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有功功率和無功功率的理解

發(fā)布時間:2022-01-19 責(zé)任編輯:lina

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


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


有功功率


有功功率是保持用電設(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率,也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。比如:5.5千瓦的電動機(jī)就是把5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,帶動水泵抽水或脫粒機(jī)脫粒;各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)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)。


有功功率和無功功率的理解


有功功率:在交流電路中,電源在一個周期內(nèi)發(fā)出瞬時功率的平均值(或負(fù)載電阻所消耗的功率),稱為"有功功率"。有功功率過低導(dǎo)致線損增加、容量下降、設(shè)備使用率下降,從而導(dǎo)致電能浪費(fèi)加大。


無功功率


電網(wǎng)中的感性負(fù)載(如電機(jī),扼流圈,變壓器,感應(yīng)式加熱器及電焊機(jī)等)都會產(chǎn)生不同程度的電滯,即所謂的電感。


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


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


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


無功功率過高的缺點(diǎn):


1)無功功率會導(dǎo)致電流增大和視在功率增加,導(dǎo)致系統(tǒng)容量下降;

2)無功功率增加,會使總電流增加,從而使設(shè)備和線路的損耗增加;

3)使線路的壓降增大,沖擊性無功負(fù)載還會使電壓劇烈波動。


配電網(wǎng)中的電感性電氣設(shè)備如變壓器、電動機(jī)、電焊機(jī)、空調(diào)器、洗衣機(jī)、電冰箱、鈉燈、日光燈等投入運(yùn)行后,不僅要從電力網(wǎng)中吸收有功功率用于做功,而且還要吸收無功功率建立磁場,這樣就導(dǎo)致電力客戶的自然功率因數(shù)一般都比較低。我國對電力客戶的用電,規(guī)定了必須達(dá)到的功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。


無功功率決不是無用功率,它的用處很大。電動機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,從而帶動機(jī)械運(yùn)動,電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場,在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此,沒有無功功率,電動機(jī)就不會轉(zhuǎn)動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。為了形象地說明這個問題,現(xiàn)舉一個例子:農(nóng)村修水利需要開挖土方運(yùn)土,運(yùn)土?xí)r用竹筐裝滿土,挑走的土好比是有功功率,挑空竹筐就好比是無功功率,竹筐并不是沒用,沒有竹筐泥土怎么運(yùn)到堤上呢?


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


無功功率對供、用電產(chǎn)生一定的不良影響,主要表現(xiàn)在:


(1)降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。

(2)降低輸、變電設(shè)備的供電能力。

(3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

(4)造成低功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降,使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。


從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無功功率,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要,所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充無功功率,以保證用戶對無功功率的需要,這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置的道理。


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