如何理解有功功率與無功功率?

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如何理解有功功率與無功功率?

答:在電網中電力設備大多是根據電磁感應原理工作的,它們在能量轉換過程中建立交變磁場,在一個週期內吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過純電感或純電容電路時並沒有能量消耗,僅在用電負荷與電源之間往復交換,由於這種交換功率不對外做功,因此稱為無功功率。無功功率反映了內部與外部往返能量交換的情況。

無功功率在電網中並不是沒有任何作用的,反而它的作用很大,電動機需要從電源吸收無功功率來建立和維持旋轉的磁場以使其正常運行,變壓器需要無功功率通過一次繞組建立和維持交變磁場才能在二次繞組中感應出電壓。因此,電感性用電設備不但需要從電源取得有功功率,還必須從電源取得無功功率才能滿足運行需求。

而在電網中有功功率即為實際消耗掉的電源能量,用電設備將電源的能量通過各種方式轉換成了光能、機械能、熱能等其他形式的能源。

從微觀波形上來講交流電源的電壓和電流都是正弦波形曲線,當電壓和電流相位角不相等時在一個週期內的電壓和電流的乘積有可能為正也有可能為負,電壓和電流乘積為正即為吸收電網的功率,乘積為負即為對電網發出功率。

在這樣的電路中電壓或電流的一個週期中吸收電網的總功率視為有功功率,而對外發出的功率視為無功功率。當電壓和電流相位角相差90°時,在電壓或電流的一個週期內吸收的功率和發出的功率相等,也就是說週期內吸收的總功率為零,這種負載即視為純感性或純容性負載。



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電流在導體上運行會出現一些損耗,任何作為毒品的金屬都有一些電阻率,而這個電阻率肯定要消耗一些電能。

我們可以把這些線路損耗,稱之為無用功,但他不可能沒有,就像是我們提著水桶去送水,而水是99公斤,桶是一公斤,人所付出的能量,其中就有1%的無用功。

但是更大的時候,是在有用功和無用功之間的功率因數,一般功率因數都體現在變壓器上,或者感性負載,或者是容性負載,而容性負載在現實生活當中,並不多見。

而這個功率因素一般在0.8到9.5之間。

最常見的是主性負載,和損耗較大的感性負載,這感情不咋樣,包攬了我們生活當中的各個領域,凡是能轉動的,都是感性負載。

這個有用功,是指直接作用在工作的物體上,所耗的電能,而無用功是輸送電能的一個載體,工作當中消耗的一部分能量。

特別是人們使用的感性負載,包括變壓器,它們的電的輸送,電壓與電流,會呈現出某個角度,也就是說,在感性負載當中,電流,要落後於電壓
一個角度,而容性負載的恰恰相反,電壓落後電流一個角度。所以人們為了避免這種損失,在感情不在上,拼命的用電容做補償,但這種補償是有一個限量不可無限的加大。

而無用功雖然是在損耗之內,但不可能沒有,更不可能為零,如果誰要在推銷家電的時候,自吹自擂,說他的公因數是1,也就是說,無功損耗是零,那麼他是在說220的話,根本不懂電工常識。


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在電力系統的負載可以細分為3種類型:

第一種: 電阻性負載,電壓與電流同相位,即它們的相位為0,功率P=I*U*Cos0=I*U*1=IU(W)

第二種: 電感性負載,在交流電壓正半周時充磁,吸收能量,在交流電壓負半周時,產生感應電流,向電網釋放能量。電流滯後電壓90度相位角,

功率P=I*U*Cos90=I*U*0=0(W)

第三種: 電容性負載,在交流電壓正半周時充電,吸收能量,在交流電壓負半周時放電,向電網釋放能量。電流超前電壓90度相位角,

功率P=I*U*Cos(-90)=I*U*0=0(W)

電感性負載與電容性負載,雖有電流,但是相位角是正或負90度,均不會消耗電網的功率。我們就把流過電感或電容的電流與電壓的乘積,稱為無功功率。對應的電阻性負載消耗的功率就叫做有功功率。

在電力系統裡,存在大量的電感性負載,如變壓器、馬達等,它雖然不消耗電網的有功功率,但是卻會使電網的電流增大,從而使線損、變損增大。電感性負載的電流與電容性負載的電流,相位角剛好相差180度,可以利用這一特性,在變壓器低壓側並聯電容器,來抵消電感性負載消耗的無功功率。


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看到這麼多專業的傢伙回答,動不動就搬出術語,我想知道有幾個人能看懂?

好吧,哥說點容易明白的。

先說什麼叫做無功功率。

無功功率其實就在有功功率之前。

說明白一點就是一臺電動機啟動,並不是你一開電它就能滿速旋轉,因為電動機內部的線圈需要很大的電流來產生電磁力推動自身。

所以開點那一瞬間會拉低電網的電平,導致電網電壓,電流下降,直到電動機啟動完畢正常運轉。

電動機需要那麼零點幾秒到一秒鐘啟動,這部分電力卻沒做出任何功率出來統稱無用功。

那麼有人問,尼瑪的不久零點幾秒功夫,供電局需要這麼摳嗎?

無用功損害很大,倘若沒有補償,想想一個城市多少電動機,多少空調洗衣機?

所以一般小區的配電櫃裡供電局都會配備補償電容。這七八個拳頭大的補償電容就是準備給小區家庭安裝的空調,洗衣機啟動時做補償使用。

有用功就不用說了,正常啟動之後的電動機做的就是有用功。


另類物種

在交流電路中:電路中為純電阻時,全部為有功功率,無功功率為零;電路為純感性時,變化的電流轉換為變化的磁場,變化的磁場又轉換為變化的電流,如此形成循環能量,電路中有電流但並不做功,電路全部為無功功率,有功功率為零;電路為純電容時,交流電不斷改變方向和大小,使電容器不斷充電和放電,形成循環電流,電路全部為無功功率,有功功率為零;在混合電路中,視在功率(總功率)=有功功率+無功功率,有功功率÷視在功率=功率因數,有功功率為實際消耗的功率,無功功率是電路中的循環能量。為了減少感性負載的無功功率,採用並聯電容來減小無功功率,提高功率因數。


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有功功率電壓和電流基本同步,根據功率公式:功率=電壓X電流可輕鬆得出耗電量。無功功率電壓與電流相位相差90度,電壓最高時電流為零,電流最高時電壓為零,你讓電業局怎麼計算功率和耗電量,電耗掉了收不上錢來。

所以用電規定功率因數不得低於0.9,否則會罰款的。


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