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關(guān)于無功功率的五個認(rèn)知誤區(qū)

* 來源: * 作者: admin * 發(fā)表時間: 2021-01-27 14:52:17 * 瀏覽: 1453

（1）誤區(qū)一：無功功率是用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率，最終會在建立和維持過程中損耗掉。

《辭?！分袑τ跓o功功率的解釋：“在具有電感和電容的交流電路中，電感的磁場和電容的電場在一周期的一部分時間內(nèi)從電源吸收能量，另一部分時間內(nèi)將能量返回電源。在整個周期內(nèi)平均功率是零，也就是沒有能量消耗，但能量是在電源和電感或電容之間來回交換的，能量交換的最大值叫做無功功率。”


這個解釋說明，無功功率的物理意義在于交流電源與負(fù)載之間的能量交換，無功功率就是交流正弦電路中能量交換的最大值，它表明了交流電源與負(fù)載之間能量交換的能力。

實際的無功設(shè)備在能量交換時一定有能量的損耗（如漏磁、介質(zhì)損耗等），這部分丟失的損耗不能算入無功，這是因無功作用而產(chǎn)生的有功損耗。同理有些人把設(shè)備產(chǎn)生的不是需要的熱能等能量損失稱為無功是不對的，這是無用功，而不是無功，因其不能轉(zhuǎn)回電能。


（2）誤區(qū)二：無功功率是不消耗能量的無用功率, “無功”乃“無用之功”

無功功率決不是無用功率，相反它的用處很大。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。

（3）誤區(qū)三：無功功率僅是交流電源與負(fù)載之間的能量交換，不消耗能量，對系統(tǒng)不會有影響。

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、用電也產(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）視在功率一定時，增加無功功率就要降低輸、變電設(shè)備的供電能力。

3）電網(wǎng)內(nèi)無功功率的流動會造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

4）系統(tǒng)缺乏無功功率時就會造成低功率因數(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。

（4）誤區(qū)四：由于電源的無功無法滿足負(fù)荷的無功，導(dǎo)致電力系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)，所以需要無功補(bǔ)償。

首先，在電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)（電源）的無功與負(fù)荷的無功是永遠(yuǎn)處于平衡狀態(tài)的。電源無功-電壓特性是一條下降的曲線，而負(fù)荷（主要取決于異步電動機(jī)）的無功-電壓特性是一條上升的曲線，兩曲線的交點(diǎn)即運(yùn)行點(diǎn)，對應(yīng)相應(yīng)的平衡的無功和電壓。當(dāng)系統(tǒng)無功過剩時，表示電源的無功-電壓曲線向上移動，或者負(fù)荷的無功-電壓曲線向下移動，它們的交點(diǎn)即新的平衡點(diǎn)，顯然對應(yīng)的電壓上升；反之則下降。



系統(tǒng)無功功率電源充足時的無功功率平衡曲線

因為電力系統(tǒng)中的無功主要是感性成分，感性無功電流形成的磁場在發(fā)電機(jī)中正好抵銷一部分勵磁系統(tǒng)產(chǎn)生的的磁場，使發(fā)電機(jī)氣隙中的磁場下降，相應(yīng)的發(fā)電機(jī)的端電壓就要降低，相反的如果系統(tǒng)中無功供應(yīng)大于用電設(shè)備的無功時（無功過剩），這部分無功的去磁反應(yīng)消失，氣隙磁場增加，發(fā)電機(jī)端電壓上升，也即系統(tǒng)電壓上升。這種功率在電網(wǎng)中會造成電壓降落(感性電抗時)或電壓升高(容性電抗時)和焦耳(電阻發(fā)熱)損失，卻不能做出有效的功。這個時候就需要對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。


無功補(bǔ)償?shù)囊饬x就，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。

（5）誤區(qū)五：無功功率補(bǔ)償即是利用電容發(fā)出的無功來補(bǔ)償電感性負(fù)載吸收的無功，兩者相互抵消。

有功功率可以用發(fā)出或吸收來形容，“發(fā)出”的含義為“產(chǎn)生”，“吸收”含義為“消耗，使用”，這個過程實際對應(yīng)的是能量的流動過程。而無功功率不可以用"發(fā)出"和“吸收”來形容，因為有功功率和無功功率對應(yīng)的物理過程有本質(zhì)的區(qū)別。

有功功率簡單可以理解為單位時間內(nèi)從器件流出（或被器件使用（轉(zhuǎn)換）掉）的能量。這是一個能量的單向流動過程，對于電源即可用“發(fā)出”，而對于用電則應(yīng)當(dāng)用"吸收"來描述。

而無功功率覺得應(yīng)該是這么定義：單位時間內(nèi)進(jìn)出一個元件的能量。這是一個能量的來回流動的過程，即在進(jìn)出這個元件，怎么能用吸收和發(fā)出來描述呢？對于能量來說這是一個先吸收，在發(fā)出如此循環(huán)的過程，怎能用描述單向運(yùn)動的詞來說清？對于無功功率，本人傾向的一種說法是：一個元件具有感性無功性質(zhì)，或具有容性無功性質(zhì)。而不說“發(fā)出”或者“吸收”。

例如我們說一個電感消耗的無功功率具有感性無功性質(zhì)。當(dāng)然感性無功是由于電感的電流相位滯后于他兩端的電壓。容性則是電流提前電壓。有了電流相位的提前或者滯后，就有了能量周期性的進(jìn)出一個元件，也就產(chǎn)生了無功功率。

這里可以借鑒一個有趣的例子來解釋無功補(bǔ)償原理。交流電包括了電流量和電壓量，這二位在出門前速度和方向都是一樣的。兩個人遇見了電爐子這等純電阻元件，毫不畏懼，攜手走過。后來走著走著遇見了電感這個惡人，電流懼怕電感（右手螺旋法則學(xué)過哇，電流通過電感線圈產(chǎn)生了磁力），電壓表示毫無壓力的通過。此時二人就有了差別，電流比電壓落后了，表現(xiàn)就是電流滯后，向量圖表示上差了一個φ。

好吧，此時二人還是向前走，遇見了電容大俠，電壓表示懼怕，電流表示毫無壓力（電容是通交流阻直流），此時由于電壓被電容絆了一下腳，電流順利的追趕上了電壓的步伐，二者的差別縮小。所以安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，其實也就是安裝電容，目的是要把電流和電壓所差的相位角補(bǔ)回來。

（來源：電氣設(shè)計圈，版權(quán)歸原作者）