交流电源和功率损耗
只有有源电阻的电路的功率称为有源功率 P。它通常使用以下公式之一计算：
有功功率表征电流能量的不可逆（不可逆）消耗。
连锁反应 交流电 造成不可恢复的能量损失的原因比直流电路多得多。这些原因如下：
1、通过电流加热导线……对于直流电，加热几乎是唯一的能量损失形式。而对于与直流电相同值的交流电，由于表面效应导致导线电阻增加，加热导线的能量损失更大。越高 当前频率, 影响越大 表面效应 并且加热导线的损失更大。
2. 产生涡流的损耗，也称为傅科电流……这些电流是在交流电产生的磁场中在所有金属体中感应产生的。从行动 涡流 金属体升温。在钢芯中可以观察到特别显着的涡流损耗。产生涡流的能量损失随着频率的增加而增加。
涡流 - 在大块核心中，b - 在层状核心中
3. 磁滞损失... 在交变磁场的影响下，铁磁芯被重新磁化。在这种情况下，发生芯颗粒的相互摩擦，结果芯变热。随着频率的增加，损失从 磁滞 在成长。
4. 固体或液体电介质的损耗......在这种电介质中，交变电场导致 分子的极化，也就是说，电荷出现在分子的相对两侧，大小相等但符号不同。极化分子在场的作用下发生旋转并相互摩擦。因此，电介质会升温。随着频率的增加，其损耗增加。
5. 绝缘漏电损耗…使用的绝缘物质不是理想的电介质，在其中观察到漏电。换句话说，绝缘电阻虽然很高，但不等于无穷大。这种损耗也存在于直流电中。在高压下，电荷甚至可能流入电线周围的空气中。
6. 电磁波辐射造成的损耗……任何交流电缆 发射电磁波，并且随着频率的增加，发射波的能量急剧增加（与频率的平方成正比）。电磁波不可逆地离开导体，因此发射波的能量消耗相当于一些有功电阻的损耗。在无线电发射机天线中，这种类型的损耗是有用的能量损耗。
7. 电力传输到其他电路的损耗......结果 电磁感应现象 一些交流电从一个电路传输到附近的另一个电路。在某些情况下，例如在变压器中，这种能量传输是有益的。
交流电路的有源电阻考虑了所有列出的不可恢复能量损失类型......对于串联电路，您可以将有源电阻定义为有功功率的比率，所有损失的强度与当前：
因此，对于给定的电流，电路的有功电阻越大，有功功率越大，即总能量损失越大。
带有感性电阻的电路部分中的功率称为无功功率Q……它表征无功能量，即没有被不可挽回地消耗掉，而只是暂时储存在磁场中的能量。为了区别于有功功率，无功功率的计量单位不是瓦特，而是无功伏安（var或var）……在这方面，它以前被称为无水的。
无功功率由以下公式之一确定：
其中 UL 为感性电阻 xL 部分的电压； I 是本节中的电流。
对于有源和感性电阻的串联电路，引入总功率S的概念...它由总电路电压U与电流I的乘积决定，用伏安（VA或VA）表示
有源电阻部分的功率由上述公式之一或公式计算：
其中 φ 是电压 U 和电流 I 之间的相位角。
cosφ的系数就是功率因数……常被称为 «余弦 phi»... 功率因数显示总功率中有多少是有功功率：
cosφ 的值可以在零到 1 之间变化，具体取决于有功电阻和无功电阻之间的比率。如果电路中只有一个 反应性, 那么 φ = 90°, cosφ = 0, P = 0 并且电路中的功率是纯无功的。如果只有有源电阻，则φ=0，cosφ=1，P=S，即电路中所有的功率都是纯有源的。
cosφ 越低，有功功率占视在功率的份额越小，无功功率越高。但是电流的功，即它的能量转换成某种其他类型的能量，仅以有功功率为特征。无功功率表征在发电机和电路的无功部分之间波动的能量。
对于电网来说，它是无用的，甚至是有害的。应该注意的是，在无线电工程中，无功功率在许多情况下是必要且有用的。例如，在无线电工程中广泛使用并用于产生电振荡的振荡电路中，这些振荡的强度几乎是纯反应性的。
矢量图显示了改变 cosφ 如何在功率不变的情况下改变接收器电流 I。
恒定功率和各种功率因数下接收器电流的矢量图
可以看出，功率因数 cosφ 是交流 EMF 发电机产生的总功率利用程度的重要指标......需要特别注意的是，在 cosφ <1 时，发电机必须创造其乘积大于有功功率的电压和电流。例如，如果电网中的有功功率为 1000 kW 且 cosφ = 0.8，则视在功率将等于：
假设在这种情况下，有功功率是在 100 kV 的电压和 10 A 的电流下获得的。但是，发电机必须产生 125 kV 的电压才能使视在功率为
很明显，使用发电机产生更高的电压是不利的，此外，在更高的电压下，有必要提高电线的绝缘性以避免增加泄漏或发生损坏。这将导致电网价格上涨。
由于存在无功功率而需要增加发电机电压是具有有源和无功电阻的串联电路的特征。如果存在具有有源和无功分支的并联电路，则发电机必须产生比单个有源电阻所需的电流更多的电流。换句话说，发电机加载了额外的无功电流。
例如，对于上述值 P = 1000 kW，cosφ = 0.8 和 S = 1250 kVA，当并联连接时，发电机在 100 kV 电压下应提供的电流不是 10 A，而是 12.5 A .在这种情况下，不仅发电机必须设计成更大的电流，传输该电流的电线也必须采用更粗的电线，这也会增加每条线路的成本。如果在发电机的线路和绕组处有专为 10 A 电流设计的电线，那么很明显 12.5 A 的电流会导致这些电线发热增加。
因此，虽然额外的 无功电流 将无功能量从发电机转移到无功负载，反之亦然，但由于电线的有源电阻而造成不必要的能量损失。
在现有的电网中，具有无功电阻的部分可以与具有有源电阻的部分串联和并联连接。因此，发电机必须开发更高的电压和更高的电流，以产生除了有用的有功功率之外的无功功率。
综上所述，电气化的重要性可见一斑 增加 cosφ 值…它的减少是由于电网中包含无功负载引起的。例如，空转或未满载的电动机或变压器会产生显着的电抗负载，因为它们具有相对较高的绕组电感。要增加 cosφ，重要的是电机和变压器要满负荷运行。它存在 增加cosφ的几种方法.
总之，我们注意到所有三种力量都通过以下关系相互关联：
即视在功率不是有功功率和无功功率的算术和。习惯上说S次方是P次方和Q次方的几何和。
也可以看看： 电气工程中的电抗