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標題: 無功功率真的沒用嗎？ [打印本頁]

作者: hubaba 時間: 2016-3-28 15:39
標題: 無功功率真的沒用嗎？
摘要

無功功率是無用的功率嗎，所以其數值越小越好？無功功率不消耗能量，大小多少有無是否不用考慮？難道無功功率真的不重要，可用可無？

在力學中，人推小車前行，只考慮其中向上的支撐力、向前的推力，如圖1。只有推力做功，向上的支撐力不做功；但是如果沒有向上的支撐力，小車無法前進，推力不能實現做功。

圖1 小車前行中受力示意圖

在電學中，對于一些特定的負載，有功功率可類似成力學中的向前的推力，無功功率類似成向上的支撐力。可見無功功率也是不可或缺的。我們先來了解幾個相關聯的物理量含義。

1、有功功率

在交流電路中，有功功率是指一個周期內發出或負載消耗的瞬時功率的積分的平均值或消耗在負載上轉換為其它能量的功率，即等效阻性負載所消耗的功率，常用P表示，單位W；

2、無功功率

表示單位時間電路中電抗器（電感或電容）元件間能量交換規模的量。無功功率的大小表明了能量交換的能力。常用Q表示，單位Var；

3、視在功率

指電路中電壓有效值和電流有效值的乘積，用符號S表示，常用單位VA。用來表示電器設備最大可利用的容量；

4、功率因數

有功功率和視在功率之比，反映了電力的利用率。

感性電氣設備運行中，感性電流分量建立交變磁場，這種感性電流分量產生磁場能和電能相互轉化，不轉變成其它能量（如熱能、機械能、化學能等），感性電流分量產生的功率在負載和電源之間往返，沒有被消耗，稱為無功功率；同樣地對于容性負載，容性電壓分量建立交變電場，電場能和電能相互轉化，這種能量交換的規模也是無功功率。所以交流電路中電抗元件的特性是實現能量交換，存在電抗元件必然存在無功功率。

電力系統中無功功率并非無用的功率，相反在電力中起著重要的作用。例如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。變壓器也需要無功功率，才能使變壓器的一次側線圈產生磁場，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，電壓器就不會變壓。

在正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，還需要從電源取得無功功率。在實際負載正常工作時，有功功率來完成工作；無功功率維持電磁場；視在功率為看上去消耗的功率，三者之間關系可用圖2表示。標準正弦電路中，P、Q、S滿足矢量三角形的關系：S=。

圖2 三者之間的關系示意圖

雖然無功功率不被消耗，但是無功功率和有功功率一樣都在供電線路上產生電流。電源和輸電線路存在阻抗且電源容量是有限的，無功功率對供、用電也產生一定的不良影響：

視在功率一定時，增加無功就要降低變電設備的供電能力；
電網內無功功率的流動會造成線損增大和能耗增加；
造成低功率因數和電壓下降，導致電氣設備容量得不到充分利用。

總結

無功功率有利也有弊，有功功率和無功功率就像蹺蹺板的各一端，無功和有功在某些電氣設備中是不可或缺的；無功也參與了電源的能量交換，降低了發電機和電網的供電效率，供電部門當然希望無功越小越好。可采用無功功率補償技術來改善功率因數，由無功功率源提供負載的無功電流，提高供電效率。

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