单选题
53、交流电路中常用P、Q、S表示有功功率、无功功率、视在功率,而功率因数是指( )。
A
Q/P;
B
P/S;
C
Q/S;
D
P/Q;
答案解析
正确答案:B
解析:
本题考查交流电路中功率因数的定义。
在正弦稳态交流电路中,存在三种功率概念:
- 有功功率(P):单位为瓦特(W),表示实际被负载消耗并转化为有用功(如热、光、机械能)的平均功率。其物理意义是电压与电流同相分量的乘积,计算式为 P = UI cosφ,其中U、I为电压和电流有效值,φ为电压与电流之间的相位差。
- 无功功率(Q):单位为乏(var),反映电源与储能元件(电感、电容)之间能量交换的规模,不对外做功,但影响线路电流和设备容量。计算式为 Q = UI sinφ。
- 视在功率(S):单位为伏安(VA),是电压有效值与电流有效值的乘积,即 S = UI。它表征了电源提供的总功率容量,是复功率的模,满足关系:S² = P² + Q²。
功率因数(Power Factor, PF)定义为**有功功率与视在功率的比值**,即:
PF = P / S
由 P = UI cosφ 和 S = UI 可得:PF = (UI cosφ) / (UI) = cosφ
因此,功率因数在数值上等于电压与电流相位差的余弦值,其取值范围为0 ≤ PF ≤ 1。它反映了电能被有效利用的程度:PF越接近1,说明无功分量越小,设备容量利用率越高。
各选项分析:
- A:Q/P 是无功功率与有功功率之比,即 tanφ(正切值),称为“功率因数角的正切”,非功率因数;
- B:P/S 符合定义,且等于 cosφ,是正确答案;
- C:Q/S = sinφ,是无功功率占比,不是功率因数;
- D:P/Q = cotφ,是功率因数角的余切,亦非功率因数。
综上,正确答案为 B。
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