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閱讀：12發(fā)布時間：2024-9-25
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。
有功功率是電路中用于描述電能轉(zhuǎn)換和消耗的功率，它包括電動機(jī)、電熱器等設(shè)備消耗或產(chǎn)生的電能，這些能量通常轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、光能、熱能等形式。有功功率的常用符號是P，單位包括瓦（W）、千瓦（kW）和兆瓦（MW）。在交流電路中，有功功率可以通過瞬時功率在一個周期內(nèi)的積分平均值來計(jì)算，對于電阻負(fù)載，有功功率等于電壓和電流的有效值的乘積，而對于電感或電容負(fù)載，則涉及相位差的概念。
有功功率對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和設(shè)備效率至關(guān)重要，它的變化會影響電力系統(tǒng)的頻率和電壓等電能質(zhì)量指標(biāo)。例如，電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩在單相交流電下會有脈動，而在三相交流電下則是恒定的。此外，有功功率與無功功率和視在功率有關(guān)，它們在電力系統(tǒng)中各自扮演不同的角色。
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。
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)槠渌问降哪芰俊７彩怯须姶啪€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)定了要達(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，以滿足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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