[科普中国]-无功功率表

无功功率表主要用于测量系统中的无功功率参量，采用交流采样技术，能测量系统中的单相无功功率或三相无功功率，可通过面板按键设置倍率。无功功率表具有安装方便、接线简单、维护便利、工程量小、转换精度高、响应速度快、性能 稳定、现场可编程设置输入参数等特点，并且能够完成与业界不同PLC，工控计算机的组网通信。

无功功率无功功率，许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。无功功率单位为乏(Var)。

定义在电网中，由电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率，另一种是无功功率（reactive power） 。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5kW的电动机就是把5.5kW的电力转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40W的日光灯，除需40W有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80var左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它对外不做功，才被称之为"无功"。

无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。

在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。

无功功率对供、用电也产生一定的不良影响，主要表现在：

(1)降低发电机有功功率的输出。

(2)视在功率一定时，增加无功功率就要降低输、变电设备的供电能力。

(3)电网内无功功率的流动会造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。

(4)系统缺乏无功功率时就会造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。

概念理解理解无功功率的概念，假设有一辆冷藏车，冷藏车的发动机功率为180KW。但车上的冷冻柜要消耗发动机40KW的功率用来制冷。因此发动机只有140KW的剩余来拉货物。

这样大家就能看出来了，发动机功率有180KW，相当于视在功率，但用来拉货的功率只有140KW,这部分为有功功率，而另外的40KW虽然没有拉货物，但是它是为了起到冷冻作用而必须存在的，有了它才能是一辆冷藏车，这部分就是无功功率（要区分无用功和无功功率）。

功率因数在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：P=U×Icosφ，其中的φ指的是电压和电流的相位差。

在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。

影响功率因数的主要因素

(1)大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60%～70%；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。

(2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%，它的满载无功功率约为空载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。

(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。

当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。

设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。

(1)合理使用电动机；

(2)提高异步电动机的检修质量；

(3)采用同步电动机：同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小，在欠励状态时，定子绕组向电网"吸取"感性无功，在过励状态时，定子绕组向电网"送出感性"无功。因此，对于恒速长期运行的大型机构设备可以采用同步电动机作为动力。

异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是"异步电动机同步化"。

(4)合理选择配变容量，改善配变的运行方式：对负载率比较低的配变，一般采取"撤、换、并、停"等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数1。

定义无功功率表，英文为varmeter，是一种用于测量无用的功率，即损耗的功能值的仪表，是保证电力系统安全运行的重要工具之一。无功功率表有指针式和数显式两种，广泛应用于电力系统和自动化控制系统中对电量参数电功率的测量和显示。

技术参数测量项目:Q=S平方-P平方开根号

输入：AC 500Vx5A

接线方式：3Ф3w，3Ф4w．3V3A

显示方式：4 digitals．0.8”LED

工作电源：AC220V±10%/ACl00V±10%(可选)

仪表尺寸：80(H)×160(W)×124(D)mm

开口尺寸Out：150mm×75mm

仪表重量：≈600g

特点1.可通过面板上按钮任意设置显示倍率、通讯地址、波特率等，使用方便灵活。

2.可选择被测量值的变送输出，输出为4-20mA，0-5V，4-12-20mA等可选。

3.带RS-485数字接口，采用标准MODBUS-RTU协议，具备字通讯和字节通讯方式，自带上位机测试软件。

4.具有上下限报警功能和上下限报警允许设定功能，使用时可以灵活组合以实现某些控制功能。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所