【實作實驗室】一次搞懂虛功率、實功率、視在功率與功率因數

Posted By StrongPiLab on 11 月 4, 2018 in 實作派StrongPiLab, 教學文 | 0 comments

你一定聽過功率的單位是瓦特 Watt（實功率），但你可能較少聽過乏 Var（虛功率）這種功率單位，另外若你有買過不斷電系統 UPS，應該有看過這種功率單位伏安 VA（視在功率），明明就是功率而已為何會有這麼多種單位？阿信助教就來為各位解釋這幾種功率的差別。

實功率—Real Power—瓦特 Watt

一般我們講功率，通常是指實功率的計算，也就是直接把電流與電壓相乘。基本上是這樣沒錯，但是不同條件下會有更細緻的算法：

1. 直流功率

直流功率很簡單，幾乎有學過基礎電學的人都知道，直接將電壓 I 與電流 V 相乘，這樣的計算方式很好理解沒有太大問題。

2. 交流功率

但在交流電上來說，功率的計算就不這麼直觀了。由於電壓與電流不斷的正負交替，兩者在每分每秒的乘積也會隨著時間變大變小。為了方便計算，工程師們會利用方均根 RMS（root mean square）值來等效電壓與電流的直流值，RMS 神奇的地方就是，當你把電壓與電流各自的 RMS 值相乘之後，會與實際的功率相同，所以 RMS 才稱為等效的直流值。

由於不同的負載特性可能會讓電壓與電流出現相位差（白話文稱為時間差），這個差異在直流電上是不存在的。所以當我們敘述交流電的功率時，就需要各種面向的觀察，因此也產生了實功率、虛功率、視在功率種種不同的名詞，以下我們先從相位差開始。

4. 無相位差—電阻性負載—實功率

當負載的電流 I 與電壓 V 沒有相位差時，兩者同上同下，在任一瞬時相乘算出來的功率都為正數，也就是純粹的消耗功率，這種用來消耗能量的原件稱為電阻，因此 I/V 間無相位差的負載，稱為電阻性負載。下面公式是以 I/V 的 RMS 值來計算，結果會與瞬時功率沿著時間積分起來相同。