平方[1 cos(2wt)]-(wl-1/wc)I平方sin(2wt)

它是一個(gè)頻率為正弦電流或電壓頻率2倍的非正弦周期量。第一項(xiàng)始終是大于或等于零。是瞬時(shí)功率的不可逆部分，為電路所吸收的功率，不再返回外部電路。第二項(xiàng)表明，電感和電容的瞬時(shí)功率反相，在能量交換過程中，彼此互補(bǔ)，電感吸收或釋放能量時(shí)。恰好是電容釋放或吸收能量。彼此互補(bǔ)后的不足部分由外部電路補(bǔ)充，可通過一端口的U.I 從如下幾個(gè)方面反映正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率狀態(tài)。

1、有功功率P P=U（eff）I（eff）cosφ 或,表示實(shí)際吸收的功率。單位用瓦特表示。

2、無功功率Q Q=U（eff）I（eff）sinφ此能量在往復(fù)交換的過程中，沒有消耗掉。單位用kvar表示。

3、視在功率S S=U（eff）I（eff）。

4、φ稱為功率因數(shù)角。電壓與電流之間的相位差。

我們以日常生活常見的電動(dòng)機(jī)為例，電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用于電梯、電風(fēng)扇、剃須刀等各種民用場(chǎng)合，電動(dòng)機(jī)是用電能做功轉(zhuǎn)化成動(dòng)能的設(shè)備，它的額定功率，銘牌上都有標(biāo)識(shí)，如圖1：電動(dòng)機(jī)銘牌所示。

這臺(tái)電動(dòng)機(jī)額定功率4000W，額定電流20.8A，額定電壓220V。這樣：額定電壓×額定電流=220 V*20.8 A=4576 VA。

這里4576是大于4000的，額定功率只相當(dāng)于額定電壓和額定電流的乘積的87.4%，由此我們會(huì)產(chǎn)生疑問，這兩個(gè)都是功率，怎么會(huì)不一樣呢？它們之間有什么樣的關(guān)系？

其實(shí)，這里的4576VA，就是電動(dòng)機(jī)看上去的額定功率，即額定的視在功率，比電動(dòng)機(jī)額定功率數(shù)值要大，而標(biāo)識(shí)里的4KW的額定功率，是額定的有功功率，是用來標(biāo)識(shí)電動(dòng)機(jī)實(shí)際能轉(zhuǎn)換的電功率。

視在功率為什么會(huì)比實(shí)際的額定有功功率要大呢？原因在于，電動(dòng)機(jī)內(nèi)不僅僅存在電阻這樣的耗能元件，又存在電感、電容這樣的儲(chǔ)能元件（如本例中為電容電動(dòng)機(jī)）。所以，外電路在提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率之外，同時(shí)還應(yīng)有一部分能量被貯存在電感、電容等元件中，這就是視在功率大于有功功率的原因。只有這樣電動(dòng)機(jī)設(shè)備才能正常工作。

由此可見，在正弦交流電路中，有功功率P一般小于視在功率S，也就是說視在功率上打一個(gè)折扣才能等于有功功率，這個(gè)折扣就是Cosφ，稱為功率因數(shù)（Power Factor），用 Cosφ表示。即：

P = S *Cosφ

視在功率S，它是衡量一個(gè)用電設(shè)備對(duì)上級(jí)供電設(shè)備的供電功率需求，也就是說為確保網(wǎng)絡(luò)能正常工作，外電路需傳給該設(shè)備的能量。它不表示交流電路實(shí)際消耗的功率，只表示電路可能提供的最大功率或電路可能消耗的最大有功功率 。

輸入視在功率與額定功率之比(標(biāo)幺值)。是表達(dá)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的指標(biāo)之一。