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        有功和無功功率的理解

        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(除線路損耗外)電能不轉換(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:5.5千瓦的電動機就是把5.5千瓦的電能轉換為機械能,帶動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,電源在一個周期內發出瞬時功率的平均值(或負載電阻所消耗的功率),稱為"有功功率"。有功功率過低導致線損增加、容量下降、設備使用率下降,從而導致電能浪費加大。


        無功功率


        電網中的感性負載(如電機,扼流圈,變壓器,感應式加熱器及電焊機等)都會產生不同程度的電滯,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)保持一段時間。一旦存在了這種電流與電壓之間的相位差,就會產生負功率,并被反饋到電網中。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,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,它是用于電路內電場與磁場的交換,并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功,而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備,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(鎮流器也需消耗一部分有功功率)來發光外,還需80乏左右的無功功率供鎮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:


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


        2)無功功率增加,會使總電流增加,從而使設備和線路的損耗增加;


        3)使線路的壓降增大,沖擊性無功負載還會使電壓劇烈波動。


        配電網中的電感性電氣設備如變壓器、電動機、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,這樣就導致電力客戶的自然功率因數一般都比較低。我國對電力客戶的用電,規定了必須達到的功率因數標準。


        無功功率決不是無用功率,它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉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生磁場,在二次線圈感應出電壓。因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,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,現舉一個例子:農村修水利需要開挖土方運土,運土時用竹筐裝滿土,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,同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求,用電設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。


        無功功率對供、用電產生一定的不佳影響,主要表現在:


        (1)降低發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揮。


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

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