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有功和無(wú)功功率的理解

交流電路中,由電源供給負載的電功率有兩種:一種是有功功率,一種是無(wú)功功率。電壓電流同相位,電源向負載供電,負載把電能轉換成其他能量,叫有功。電壓電流不同相位部分,電源與負載之間交換電能,這部分(除線(xiàn)路損耗外)電能不轉換(電磁以外的)成其他能量,叫無(wú)功。


有功功率


有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率,也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。比如:5.5千瓦的電動(dòng)機就是把5.5千瓦的電能轉換為機械能,帶動(dòng)水泵抽水或脫粒機脫粒;各種照明設備將電能轉換為光能,供人們生活和工作照明。有功功率的符號用P表示,單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

有功功率:在交流電路中,電源在一個(gè)周期內發(fā)出瞬時(shí)功率的平均值(或負載電阻所消耗的功率),稱(chēng)為"有功功率"。有功功率過(guò)低導致線(xiàn)損增加、容量下降、設備使用率下降,從而導致電能浪費加大。


無(wú)功功率


電網(wǎng)中的感性負載(如電機,扼流圈,變壓器,感應式加熱器及電焊機等)都會(huì )產(chǎn)生不同程度的電滯,即所謂的電感。


感性負載具有這樣一種特性 -----即使所加電壓改變方向,感性負載的這種滯后仍能將電流的方向(如正向)保持一段時(shí)間。一旦存在了這種電流與電壓之間的相位差,就會(huì )產(chǎn)生負功率,并被反饋到電網(wǎng)中。電流電壓再次相位相同時(shí),又需要相同大小的電能在感性負載中建立磁場(chǎng),這種磁場(chǎng)反向電能就被稱(chēng)作無(wú)功功率。


定義:在具有電感或電容的電路中,在每半個(gè)周期內,把電源能量變成磁場(chǎng)(或電場(chǎng))能量貯存起來(lái),然后,再釋放,又把貯存的磁場(chǎng)(或電場(chǎng))能量再返回給電源,只是進(jìn)行這種能量的交換,并沒(méi)有真正消耗能量,我們把這個(gè)交換的功率值,稱(chēng)為" 無(wú)功功率"。


無(wú)功功率比較抽象,它是用于電路內電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換,并用來(lái)在電氣設備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對外作功,而是轉變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線(xiàn)圈的電氣設備,要建立磁場(chǎng),就要消耗無(wú)功功率。比如40瓦的日光燈,除需40多瓦有功功率(鎮流器也需消耗一部分有功功率)來(lái)發(fā)光外,還需80乏左右的無(wú)功功率供鎮流器的線(xiàn)圈建立交變磁場(chǎng)用。由于它不對外做功,才被稱(chēng)之為“無(wú)功”。無(wú)功功率的符號用Q表示,單位為乏(Var)或千乏(kVar)。


無(wú)功功率過(guò)高的缺點(diǎn):


1)無(wú)功功率會(huì )導致電流增大和視在功率增加,導致系統容量下降;


2)無(wú)功功率增加,會(huì )使總電流增加,從而使設備和線(xiàn)路的損耗增加;


3)使線(xiàn)路的壓降增大,沖擊性無(wú)功負載還會(huì )使電壓劇烈波動(dòng)。


配電網(wǎng)中的電感性電氣設備如變壓器、電動(dòng)機、電焊機、空調器、洗衣機、電冰箱、鈉燈、日光燈等投入運行后,不僅要從電力網(wǎng)中吸收有功功率用于做功,而且還要吸收無(wú)功功率建立磁場(chǎng),這樣就導致電力客戶(hù)的自然功率因數一般都比較低。我國對電力客戶(hù)的用電,規定了必須達到的功率因數標準。


無(wú)功功率決不是無(wú)用功率,它的用處很大。電動(dòng)機需要建立和維持旋轉磁場(chǎng),使轉子轉動(dòng),從而帶動(dòng)機械運動(dòng),電動(dòng)機的轉子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的。變壓器也同樣需要無(wú)功功率,才能使變壓器的一次線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng),在二次線(xiàn)圈感應出電壓。因此,沒(méi)有無(wú)功功率,電動(dòng)機就不會(huì )轉動(dòng),變壓器也不能變壓,交流接觸器不會(huì )吸合。為了形象地說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題,現舉一個(gè)例子:農村修水利需要開(kāi)挖土方運土,運土時(shí)用竹筐裝滿(mǎn)土,挑走的土好比是有功功率,挑空竹筐就好比是無(wú)功功率,竹筐并不是沒(méi)用,沒(méi)有竹筐泥土怎么運到堤上呢?


在正常情況下,用電設備不但要從電源取得有功功率,同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。如果電網(wǎng)中的無(wú)功功率供不應求,用電設備就沒(méi)有足夠的無(wú)功功率來(lái)建立正常的電磁場(chǎng),那么,這些用電設備就不能維持在額定情況下工作,用電設備的端電壓就要下降,從而影響用電設備的正常運行。


無(wú)功功率對供、用電產(chǎn)生一定的不佳影響,主要表現在:


(1)降低發(fā)電機有功功率的輸出。


(2)降低輸、變電設備的供電能力。


(3)造成線(xiàn)路電壓損失增大和電能損耗的增加。


(4)造成低功率因數運行和電壓下降,使電氣設備容量得不到充分發(fā)揮。


從發(fā)電機和高壓輸電線(xiàn)供給的無(wú)功功率,遠遠滿(mǎn)足不了負荷的需要,所以在電網(wǎng)中要設置一些無(wú)功補償裝置來(lái)補充無(wú)功功率,以保證用戶(hù)對無(wú)功功率的需要,這樣用電設備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設無(wú)功補償裝置的道理。

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