视在功率的物理意义是什么？如何理解它？
视在功率并不是用电器实际消耗的功率，也不等于最大瞬时功率，那为什么大多数电气设备的铭牌上都标注它? 这个物理量到底有什么意义? 为什么它不守恒? 而且为什么它就等于有功和无功功率的平方和再开方呢?(“工程上常用视在功率衡量电气设备在额定电压、电流条件下最大的负荷能力或承载能力” 这句话如何理解?)
按时间排序
用这张图来表达，不知道够不够严谨。
看了几个答案都好复杂。。。我来写过通俗的吧我们知道对于交流电路中的电容和电感性元件，其电压和电流是不同相位的：在计算功率时，需要对电压和电流做内积，即把电压的同相位分量与电流相乘（有效值），这样算出的是有功功率，它是交流电路中随时间振荡变化的瞬时功率的平均值，瞬时功率的峰值等于其平均值的两倍。而对于一个纯电容或电感元件，其电压和电流相位相差四分之一周期，在一个周期内一半做正功，一半做负功，平均值为0；但是瞬时功率是周期性振荡的，并不是始终为0，因此我们仍需要考虑这一瞬时功率对电路带来的负载。更重要的是，通过在电路中增加一个可调节元件，可以控制电压和电流间的相角调节，从而将有功功率和无功功率互相转换。所能得到的最大功率即是我们所定义的视在功率，它等于电压和电流的模长直接相乘（有效值）。而有功功率和无功功率分别是电压的平行分量和垂直分量与电流相乘，根据勾股定理，它们的平方和相加便等于视在功率的平方。
视在功率的物理意义并不太强烈，它仅仅是有效电流与有效电压的乘积。如果考察能量传递等理解有功功率与无功功率的物理意义就可以了。但是要反应元器件本身耐压与载流的能力，视在功率能直观的体现出元器件的大小。在工程中，视在功率应用在变压器，电抗器，电容器等元器件上，除了标出主要电气特性外，标出的视在功率就反映了该元器件的大小，载流能力(在同一电压等级之下)
1.关于视在功率与有功功率/无功功率之间的关系我们来看下图：图1是配电网中阻性负载时的电压与电流关系，我们看到它们之间不存在相位差。图1是配电网中阻性负载时的电压与电流关系，我们看到它们之间不存在相位差。图2是实际配电网中的电压与电流关系，我们看到两者之间存在相位差，并且电流落后电压电角度。注意图2中，我们把电流I映射到横坐标上的值叫做Ip，把电流I映射到纵坐标上的值叫做Iq，并且有：,Ip又叫做阻性电流，而Iq则叫做感性电流。现在，我们把这三个电流都乘以，见图3。于是有：；；并且有：这里的Sn就是视在功率。什么意思呢？视在功率反映了系统的总容量。由于配电系统中即有阻性的有功功率，也有感性的无功功率，因此视在功率就是这两种功率的具体体现。事实上，有功功率和无功功率的平方和就等于视在功率的平方。我们由此看出，当配电系统中只有阻性负载时，有功功率就等于视在功率。因此，视在功率反映了系统最大总容量，而功率因数也即则反映了系统有功功率利用率的高低水平。2.实例分析设想我们有一台电力变压器，它的输出电压是400V，输出电流是1804A。于是这台变压器的容量是：（千伏安）如果功率因数，则根据功率三角形，我们知道，配电系统的有功功率是：（千瓦）又因为：所以配电系统的无功功率是：（千乏）我们看到，由于系统中感性负载也即电动机和变压器的存在，降低了系统电能的使用率，所以供电公司要求各个单位要用电容来补偿无功功率，使得功率因数接近1但不等于1，由此提高利用率。3.关于无功功率补偿无功补偿其实就是利用补偿电容，它的电流超前电压，由此来提高功率因数。图中左下侧和右下侧的就是执行无功功率补偿的回路。它们是利用控制器测量实际功率因数值，然后用接触器接通对应数量的补偿电容，由此提高功率因数。图中左下侧和右下侧的就是执行无功功率补偿的回路。它们是利用控制器测量实际功率因数值，然后用接触器接通对应数量的补偿电容，由此提高功率因数。无功功率的补偿十分常见。别说工厂企业，连我们生活的小区配电室内，都有无功功率补偿装置。上图是我用ACAD绘制的配电柜三维图。图中右数第二台柜体就是无功功率补偿柜。其中上数第2个回路就是测量功率因数的控制装置。上图是我用ACAD绘制的配电柜三维图。图中右数第二台柜体就是无功功率补偿柜。其中上数第2个回路就是测量功率因数的控制装置。值得注意的是：功率因数其实反映的是配电系统的规模，它是自然存在的。对于供电品质来说，最重要的有两点，其一是要有稳定的电压，其二是系统谐波尽量少。在配电网中，感性负载越重，特别是大功率的感性负载起动时，电压跌落就越严重，并且功率因数也因此会降低。如果我们设法将基本功率因数保持为常数，用电容来补偿它的降低值，则可以稳定电压。利用这个原理来工作的的无功补偿装置叫做动态无功功率补偿。动态补偿的典型应用场合是汽车制造厂。这里面的知识量很大，这个帖子不便细谈，我的介绍就到这里。================提2个小问题，不过与题主主题的关系不大：1）以上系统图中，左侧T1进线回路绿色框中有隔离开关和断路器，而右侧T2进线回路只有断路器。请问这两种进线有何区别？对断路器有何要求？会影响到无功功率的补偿吗？2）功率因数可以补偿到1吗？看到评论区有众多知友期望知道两个小问题的解答，以下就简单地说一下：问题1的回答：再次声明，这第一个问题与题主的主题关系不大。根据GB14048.3《低压开关设备和控制设备 第3部分：隔离器、隔离开关，……》，我们知道隔离开关的用途就是隔离。所谓隔离，指的是在开断状态下隔离开关必须具有明确的可视的断点。同时，隔离开关只具有有限的分断能力，它勉强能分断运行电流，但不能分断过电流（过载电流和短路电流）；隔离开关具有承受短路电流冲击的能力，因此它必须具有额定电流、额定电压、额定短时耐受电流和额定短路接通能力等四个最基本参数。前两个参数与承受运行电流和隔离耐压有关，后两个参数与承受短路电流冲击有关。如果断路器是抽出式的，那么它就具有隔离开关的性能，可以作为隔离开关使用；如果断路器是固定式的，那么它的前端上游处必须添加隔离开关。由此可见，本帖的系统图中，左边的一段进线断路器是固定式的，而右边的二段进线断路器是抽出式的。这第一个问题中，唯一与主题有点关系的是进线回路中的电流互感器。进线回路中的电流互感器一般有7只，三只用于显示三相电流，另外三只用于计量，最后一只用于采集A相电流提供给无功功率补偿控制器计算功率因数使用。问题2的回答：功率因数不可以补偿到1。我们由本帖的系统图可以看到，所谓谐振，指的是电力变压器的低压侧绕组与补偿电容之间的谐振。一旦发生谐振，会使得变压器绕组过热，补偿电容也会过热。有知友说，要补偿到1要配套许多补偿电容，这是不对的。一般来说，如果配电柜是纯粹的馈电输出，则无功功率补偿电容的容量大约等于变压器容量的1/3。例如1000kVA的变压器，无功功率补偿电容大概为330kvar。以ABB的补偿电容柜来说，一台补偿柜就具有400kvar的补偿容量。同时，在功率因数非常接近1时，由于补偿电容与变压器绕组之间属于并联谐振，它的阻抗最小，虽然电流很大，却不一定会过电压。但由于此时会有继保装置执行保护，反过来倒是加剧了过电压。总之，这里面有许多专门技术，例如电抗器抑制电容充放电电流和谐波抑制、晶闸管零电流投切、静态补偿和动态补偿等等。给大家提供一本书，书名《并联电容器装置技术及应用》，中国电力出版社出版。书中有详细介绍，可供大家参考学习。
看了大家的回答，很赞同，就是一个为了便于描述供/用电设备容量的值，不具有物理意义。从工程角度看，用电设备出厂需要标注的最通用的、重要的电气参数就两个，额定电压和额定电流。从工作角度体会。设计院在规划供配电方案时候，比如要选择容量多大的主变压器，一般是考虑下面带的用电负荷的总视在功率有多大，如果单说总电流，那么电网如果包含多级电压，就不能这么说了，如果单说有功，无功不考虑进去也是不行的，所以提视在功率就方便易懂多了。
【百科】在功率（apparent power）在电工技术中是指将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积。只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于，否则，视在功率总是大于平均功率（即），也就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。为以示区别，视在功率不用（W）为单位，而用伏安（VA）或（kVA）为单位。由于视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正常工作，需传给网络的能量或该网络的容量。因此，在实际中，通常是用额定电压和额定电流来设计和使用用电设备的，用视在功率来标示它的容量。
因为一个复杂的，日常使用的电网里面，不仅仅包含了纯电阻器件，还有无数电容性，电感性器件。对于纯电阻性器件，问题处理起来很简单，因为电阻性器件的电压和电流总是同相位的，电流多大，纯电阻上的电压就有多大可以看到两者的相位关系（绿色的 其实是R1的电压，这里R1的作用仅仅是吧电流转化为电压以便在示波器上显示）可以看到两者的相位关系（绿色的 其实是R1的电压，这里R1的作用仅仅是吧电流转化为电压以便在示波器上显示）但是电容和电感就不同了以下是电容：（你先别管有没有47uF的无极性电容。。。咱们意思一下就好。。。）（你先别管有没有47uF的无极性电容。。。咱们意思一下就好。。。）可以看到·，电压明显是要滞后电流90度的相位角的，因为电容的电压需要电流的积累，可以看到·，电压明显是要滞后电流90度的相位角的，因为电容的电压需要电流的积累，两者是积分关系而不是线性关系接下来电感上场：这个也很明显可以看出，电感两端电压明显超前电流90度相位角，这也是应为这个也很明显可以看出，电感两端电压明显超前电流90度相位角，这也是应为电感的电压是电流的导数，两者也不是线性关系如果按照焦耳同学和安培同学的电功公式：电路做工就是流经电路的电流和电压的乘积在时间上积分聪明的童鞋可能已经发现，对于纯电阻电路，W是一个正数，但是对于电容和电感，W=0 ！！！为什么会这样！！！能量都去哪儿了？！！让我悄悄地告诉你：理想的电容和电感其实是储能器件！！！在半个周期内电容和电感从电路获得能量，但是另外半个周期，又向电路释放能量，所以总的来说，理想电容和电感并没有消耗能量正是电感和电容的调皮捣蛋，所以对于一个复杂的电网，其电压相位和电流相位是不同的，在理想情况下，电网里的纯电阻元件才是能量消耗的源头，他们消耗的功率被称为有用功，而电容电感上存放的能量，被称为无用功。如果画一个复数直角坐标，规定x轴正方向为相位0度，将电网的U与I用复数矢量表示，那么任意的电网的UI之积就将是一个幅角不为零的复数矢量了，这个矢量在x轴的投影，就是有用功率，而在y轴的投影，就是无用功率，矢量本身的模（即向量长短），就是视在功率！，这也就是它就等于有功和无功功率的平方和再开方这下三者之间的逻辑关系和数学关系都清楚了吧？视在功率表明了用电器将要从电源（国家电网）获取的总功率为多少，但是并不表明这些能量我要全部用掉，有一部分能量将会以其他频率或者相位返还视在功率并不代表用电器真正消耗的功率，但是它代表了一种能量之间的交换关系，也是衡量用电器最大负荷，承受能力的指标之一值得注意的是，如果无用功过大（即UI矢量角过分接近90度），会导致用电器能量利用率底下，所回输到国家电网的杂波会扰乱原有波形，严重的情况下将导致事故，所以通常情况下会对含容或者含感电路进行处理，用电容和电感匹配用电器，使其相对电网来说是一个纯阻性器件
电路会输送有功和无功，无功多了输送有功的能力就下降了，视在功率不变。这三个功率参数满足和功率因素的正余弦关系。粗鄙的回答
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摘要: 视在功率是什么？　　在电工技术中，将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积，称为视在功率（apparent power），记为S=UI。 　　显然，只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总 ...
&&&&& 视在功率是什么？　　在技术中，将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积，称为视在功率（apparent power），记为S=UI。 　　显然，只有单口网络完全由电阻混联而成时，视在功率才等于平均功率，否则，视在功率总是大于平均功率（即有功功率），也就是说，视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。 　　为以示区别，视在功率不用瓦特（W）为单位，而用伏安（VA）或千伏安（KVA）为单位。 &&& 单相电路中，视在功率等于电压有效值与电流有效值乘积。&&& 三相电路中，视在功率等于每相的视在功率之和。&&& 若三相平衡，等于单相视在功率的三倍。&&& 若采用线电压和线电流计算，等于平均线电压与平均线电流的乘积的根号3倍。视在功率的单位是VA或kVA，表示的输出能力。&&& 视在功率乘以功率因数等于有功功率。　　由于视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。 　　由于网络中既存在电阻这样的耗能元件，又存在电感、这样的储能元件，所以，外电路必须提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同时应有一部分能量被贮存在电感、电容等元件中。这就是视在功率大于平均功率的原因。只有这样网络或设备才能正常工作。若按平均功率给网络提供电能是不能保证其正常工作的。 　　因此，在实际中，通常是用额定电压和额定电流来设计和使用用电设备的，用视在功率来标示它的容量。 　　另外，由于电感、电容等元件在一段时间之内储存的能量将分别在其它时间段内释放掉，这部分能量可能会被电阻所吸收，也可能会提供给外电路。所以，我们看到单口网络的瞬时功率有时为正有时为负。 　　在交流电路中，我们将正弦交流电电路中电压有效值与电流有效值的乘积称为视在功率，即S=UI视在功率不表示交流电路实际消耗的功率，只表示电路可能提供的最大功率或电路可能消耗的最大有功功率。 &&&&&&& KVA是视在功率的S单位；KVAR是无功功率Q的单位，KW是有功功率P的单位，他们虽然都表示功率，但是是有区别的，在电器设备中如果有电阻和电感或电容类元件，那么电阻上消耗的功率是有功功率（KW），电感或者电容上消耗的是无功功率（KVAR),视在功率为有功功率和无功功率的平方和，即：S^2=P^2+Q^2 。有功功率、无功功率和视在功率遵循直角三角形的关系，其中cosΦ=P/S；cosΦ成为功率因数，cosΦ越大说明在一定的视在功率S（容量）之下，有功占地比例越大，无功占的比例越小！只有当cosΦ＝100％时，P＝S，这时，1KVA=1KW,在一般情况下功率因数达不到100％时，用P＝S*cosΦ来计算。所以KVA和KW不是一个物理量，不能直接换算。 &&&& 功率因数是什么？&&&& 用电功率因数是指用电负荷的有功功率与视在功率的比值。视在功率的平方=有功功率的平方+无功功率的平方。用户用电设备，如变压器、感应、电力线路等，除从电力系统吸取有功功率外，还要吸取无功功率。无功功率仅完成电磁能量的相互转换，并不作功。无功和有功同样重要，没有无功，变压器不能变压，电动机不能转动，电力系统不能正常运行。无功功率的消耗导致用电功率因数降低，因而占用了电力系统发供电设备提供有功功率的能力，或增加了发送无功功率的设施，同时也增加了电力系统输电过程中的有功功率损耗。因而世界各国电力企业对电力用户的用电功率因数都有要求，并按用户用电功率因数的高低在经济上给予奖惩。
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在交流电路中,由于有感性或容性储能设备,电压与电流有相位差,通俗讲就是电压与电流不在同一时间到达；因此,表面看电压有多大、电流有多大,实际并没有做那么大的功,有电源与储能设备的能量转换；所以称为视在功率.既,有功功率+无功功率.电力变压器就用视在功率表示容量,单位为伏安(VA).意思是不管有功功率与无功功率是多少,只能输出这么大的电压与电流视在功率＝sqrt(有功功率X有功功率+无功功率X无功功率) sqrt---开方补充：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：视在功率=(有功功率的平方+无功功率的平方)开根号
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扫描下载二维码功率因数/视在功率
在正弦交流电路中，有功功率一般小于视在功率，也就是说视在功率上打一个折扣才能等于平均功率，这个折扣就是Cosφ，称为功率因数（power factor），用 PF表示。由于是单口网络端钮电压与电流间的相位差角，故φ往往称之为功率因数角。视在功率是怎样计算出来的：kVA是设备的输出容量，单位是VA或kVA。视在功率既是该设备的视在功率S,三相视在功率计算公式为S=3Up×Ip，单位是：VA或kVA。此处Up与Ip是单相的相电压与相电流。一般运算中，视在功率的计算采用线电压线电流来计算，公式为，式中U，I分别是线电压与线电流。三相电路的有功功率等于各相功率之和。三相有功功率各相有功功率分别为：Pa=Ua×Ia×COSΦaPb=Ub×Ib×COSΦbPc=Uc×Ic×COSΦc三相有功功率为：P=Pa+Pb+Pc=Ua×Ia×COSΦa+Ub×Ib×COSΦb+Uc×Ic×COSΦc三相负载对称时：P=3U×I×COSΦ单位是W或kW交流纯电阻电路的功率计算如下：电阻消耗的功率在任一瞬时都是正值，即在任一时刻都向电源吸取电能，一周期内瞬时的平均值称为平均功率，又称有功功率，用P表示，单位为W，它等于电压的有效值和电流的有效值的乘积即：P=UI=I^2×R=U^2/R。实例： 1）假设已知纯电阻型电器的电压是220V，电流是0.5A，求用电器的功率？应用公式：P=UI，220V×0.5A=110W。答：用电器的功率是：110W。2）假设已知三相高压电力变压器的视在功率是：800kVA，求此变压器可承载多大负载？kVA×COSΦ=800kVA×0.8=640kW。答：三相高压电力变压器的视在功率是800kVA时可承载640kW的用电负载 。
意义/视在功率
由于视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。由于网络中既存在电阻这样的耗能元件，又存在电感、电容这样的储能元件，所以，外电路必须提供其正常工作所需的功率，即平均功率或有功功率，同时应有一部分能量被贮存在电感、电容等元件中。这就是视在功率大于平均功率的原因。只有这样网络或设备才能正常工作。若按平均功率给网络提供电能是不能保证其正常工作的。因此，在实际中，通常是用额定电压和额定电流来设计和使用用电设备的，用视在功率来标示它的容量。另外，由于电感、电容等元件在一段时间之内储存的能量将分别在其它时间段内释放掉，这部分能量可能会被电阻所吸收，也可能会提供给外电路。所以，我们看到单口网络的瞬时功率有时为正有时为负。在交流电路中，我们将正弦交流电电路中电压有效值与电流有效值的乘积称为视在功率，即S=UI视在功率不表示交流电路实际消耗的功率，只表示电路可能提供的最大功率或电路可能消耗的最大有功功率。在整个RLC串联电路中吸收的瞬时功率为;P=Pr+Pc+Pl=RI平方[1+cos(2wt)]-(wl-1/wc)I平方sin(2wt)它是一个频率为正弦电流或电压频率2倍的非正弦周期量。第一项始终是大于或等于零。是瞬时功率的不可逆部分，为电路所吸收的功率，不再返回外部电路。第二项表明，电感和电容的瞬时功率反相，在能量交换过程中，彼此互补，电感吸收或释放能量时。恰好是电容释放或吸收能量。彼此互补后的不足部分由外部电路补充，可通过一端口的U.I 从如下几个方面反映正弦稳态电路的功率状态。1、有功功率P P=U（eff）I（eff）cosφ 或,表示实际吸收的功率。单位用瓦特表示2、无功功率Q Q=U（eff）I（eff）sinφ此能量在往复交换的过程中，没有消耗掉。单位用kvar表示3、视在功率S S=U（eff）I（eff）4、φ称为功率因数角。电压与电流之间的相位差。
与有功功率/视在功率
与有功功率的关系我们以日常生活常见的电动机为例，电动机广泛应用于电梯、电风扇、剃须刀等各种民用场合，电动机是用电能做功转化成动能的设备，它的额定功率，铭牌上都有标识，如图1所示。图1 电动机铭牌我们可以看到这台电动机额定功率4000W，额定电流20.8A，额定电压220V。这样：额定电压×额定电流=220 V*20.8 A=4576 VA。这里4576是大于4000的，额定功率只相当于额定电压和额定电流的乘积的87.4%，由此我们会产生疑问，这两个都是功率，怎么会不一样呢？它们之间有什么样的关系？其实，这里的4576VA，就是电动机看上去的额定功率，即额定的视在功率，比电动机额定功率数值要大，而标识里的4KW的额定功率，是额定的有功功率，是用来标识电动机实际能转换的电功率。视在功率为什么会比实际的额定有功功率要大呢？原因在于，电动机内不仅仅存在电阻这样的耗能元件，又存在电感、电容这样的储能元件（如本例中为电容电动机）。所以，外电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，同时还应有一部分能量被贮存在电感、电容等元件中，这就是视在功率大于有功功率的原因。只有这样电动机设备才能正常工作。由此可见，在正弦交流电路中，有功功率P一般小于视在功率S，也就是说视在功率上打一个折扣才能等于有功功率，这个折扣就是Cosφ，称为功率因数（Power Factor），用 Cosφ表示。即：P = S *Cosφ视在功率S，它是衡量一个用电设备对上级供电设备的供电功率需求，也就是说为确保网络能正常工作，外电路需传给该设备的能量。它不表示交流电路实际消耗的功率，只表示电路可能提供的最大功率或电路可能消耗的最大有功功率。
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