視在功率

視在功率在電工技術中是指將單口網絡端鈕電壓和電流有效值的乘積。只有單口網絡完全由電阻混聯而成時，視在功率才等於平均功率，否則，視在功率總是大於平均功率，也就是説，視在功率不是單口網絡實際所消耗的功率。為以示區別，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 ^[2]  。

在正弦交流電路中，有功功率一般小於視在功率，也就是説視在功率上打一個折扣才能等於平均功率，這個折扣就是Cosφ，稱為功率因數（power factor），用 PF表示 ^[3]  。

由於是單口網絡端鈕電壓與電流間的相位差角，故φ往往稱之為功率因數角。

kVA是設備的輸出容量，單位是VA或kVA。

既是該設備的視在功率S,三相視在功率計算公式為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。一般運算中，視在功率的計算採用線電壓線電流來計算，公式為

，式中U，I分別是線電壓與線電流 ^[3]  。

三相電路的有功功率等於各相功率之和。

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

三相負載對稱時：P=3U×I×COSΦ單位是W或kW

交流純電阻電路的功率計算如下：電阻消耗的功率在任一瞬時都是正值，即在任一時刻都向電源吸取電能，一週期內瞬時的平均值稱為平均功率，又稱有功功率，用P表示，單位為W，它等於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。

實例：

1）假設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？應用公式：P=UI，220V×0.5A=110W。答：用電器的功率是：110W。

2）假設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時可承載640kW的用電負載 。

由於視在功率等於網絡端鈕處電流、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，因此這兩個量的乘積反映了為確保網絡能正常工作，外電路需傳給網絡的能量或該網絡的容量。

由於網絡中既存在電阻這樣的耗能元件，又存在電感、電容這樣的儲能元件，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，同時應有一部分能量被貯存在電感、電容等元件中。這就是視在功率大於平均功率的原因。只有這樣網絡或設備才能正常工作。若按平均功率給網絡提供電能是不能保證其正常工作的。

因此，在實際中，通常是用額定電壓和額定電流來設計和使用用電設備的，用視在功率來標示它的容量。

另外，由於電感、電容等元件在一段時間之內儲存的能量將分別在其它時間段內釋放掉，這部分能量可能會被電阻所吸收，也可能會提供給外電路。所以，我們看到單口網絡的瞬時功率有時為正有時為負。

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RLC串聯電路中吸收的瞬時功率為;P=Pr+Pc+Pl

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

它是一個頻率為正弦電流或電壓頻率2倍的非正弦週期量。第一項始終是大於或等於零。是瞬時功率的不可逆部分，為電路所吸收的功率，不再返回外部電路。第二項表明，電感和電容的瞬時功率反相，在能量交換過程中，彼此互補，電感吸收或釋放能量時。恰好是電容釋放或吸收能量。彼此互補後的不足部分由外部電路補充，可通過一端口的U.I 從如下幾個方面反映正弦穩態電路的功率狀態。

1、有功功率P P=U（eff）I（eff）cosφ 或,表示實際吸收的功率。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稱為功率因數角。電壓與電流之間的相位差。

我們以日常生活常見的電動機為例，電動機廣泛應用於電梯、電風扇、剃鬚刀等各種民用場合，電動機是用電能做功轉化成動能的設備，它的額定功率，銘牌上都有標識，如圖1：電動機銘牌所示。

這台電動機額定功率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。

這裏4576是大於4000的，額定功率只相當於額定電壓和額定電流的乘積的87.4%，由此我們會產生疑問，這兩個都是功率，怎麼會不一樣呢？它們之間有什麼樣的關係？

其實，這裏的4576VA，就是電動機看上去的額定功率，即額定的視在功率，比電動機額定功率數值要大，而標識裏的4KW的額定功率，是額定的有功功率，是用來標識電動機實際能轉換的電功率。

視在功率為什麼會比實際的額定有功功率要大呢？原因在於，電動機內不僅僅存在電阻這樣的耗能元件，又存在電感、電容這樣的儲能元件（如本例中為電容電動機）。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，同時還應有一部分能量被貯存在電感、電容等元件中，這就是視在功率大於有功功率的原因。只有這樣電動機設備才能正常工作。

由此可見，在正弦交流電路中，有功功率P一般小於視在功率S，也就是説視在功率上打一個折扣才能等於有功功率，這個折扣就是Cosφ，稱為功率因數（Power Factor），用 Cosφ表示。即：

P = S *Cosφ

視在功率S，它是衡量一個用電設備對上級供電設備的供電功率需求，也就是説為確保網絡能正常工作，外電路需傳給該設備的能量。它不表示交流電路實際消耗的功率，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 ^[4]  。