2.2.3　三相電路的功率及功率因數

（1）有功功率

在交流電路中，凡是消耗在電阻元件上、功率不可逆轉換的那部分功率（如轉變為熱能、光能或機械能）稱為有功功率，簡稱“有功”，用“P”表示，單位是W（瓦）或kW（千瓦）。它反映了交流電源在電阻元件上做功的能力大小，或單位時間內轉變為其他能量形式的電能數值。實際上它是交流電在一個周期內瞬時功率的平均值，故又稱平均功率。它的大小等于瞬時功率最大值的1/2，就是等于電阻元件兩端電壓有效值與通過電阻元件中電流有效值的乘積。

在三相交流電路中，三相負載總的有功功率等于各相負載的有功功率之和，即

P=P₁+P₂+P₃

　　=U_1PI_1Pcosφ₁+ U_2PI_2Pcosφ₂+U_3PI_3Pcosφ₃

如果三相負載對稱，則

P=3U_PI_Pcosφ

上式是根據相電壓和相電流進行計算的，但在實際生活中，通常用線電壓和線電流來計算三相負載的功率。

當負載作星形連接時

U_l=U_P

I_l=I_P

當負載作三角形連接時

U_l=U_P

I_l=I_P

所以，對稱三相負載無論是作星形連接還是作三角形連接，其總的有功功率都可以用線電壓和線電流表示為

P=3UPI_Pcosφ=U_lI_l cosφ

cosφ=

（2）無功功率

無功功率是交流電路中由于電抗性元件（指純電感或純電容）的存在，而進行可逆性轉換的那部分電功率，它表達了交流電源能量與磁場或電場能量交換的最大速率。電源的能量與磁場能量或電場能量在進行著可逆的能量轉換，而并不消耗功率。無功功率簡稱“無功”，用“Q”表示。單位是var（乏）或kvar（千乏）。

三相交流電路中的無功功率，其大小為

Q=3U_PI_Psinφ=U_lI_l sinφ

實際工作中，凡是有線圈和鐵芯的感性負載，它們在工作時建立磁場所消耗的功率即為無功功率。如果沒有無功功率，電動機和變壓器就不能建立工作磁場。

（3）視在功率

交流電源所能提供的總功率，稱之為視在功率或表現功率，在數值上是交流電路中電壓與電流的乘積。視在功率用S表示，單位為V·A（伏安）或kV·A（千伏安）。

S=3U_PI_P=U_lI_l

視在功率通常用來表示交流電源設備（如變壓器）的容量大小，它既不等于有功功率，又不等于無功功率，但它既包括有功功率，又包括無功功率。例如，能否使視在功率100kV·A的變壓器輸出100kW的有功功率，主要取決于負載的功率因數。

（4）功率因數

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（φ）的余弦叫做功率因數，用符號cosφ表示，在數值上，功率因數是有功功率和視在功率的比值，即

cosφ=P/S

功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個指標。功率因數的大小與電路的負荷性質有關，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1，一般具有電感性負載的電路功率因數都小于1。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大，增加了線路供電損失，因此供電部門對用電單位的功率因數有一定的標準要求。

① 提高功率因數的意義

a.提高功率因數可以提高設備的利用率。

b.提高功率因數可以減少線路損耗。

c.提高功率因數能改善供電質量。

d.提高功率因數可以減少企業電費支出。

② 功率因數的人工補償措施　人工補償又稱無功補償，主要方法是在負載附近裝設一些能夠提供無功功率的設備，使無功功率就地得到補償，從而有效地提高功率因數。最常用的方法是采用電力電容器補償無功，即在感性負載上并聯電容器。

對于采用并聯電容器進行無功補償，按其在供電系統中安裝的位置來分，可分為集中補償、分組補償和就地補償三種。