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文檔簡(jiǎn)介
對(duì)無(wú)功功率的理解。想要細(xì)致理解很簡(jiǎn)單,把電路中理想電感或電容的電壓和電流瞬時(shí)值相乘,就能得到電感或電容消耗的功率表達(dá)式,把它畫(huà)出來(lái),你就會(huì)發(fā)現(xiàn)電感或電容的功率每一個(gè)周期循環(huán)一次,且每一個(gè)周期的功率積分,也就是能量是零,整體上是不消耗電能的。最極端的例子就是諧振回路,電路中只有一個(gè)理想電容和電感,給電容一個(gè)初始電壓,電路中便產(chǎn)生了無(wú)功電流,電容的電場(chǎng)能和電感的磁場(chǎng)能循環(huán),兩者之和不變。電力系統(tǒng)中的無(wú)功補(bǔ)償就是滿足無(wú)功功率的循環(huán),電感的磁場(chǎng)能減少,必然需要電容的電場(chǎng)能來(lái)承接,而這些最好是在小范圍內(nèi)進(jìn)行,如果無(wú)功電流跑到大系統(tǒng)中,就會(huì)被動(dòng)的產(chǎn)生有功損耗和電壓降,對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行是不利的。補(bǔ)充:無(wú)功功率雖然不做功,但是會(huì)在電力線路中通過(guò)線纜流動(dòng),無(wú)功電流還使線纜發(fā)熱,所以需要讓線纜變粗,出于各個(gè)方面考慮,就地補(bǔ)償(集中補(bǔ)償)。寫(xiě)無(wú)功的壞處。無(wú)功補(bǔ)償:讓無(wú)功功率在磁場(chǎng)能和電場(chǎng)能之間來(lái)回循環(huán),而不是在系統(tǒng)里來(lái)回循環(huán)流動(dòng)。有功最終歸屬電能范疇,無(wú)功最終歸屬磁能范疇。有功提供能量,無(wú)功建立磁場(chǎng),再換言之,頻率差反饋信號(hào)影響原動(dòng)機(jī)輸入功率,從而影響機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的多少,并實(shí)現(xiàn)出力與負(fù)荷的平衡,完成頻率調(diào)整。有功功率被負(fù)荷消耗和網(wǎng)損消耗,實(shí)現(xiàn)了能量的最終轉(zhuǎn)化。B=uI/2(pi)r,其中u為真空中磁導(dǎo)率,是基本物理常數(shù),而I就是載流導(dǎo)線中的電流大小,pi是圓周率,r為某點(diǎn)距離導(dǎo)線的距離,從這個(gè)公式看出磁的形成過(guò)程依賴于該電流的存在,大學(xué)物理電磁學(xué)里面也假設(shè)過(guò)環(huán)形超導(dǎo)體通入電流就能建立恒定磁場(chǎng),而建立磁場(chǎng)的電流存在到始終不消耗。為什么電力系統(tǒng)需要無(wú)功?假設(shè)沒(méi)有這個(gè)磁場(chǎng),請(qǐng)問(wèn)發(fā)電機(jī)怎么切割磁感線做功,將機(jī)械能熱能轉(zhuǎn)化為電能?在原邊與副邊沒(méi)有直接電的聯(lián)系的情況下,如果沒(méi)有這個(gè)磁場(chǎng),請(qǐng)問(wèn)變壓器怎么傳變電能?我們所用的異步電動(dòng)機(jī)怎么旋轉(zhuǎn)?想真正明白一個(gè)物理概念,只能從物理角度真正去理解,任何比喻,擬人,打比方,假設(shè)的解釋行為都會(huì)引導(dǎo)你步入理解的誤區(qū)。補(bǔ)充:勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場(chǎng),機(jī)械能才能轉(zhuǎn)換為電能再轉(zhuǎn)換為其他形式的能。勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場(chǎng),變壓器如何變換電能。勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場(chǎng),才能讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)消耗有功功率。大部分情況下,無(wú)功功率建立磁場(chǎng),才能讓有功功率能夠使用(不準(zhǔn)確);有磁場(chǎng)能的情況下,才能讓電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。有功功率通過(guò)電磁場(chǎng)來(lái)傳遞,而電磁場(chǎng)的產(chǎn)生依賴于無(wú)功功率的存在。電磁場(chǎng)存在于通電導(dǎo)線的周邊。至此,我闡明了有功功率和無(wú)功功率的關(guān)系。還有一點(diǎn)小的概念需要補(bǔ)充。**有功功率是指電路從電源吸收功率的大小,其主要是電路中電阻元件耗能的結(jié)果;無(wú)功功率是電路與電源往復(fù)交換功率的幅值,主要是電感、電容的儲(chǔ)能和放能的結(jié)果。**無(wú)功功率并不存在真正的能量損耗,只是能量的交換;有功功率則是實(shí)實(shí)在在的消耗能量。存在電流和電壓的地方就有電磁場(chǎng)。然而,并不是說(shuō)電壓、電流存在于導(dǎo)線中,那么電磁場(chǎng)就被限制在導(dǎo)線中。實(shí)際上,電磁場(chǎng)并不存在于導(dǎo)線中。說(shuō)道這里,便到了重頭戲,電能究竟如何通過(guò)電磁場(chǎng)傳播的,電磁場(chǎng)究竟存在于哪?關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,坡印亭(Poynting)定律給出了答案。導(dǎo)體僅起著定向引導(dǎo)電磁能流的作用,電源對(duì)負(fù)載的供能是通過(guò)導(dǎo)體外的空間電磁場(chǎng)傳輸。無(wú)功功率Q是維持時(shí)變電磁場(chǎng)(交流電)存在的能量。無(wú)功的本質(zhì)就是建立電磁場(chǎng)的代價(jià),沒(méi)有場(chǎng),能量無(wú)法傳輸。補(bǔ)充:《電力系統(tǒng)分析》中提到,導(dǎo)線有對(duì)地電容,這樣難道是建立了磁場(chǎng)?電納還是什么,在導(dǎo)線周?chē)⒋艌?chǎng),讓電能傳輸。一、直流回路中的電感電力系統(tǒng)中用于建立磁場(chǎng)的繞組都可以看作是一個(gè)電感線圈,電感有一個(gè)重要的特性,即電流不能突變,并且滿足:我們可以把該理想的電感當(dāng)做一個(gè)水池,而水池里的水便是“能量”。要建立一個(gè)穩(wěn)定的磁場(chǎng)便是向這個(gè)“水池”注“水”,需要多大的磁場(chǎng)便向“水池”里注入多少“水”,而后切斷水源,水池里的水位會(huì)維持不變!至于流過(guò)線圈的電流則可以視為是水池的水位計(jì),電流的大小反應(yīng)出了電感線圈中所存儲(chǔ)的能量的多少。然而實(shí)際電感回路都會(huì)有電阻,這個(gè)電阻就相當(dāng)于是在水池上裂開(kāi)了一條縫,在水池水位到達(dá)目的值之后,如果切斷水源,則水會(huì)從縫隙不斷泄露出去,從而導(dǎo)致水位不斷下降。此時(shí)要維持水位不變,便需要有水源源不斷地補(bǔ)充泄露出去的那部分水量。所以發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,轉(zhuǎn)子繞組僅由于其本身回路存在電阻而產(chǎn)生有功損耗。而繞組本身的電感特性對(duì)于轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路而言僅相當(dāng)于一根理想導(dǎo)線而已。當(dāng)事故狀態(tài)下需要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁回路快速滅磁時(shí),則轉(zhuǎn)子繞組在建立磁場(chǎng)的過(guò)程中從電源中“借走”的那部分能量,是需要通過(guò)一定的途徑“還”回去,或者消耗掉的,這部分能量不會(huì)憑空消失。實(shí)現(xiàn)釋放轉(zhuǎn)子繞組中存儲(chǔ)的磁場(chǎng)能便是所謂的“滅磁”。結(jié)論:在直流回路中的電感(1)沒(méi)有所謂的無(wú)功功率;(2)從電源側(cè)借走其所需的能量用于建立磁場(chǎng);(3)轉(zhuǎn)子“借走”的能量可原封不動(dòng)地“還回去”,或者消耗掉。
由圖中可以看出:1、電感功率P是兩倍工頻的正弦量;2、電感功率P在一個(gè)周期內(nèi)的積分為0,即一個(gè)周期內(nèi)電感消耗的功率為0;3、電感功率P正負(fù)交替變換,即電感是在電源和負(fù)載兩個(gè)角色中來(lái)回切換。電感不消耗能量是就長(zhǎng)期觀察的結(jié)果而言,對(duì)于某一瞬間來(lái)說(shuō),電感是吸收能量或者發(fā)出能量的,只是在一個(gè)周期內(nèi)電感吸收的能量和發(fā)出的能量相等,其總體效果為不消耗能量。4、電感吸收能量的時(shí)間段恰好是其電流大小增加的階段,而釋放能量的時(shí)間段則是電流大小減小的階段。前面說(shuō)過(guò),電流大小是電感線圈中能量的“指示計(jì)”,電流增大對(duì)應(yīng)的是電感中存儲(chǔ)能量的增加,故而需要從外界吸取能量;反過(guò)來(lái)電流減小則是電感中能量的“回流”。綜上所述,無(wú)功并不是無(wú)用的功,也不是不存在的功,它是實(shí)實(shí)在在的一部分能量在系統(tǒng)中往返輸送。盡管在一個(gè)周期內(nèi)“無(wú)功”的做功為0,但對(duì)于某一個(gè)具體的時(shí)刻,它又確實(shí)是“有功”。無(wú)功的實(shí)質(zhì)作用是建立一個(gè)交變的電磁場(chǎng)!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(lái)發(fā)光外,還需80乏左右的無(wú)功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場(chǎng)用。由于它不對(duì)外做功,才被稱之為“無(wú)功”。無(wú)功功率的符號(hào)用Q表示,單位為乏(Var)或千乏(kVar)。無(wú)功作為電力系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)電壓支撐一樣。無(wú)功:將電能轉(zhuǎn)化為電磁能,儲(chǔ)存在電抗器or電容器中,或者消散在電介質(zhì)中。問(wèn)題是:為什么無(wú)功功率可以支撐起節(jié)點(diǎn)電壓。有功功率,即電壓電流同相位,電能是實(shí)實(shí)在在被消耗的,有可能用于照明,可能用于其他,總之是被消耗掉了,不會(huì)再回到電網(wǎng)中去。相位相差九十度時(shí),電能實(shí)際上是沒(méi)有被消耗的,而是在電網(wǎng)和原件中交換。這個(gè)時(shí)刻原件吸收了電網(wǎng)的功率,下個(gè)時(shí)刻就反饋到電網(wǎng)中,這里就是無(wú)功功率。無(wú)功功率不是實(shí)際消耗的功率,它是在電路中不斷在各個(gè)原件之間被來(lái)回交換的功率。正負(fù)不是說(shuō)一個(gè)原件一直發(fā)出或者吸收功率,而是一個(gè)時(shí)刻,這個(gè)原件發(fā)出無(wú)功功率的時(shí)候,另一個(gè)元件正好在吸收,他們?cè)跁r(shí)間上正好是相反的。感性無(wú)功功率,在電路中由電感性元件發(fā)出,如線圈等,以磁場(chǎng)能的形式儲(chǔ)存、交換;容性無(wú)功功率,在電路中由容性元件發(fā)出,如電容器,以電場(chǎng)能的形式儲(chǔ)存、交換。由此可見(jiàn),電場(chǎng)能和電磁能是儲(chǔ)存無(wú)功功率的兩種形式。一個(gè)電感線圈,在0~1s時(shí)間內(nèi)吸收了電網(wǎng)的無(wú)功功率,并以磁能形式儲(chǔ)存;在1~2s的時(shí)間內(nèi)將儲(chǔ)存的能量反饋給電網(wǎng),發(fā)出了無(wú)功功率。理解有無(wú)功的精髓,是建立電網(wǎng)電壓電流“交變”的概念。通常從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無(wú)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(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)補(bǔ)充無(wú)功功率,以保證用戶對(duì)無(wú)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(wú)功補(bǔ)償裝置的道理。一般家用電能表只算有功功率。???無(wú)功功率在系統(tǒng)中不斷的循環(huán)往復(fù)是為了建立磁場(chǎng)傳輸電能?有磁場(chǎng)能才有電廠能?如果電流的相位和電場(chǎng)相同,那么就是有用功。這時(shí)候電子的躍遷是實(shí)過(guò)程;如果電流的相位和電場(chǎng)不同,那么這個(gè)功是隨時(shí)間震蕩的。一個(gè)周期內(nèi),有正有負(fù),積分之后是0。實(shí)際上可以理解為電子首先吸收光子,躍遷到一個(gè)“虛態(tài)”上,然后立馬躍遷下來(lái),把能量又還給了電場(chǎng)。這是一個(gè)虛過(guò)程,又叫做參量過(guò)程(parametricprocess)。同樣的,這個(gè)過(guò)程也可以從場(chǎng)的角度來(lái)解釋。電流產(chǎn)生磁場(chǎng);如果電流和電場(chǎng)相位差pi,那么磁場(chǎng)和電場(chǎng)相位就相同。具體地,如何從物理電磁理論推理到電路中的reactance之實(shí)虛,可以參看jackson的經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)教材。理論的海洋無(wú)窮大,務(wù)必不斷求索啊。好吧,既然無(wú)功,那是否無(wú)用?馬克思說(shuō)要辯證的看問(wèn)題,無(wú)功的用處是大大的,是我們看不見(jiàn)的隱蔽戰(zhàn)線。電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁線圈,變壓器的線圈都是無(wú)功消耗大戶,電流這線圈里產(chǎn)生了磁場(chǎng),沒(méi)了無(wú)功,這些設(shè)備如何運(yùn)轉(zhuǎn)?不但不能消滅無(wú)功,我們甚至還要補(bǔ)償我們用掉的無(wú)功。我們?cè)儆孟蛄縼?lái)解釋無(wú)功補(bǔ)償這個(gè)問(wèn)題。交流電包括了電流量和電壓量,這二位在出門(mén)前速度和方向都是一樣的。兩個(gè)人遇見(jiàn)了電爐子這等純電阻元件,毫不畏懼,攜手走過(guò)。后來(lái)走著走著遇見(jiàn)了電感這個(gè)惡人,電流懼怕電感(右手螺旋法則學(xué)過(guò)哇,電流通過(guò)電感線圈產(chǎn)生了磁力),電壓表示毫無(wú)壓力的通過(guò)。此時(shí)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(gè)φ。好吧,此時(shí)二人還是向前走,遇見(jiàn)了電容大俠,電壓表示懼怕,電流表示毫無(wú)壓力(電容是通交流阻直流),此時(shí)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。我們的用電設(shè)備中,電感類設(shè)備很多!別告訴我你列舉不出來(lái),好吧,還是我來(lái)列舉。比如:每個(gè)工廠幾乎都有的電動(dòng)機(jī),它的線圈部分就是純電感。還有我們常常看見(jiàn)的變壓器,甚至是家里的燈管等等。這些用電設(shè)備大大的阻礙了電流的步伐,所以大型工廠都要求安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備,其實(shí)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(lái)?!睙o(wú)功者“。在電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后這部分隱形能量是會(huì)返回的。因?yàn)樗皇请姶呸D(zhuǎn)換,向電網(wǎng)借了點(diǎn)磁,并不消耗。所以需要滅磁所以說(shuō)線路上傳輸?shù)亩际怯泄β什藕媚兀偷匮a(bǔ)償?shù)囊饬x是不是這個(gè)呢?說(shuō)它是無(wú)功功率,只是因?yàn)樗鼘?duì)外不做功,才被稱為“無(wú)功”。所以相對(duì)于有功功率為一個(gè)衍生概念無(wú)功需求很大,導(dǎo)致電壓急劇下降。無(wú)功需求越多,電流越大,壓降就越大,電壓都加到阻抗上了用于建立磁場(chǎng)的電壓就小了。因?yàn)闊o(wú)功雖然不被消耗,但是它總是在不停的充電放電,這個(gè)過(guò)程會(huì)有額外的電流,這個(gè)額外的電流在阻抗上會(huì)有額外的壓降。無(wú)功需求越多,電流越大,壓降就越大,電壓都加到阻抗上了用于建立磁場(chǎng)的電壓就小了直流電機(jī)到可以沒(méi)有無(wú)功功率,也能做功的。理想電機(jī)沒(méi)負(fù)載的情況下不消耗能量,實(shí)際是要消耗的。/question/33309268/question/19770184/question/20576332/question/21048806工業(yè)和實(shí)際生活中的負(fù)載,阻感負(fù)載很多。電爐,變壓器,異步電機(jī),熒光燈都是。架空線本身也具有一定電感。這類負(fù)載要求電源必須吸收無(wú)功功率才能工作。一方面,與只需要提供有功功率相比,負(fù)載對(duì)無(wú)功功率的需求導(dǎo)致電源與負(fù)載之間的電流增加,設(shè)備及線路損耗增加。另一方面,無(wú)功功率會(huì)導(dǎo)致線路壓降增加。當(dāng)無(wú)功負(fù)載波動(dòng)較大時(shí),如電機(jī)啟動(dòng)或某些大型設(shè)備工作,會(huì)造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大,影響供電質(zhì)量。所以,由發(fā)電機(jī)提供無(wú)功,并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸,給負(fù)載所需要的無(wú)功功率是不現(xiàn)實(shí)的。需要在對(duì)無(wú)功有要求的負(fù)載處,就近提供無(wú)功補(bǔ)償。補(bǔ)償之后,無(wú)功能量只在負(fù)載和近處的補(bǔ)償器之間流動(dòng),電網(wǎng)不需要提供這一部分的能量,降低了對(duì)電網(wǎng)的容量的要求,也避免了引起線路壓降的問(wèn)題。無(wú)功的產(chǎn)生主要是由于電壓相位與電流相位的不重合產(chǎn)生的。那么,以電壓為基準(zhǔn),電流就可以分解為與電壓相位重合和與電壓正交兩部分。與電壓相位重合的那一部分電流做的功就是有功,與電壓正交的那一部分電流那一部分就叫無(wú)功。有功是被不可逆轉(zhuǎn)的消耗掉了的,是實(shí)實(shí)在在的做了功。而無(wú)功并沒(méi)有被消耗掉。無(wú)功在電容和電感中反復(fù)交換,表現(xiàn)為不停的從電場(chǎng)能轉(zhuǎn)換為磁場(chǎng)能,從磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)能,并沒(méi)有被消耗掉,也不對(duì)外做功,因此稱為無(wú)功。當(dāng)然,在實(shí)際中,在電場(chǎng)和磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換過(guò)程中,無(wú)功電流也會(huì)流過(guò)電阻,造成損耗。很難說(shuō)一個(gè)東西是好的還是壞的。無(wú)功也一樣。在很多地方需要無(wú)功,比如需要?jiǎng)?lì)磁的電力設(shè)備,如發(fā)電機(jī),電動(dòng)機(jī),變壓器等等,如果沒(méi)有無(wú)功,這些設(shè)備都是無(wú)法工作的。然而,無(wú)功帶來(lái)最大的問(wèn)題就是損耗增大和電壓降低。當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功不足,就會(huì)引起電壓降低,負(fù)荷不變時(shí),電流就變大,那么就增大了損耗。因此,在電力系統(tǒng)中,常常采用無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞剑a(bǔ)償無(wú)功電流,減小損耗。1.無(wú)功缺額即系統(tǒng)無(wú)功不足。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng),無(wú)功是時(shí)刻平衡的,即無(wú)功的產(chǎn)生量與消耗量相等。因此,無(wú)功缺額并不意味著系統(tǒng)消耗的無(wú)功大于產(chǎn)生的無(wú)功,而是如題目中所說(shuō),對(duì)系統(tǒng)電壓產(chǎn)生影響,即表現(xiàn)為系統(tǒng)電壓的降低。2.電力系統(tǒng)的無(wú)功主要消耗在:(1)變壓器及感應(yīng)電機(jī)。二者都需要無(wú)功進(jìn)行勵(lì)磁。(2)輸電架空線。當(dāng)架空線傳輸功率在自然功率以上時(shí),會(huì)消耗無(wú)功。因此,若系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)和無(wú)功補(bǔ)償裝置發(fā)出的無(wú)功不能滿足系統(tǒng)中的無(wú)功需求,即會(huì)產(chǎn)生(相對(duì)于系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)電壓水平)的無(wú)功缺額。3.有功/相角和無(wú)功/電壓的強(qiáng)耦合關(guān)系,主要是由于電源和負(fù)載間的連接一般是感性元件導(dǎo)致的。例如同步電機(jī)的空載電勢(shì)和端電壓,以及電力系統(tǒng)中電源側(cè)電壓與負(fù)荷側(cè)電壓之間,一般都是通過(guò)電抗連接。根據(jù)電路原理和電力系統(tǒng)分析的相關(guān)知識(shí),可以得到以下關(guān)系:即電壓幅值的變化與無(wú)功密切相關(guān),而電壓相角的變化與有功密切相關(guān)。因此可以得到有功/相角以及無(wú)功/電壓強(qiáng)耦合的關(guān)系。至于有功和頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系,主要是由于負(fù)荷的變化會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出力的變化,進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化。而系統(tǒng)頻率與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之間有嚴(yán)格的關(guān)系,因此負(fù)荷側(cè)的變化也會(huì)反應(yīng)在系統(tǒng)頻率上,可以說(shuō)和負(fù)荷與電機(jī)兩方面都有關(guān)。電力系統(tǒng)的某一時(shí)間,負(fù)載“消耗”的無(wú)功是和發(fā)電機(jī)“發(fā)出”的無(wú)功平衡的。一臺(tái)機(jī)多帶了無(wú)功,其他機(jī)組的無(wú)功負(fù)荷就會(huì)下降。當(dāng)負(fù)載無(wú)功功率增大時(shí),(發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率不滿足負(fù)載無(wú)功功率的增量就會(huì)產(chǎn)生無(wú)功電流,系統(tǒng)中的無(wú)功目前來(lái)看不是平衡的。),無(wú)功電流的增量就會(huì)在發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)中起到“去磁作用”,使發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電勢(shì)降低,從而造成系統(tǒng)電壓下降(嚴(yán)格說(shuō)是在較低的電壓下達(dá)到新的平衡),所以可以認(rèn)為系統(tǒng)電壓下降是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率不足造成的。原因:因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)中的無(wú)功主要是感性成分,感性無(wú)功電流形成的磁場(chǎng)在發(fā)電機(jī)中正好抵銷(xiāo)一部分勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的的磁場(chǎng),使發(fā)電機(jī)氣隙中的磁場(chǎng)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(wú)功供應(yīng)大于用電設(shè)備的無(wú)功時(shí)(無(wú)功過(guò)剩),這部分無(wú)功的去磁反應(yīng)消失,氣隙磁場(chǎng)增加,發(fā)電機(jī)端電壓上升,也即系統(tǒng)電壓上升。這是一個(gè)無(wú)功平衡和電壓水平的關(guān)系。在電力系統(tǒng)中,系統(tǒng)(電源)的無(wú)功與負(fù)荷的無(wú)功是永遠(yuǎn)處于平衡狀態(tài)的。電源無(wú)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(dòng)機(jī))的無(wú)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(duì)應(yīng)相應(yīng)的平衡的無(wú)功和電壓。當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功過(guò)剩時(shí),表示電源的無(wú)功-電壓曲線向上移動(dòng),或者負(fù)荷的無(wú)功-電壓曲線向下移動(dòng),它們的交點(diǎn)即新的平衡點(diǎn),顯然對(duì)應(yīng)的電壓上升;反之則下降。用圖形表示最直觀,可自己畫(huà)一下。由于無(wú)功平衡原理的存在,無(wú)功雖然不傳遞能量,但是卻會(huì)影響電網(wǎng)的電壓,這是由電網(wǎng)中的設(shè)備性質(zhì)決定的。如果系統(tǒng)的無(wú)功不足,電壓就會(huì)下降,電壓下降以后,負(fù)荷吸收的無(wú)功減少,發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功增加,從而保持無(wú)功的平衡。反之,如果系統(tǒng)的無(wú)功過(guò)剩,電壓就會(huì)升高,電壓升高以后,負(fù)荷吸收的無(wú)功增加,發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功減少,從而保持無(wú)功的平衡。也就是說(shuō),電網(wǎng)可以依靠電壓的變化來(lái)自動(dòng)保持無(wú)功平衡。有功功率:做工的快慢;無(wú)功功率:一個(gè)周期內(nèi)電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇艌?chǎng)能或者電場(chǎng)能,然后又把電磁能或者電場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芩瓦€電源的速率。無(wú)功是能量交換的速率,本身并不產(chǎn)生損耗當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電流時(shí),這個(gè)電流流過(guò)電樞繞組,也會(huì)在電樞繞組里產(chǎn)生磁場(chǎng),這個(gè)磁場(chǎng)同樣要在電機(jī)的鐵芯磁路里流通,這就要與原來(lái)電機(jī)的磁場(chǎng)相互發(fā)生作用,我們稱為電樞反應(yīng),電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)稱為電樞反應(yīng)磁場(chǎng);電樞反應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的作用是隨著電流的不同性質(zhì)而不同的,無(wú)功電流所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)方向正好與主磁場(chǎng)相同,所以它就加強(qiáng)了主磁場(chǎng),使總的磁場(chǎng)增強(qiáng),所以發(fā)電機(jī)的電壓就升高了;一般負(fù)載大多是感性負(fù)載,而在電力線路空載或輕載時(shí),感性負(fù)荷大大減少,而長(zhǎng)距離輸電線路的線路電容就顯得厲害起來(lái),此電容電流就對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生增磁電樞反應(yīng),使發(fā)電機(jī)電壓升高,這時(shí)必須接入并聯(lián)電抗器來(lái)吸收此無(wú)功功率,從而調(diào)整系統(tǒng)電壓,有的也會(huì)使發(fā)電機(jī)運(yùn)行在欠勵(lì)狀態(tài),來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓。感性負(fù)載只能使系統(tǒng)負(fù)荷現(xiàn)象呈感性,并不是消耗感性無(wú)功。在系統(tǒng)呈感性是需要容性無(wú)功來(lái)抵消感性無(wú)功,也就是有多大感性無(wú)功就需要多少容性無(wú)功來(lái)抵消(其實(shí)這2個(gè)無(wú)功是在產(chǎn)生諧振)線路的電容效應(yīng),是線路中的對(duì)地電容和相間電容比電感大,所以導(dǎo)致電容消耗的容性無(wú)功過(guò)多(相當(dāng)于提供過(guò)多的感性無(wú)功,還是還要返還回電網(wǎng),但是電容比電感大,也就是提供了過(guò)多的感性無(wú)功。過(guò)多的能量交換),從而使得電壓升高(這句話要這樣理解:由于長(zhǎng)距離線路輸電,導(dǎo)線間和對(duì)地會(huì)產(chǎn)生電容效應(yīng),使得線路末端電源呈容性,這樣使電壓升高。并不是電容消耗容性無(wú)功。而且只有長(zhǎng)距離空載線路才會(huì)出現(xiàn)末端電壓升高。樓主還要去補(bǔ)充一下電工基礎(chǔ)中的電感,電容,串聯(lián)諧振,并聯(lián)諧振這部分知識(shí)就知道感性無(wú)功和容性無(wú)功是2個(gè)方向相反的向量,他們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中是在不停的諧振。只有采用末端電容補(bǔ)償?shù)姆绞讲拍苁沟倪@個(gè)諧振的電流控制在系統(tǒng)的末端,這樣就減少了諧振電流產(chǎn)生的能源損耗。對(duì)了,針對(duì)您這個(gè)問(wèn)題,我想問(wèn),為何負(fù)載(主要是感性負(fù)載)過(guò)多的時(shí)候,系統(tǒng)電壓下降,發(fā)電機(jī)要增發(fā)感性無(wú)功?我的回答:增發(fā)感性無(wú)功不是原因,而是結(jié)果。是由于負(fù)載過(guò)多時(shí),要維持系統(tǒng)電壓的問(wèn)題,那就需要強(qiáng)行勵(lì)磁來(lái)提高系統(tǒng)的電壓。而強(qiáng)行勵(lì)磁的一個(gè)后果就是帶來(lái)了更大的無(wú)功電流,當(dāng)然這個(gè)電流是感性無(wú)功電流。所以說(shuō)發(fā)電機(jī)增發(fā)了感性無(wú)功。電容器、發(fā)電機(jī)等發(fā)出感性無(wú)功被電機(jī)吸收,同時(shí)電機(jī)發(fā)出容性無(wú)功,被電容器吸收,符合能量守恒定律。110KV變電站,變壓器是消耗感性無(wú)功的?,而且110KV和35KV線路產(chǎn)生的容性無(wú)功是不足以抵消變壓器和線路的感性無(wú)功的,所以一般情況下,是在10KV母線側(cè)裝設(shè)電容器組,用以補(bǔ)充消耗的感性無(wú)功。而10KV側(cè)消耗的感性無(wú)功,系統(tǒng)可能會(huì)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償一點(diǎn),一般電力公司會(huì)要求用戶保證功率因素,言下之意就是要在感性負(fù)荷較大的時(shí)候裝設(shè)電容器組用來(lái)補(bǔ)充消耗的感性無(wú)功。輸送有功功率,就會(huì)引起相位差;輸送無(wú)功功率,就會(huì)引起幅值差。發(fā)電機(jī)是線圈組成的,無(wú)疑是一個(gè)感性負(fù)載。注意,這里說(shuō)它是感性負(fù)載,而實(shí)際上它是電源。感性和容性通常是對(duì)負(fù)載而言的,沒(méi)有說(shuō)一個(gè)電源是感性或容性的。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行規(guī)定功率因數(shù)必須滯后,也就是電流必須滯后電壓,這是“從外向里看”,把它當(dāng)成電動(dòng)機(jī)一樣,屬于感性負(fù)載。電源和負(fù)載的根本區(qū)別在于:電源的電動(dòng)勢(shì)大于端電壓,電流和電動(dòng)勢(shì)方向相同。負(fù)載的電動(dòng)勢(shì)小于端電壓,電流和端電壓方向相同。發(fā)電機(jī)的電流不是端電壓形成的,而是電動(dòng)勢(shì)形成的,所以“從里面向外看”,正常運(yùn)行時(shí)電流方向和端電壓方向相反!實(shí)際上輸出電流是超前的,這使發(fā)電機(jī)等同于一個(gè)容性負(fù)載!感性負(fù)載儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量時(shí),發(fā)電機(jī)釋放磁場(chǎng)能量,感性負(fù)載釋放磁場(chǎng)能量時(shí),發(fā)電機(jī)吸收磁場(chǎng)能量,這就形成了無(wú)功功率的平衡?;氐侥愕膯?wèn)題:感性負(fù)載消耗無(wú)功,電壓超前電流,這是對(duì)的。發(fā)電機(jī)一旦“進(jìn)相”,就是電動(dòng)勢(shì)低于端電壓(勵(lì)磁電流過(guò)小),這時(shí)發(fā)電機(jī)也和感性負(fù)載一樣吸收(消耗)無(wú)功功率。這時(shí)發(fā)電機(jī)的電流和端電壓方向相同(注意:此時(shí)電流已經(jīng)和正常運(yùn)行電流反向180度)。所以,“從外面向里看”電流超前于電壓。發(fā)電機(jī)一旦失去同期(失步),穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)就會(huì)被破壞,振蕩狀態(tài)下的發(fā)電機(jī)會(huì)在感性和容性之間變化,電流也就在超前和滯后之間振蕩。無(wú)功是分為感性無(wú)功功率和容性無(wú)功功率。一般意義上指發(fā)出感性無(wú)功功率即為吸收容性無(wú)功功率,發(fā)出容性無(wú)功功率即為吸收感性無(wú)功功率。發(fā)電機(jī)既可以發(fā)感性無(wú)功,也可以發(fā)容性無(wú)功,正常運(yùn)行中發(fā)容性無(wú)功,進(jìn)相運(yùn)行時(shí)吸收容性無(wú)功,既發(fā)感性無(wú)功。用電容做無(wú)功補(bǔ)償時(shí),作為無(wú)功源,即發(fā)容性無(wú)功。1,有功功率可以用發(fā)出或吸收來(lái)形容,“發(fā)出”的含義為“產(chǎn)生”,“吸收”含義為“
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