在電氣工程領域，功率是一個至關重要的概念，而有功功率、無功功率和 視在 功率更是電力系統分析與設計中的核心要素。它們不僅反映了電力設備的工作狀態，還直接影響到系統的效率與穩定性。為了更好地理解這三種功率的概念及其相互關系，我們需要從其定義出發，深入探討它們的作用、區別以及計算方法。有功功率代表了實際做功的能量轉換，無功功率則涉及能量的來回交換，而 視在 功率則是兩者結合的整體表現。通過本文，我們將逐步解析這三個概念，并通過公式與實例展示它們之間的緊密聯系，幫助讀者全面掌握這一基礎知識。

01

有功功率的概念與計算

在交流電路中，消耗于電阻元件上、且無法逆轉地轉換為其他形式能量（例如熱能、光能或機械能）的那部分功率被稱為有功功率。有功功率簡稱為“有功”，通常用符號“P”表示，其單位為瓦特（W）或千瓦（kW）。它體現了交流電源在電阻元件上做工的能力，或者說是單位時間內電能轉化為其他形式能量的數量。

實際上，有功功率是交流電在一個周期內瞬時功率的平均值，因此也被稱為平均功率。其數值大小等于瞬時功率最大值的一半，即等于電阻元件兩端電壓有效值與通過該電阻元件的電流有效值的乘積。

02

無功功率的概念與作用

無功功率是指在交流電路中，電感或電容元件與電源之間進行往復交換的那部分功率。簡稱為“無功”，通常用符號“Q”表示，其單位為乏（Var）或千乏（KVar）。

在交流電路中，凡是包含電感性或電容性元件的設備，在通電后會形成電感線圈的磁場或電容器極板間的電場。在每個交流周期的前半部分（瞬時功率為正值時），這些元件從電源吸收能量以建立磁場或電場；而在后半部分（瞬時功率為負值時），已建立的磁場或電場能量又會返回給電源。因此，在整個周期內，這種功率的平均值為零。這意味著電源與磁場或電場之間進行的是可逆的能量轉換，并不實際消耗功率。

無功功率反映了交流電路中由于電抗性元件（如純電感或純電容）的存在而發生的可逆能量轉換的最大速率。在實際應用中，對于帶有線圈和鐵芯的感性負載（例如電動機和變壓器），它們工作時用于建立磁場所需的功率即為無功功率。如果沒有無功功率，這些設備將無法建立必要的工作磁場。

03

視在 功率的概念及其與有功功率和無功功率的關系

視在功率是指交流電源能夠提供的總功率，也被稱為表現功率。其數值等于交流電路中電壓與電流的乘積。

視在功率用符號S表示，單位為伏安（VA）或千伏安（KVA）。它常被用來表示交流電源設備（例如變壓器）的容量大小。

需要明確的是，視在功率既不等同于有功功率，也不等同于無功功率，但它包含了有功功率和無功功率。能否讓視在功率為100KVA的變壓器輸出100KW的有功功率，關鍵取決于負載的功率因數。

04

功率三角形與三相電路中視在功率、有功功率及無功功率的關系

視在功率（S）、有功功率（P）及無功功率（Q）之間的關系，可以用功率三角形來表示，如下圖所示。它是一個直角三角形，兩直角邊分別為Q與P，斜邊為S。S與P之間的夾角Ф為功率因數角，它反映了該交流電路中電壓與電流之間的相位差（角）。

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。

三相負荷中，任何時候這三種功率總是同時存在：功率因數cosΦ=P/S：sinΦ=Q/S。

（1）當三相負載平衡時：對于三相對稱負載來說，不論是Y形接法還是△形接法，其功率的計算均可按下式進行：

（2）當三相負載不平衡時：分別計算各相功率，再求和。

P=P1+P2+P3=U1*I1*cosφ1+U2*I2*cosφ2+U3*I3*cosφ3

（3）如果三相電路的負載不對稱，則上述公式不能使用，這時必須用三個單相電路功率相加的方法計算三相總功率。

“功率三角形”是表示視在功率S、有功功率P和無功功率Q三者在數值上的關系，其中φ是u(t)與i(t)的相位差, 也稱功率因數角。

由功率三角形可得 ：P=Scosφ，Q=Ssinφ=Ptgφ

對于三相電路： P=√3 UIcosφ，Q=√3 UIsinφ， S=√3 UI=√（P2+Q2）

對于用電器來說，VA*功率系數=W

在電阻類器件上，VA=W它的功率系數是1

在電動機上，功率系數是0.7-0.9不到1

在發電機上，W指的應該是主動機的功率，比如說汽油機或柴油機的輸出功率，VA應該指的它的帶負載能力。帶負載能力就是代表器件的輸出電流的大小。

來源：網絡

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