由于电阻是耗能元件,而电感是储能元件,因此在RL串联电路中既有有功功率,又有无功功率。
3.2.1 有功功率
在RL串联电路中,电阻是耗能元件,所以电阻消耗的功率为有功功率,即
由图3-19(b)可知,UR=Ucosφ,则
3.2.2 无功功率
在RL串联电路中,电感是储能元件,只与电源做能量的交换,所以电感所消耗的功率为无功功率,即
由图3-19(b)可知,UL=Usinφ,则
3.2.3 视在功率
视在功率定义为输出的总电流与总电压有效值的乘积,用S表示,单位为伏·安(V·A)或千伏·安(kV·A),即
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视在功率代表电源所能提供的功率。许多电气设备(如变压器)是按照一定的额定电压和额定电流来设计,所以通常用视在功率来表示设备的容量。
有功功率、无功功率与视在功率三者之间的关系也构成一个三角形,称为功率三角形,如图3-21所示,功率三角形也不是相量三角形,但与电压三角形、阻抗三角形相似。
图3-21 功率三角形
3.2.4 功率因数
由功率三角形可知,电源提供的功率不能被感性负载完全吸收。为了反映电源的利用率,我们常把有功功率与视在功率的比值称为电路的功率因数,用λ表示,即
由式(3-40)可知,在电源提供的功率为定值时,电路的功率因数越大,则电路的有功功率就越大,两者成正比,即电源所发出的电能转换为热能或机械能就越多,而电源与电感或电容之间相互交换的能量就越少,电源的利用率就越高。由式(3-37)可知,在同一电压下,要输送同一功率,功率因数越大,则线路中电流越小,即线路中的损失也越小。因此在电力工程上,力求电路的功率因数接近于1。
目前常采用以下两种方法提高电路的功率因数:
(1)提高自然功率因数,避免大马拉小车,即合理选用电动机,不要用大容量的电动机来带动小功率负载。另外,尽量不要让电动机空载。
(2)在感性负载两端并联适当的电容器。
为什么在感性负载两端并联电容器可以提高功率因数?
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