[讨论]有功和无功

冷若冰

<P>最近有两个东东搞不是很清楚，问问大家：</P>
<P>1、有功功率</P>
<P>2、无功功率</P>
<P>不要公式，给解释解释这两东西是什么意思？</P>

亮剑

<DIV class=quote>以下是引用 <B>治学以诚</B></FONT> 在(<I>2007-5-20 11:33:45</I>)的发言<BR>
<P>问题是在电容电路的交流回路中，先有电压，电压产生磁场，磁场产生电流，电压超前电流，超前多少？因为对外功率为0，根据矢量计算，矢积为0的两个量相互垂直，所以超前90度；在电感回路中先有电流，电流产生磁场，磁场产生电压，电压滞后，同样道理，滞后90度。</P><BR></DIV><BR>在电感回路中电感电压超前电感电流90度，在电容回路中电容电流超前电容电压90度，楼上的可能不小心说反了。<BR>

冷若冰

<DIV class=quote>以下是引用 <B>治学以诚</B></FONT> 在(<I>2007-5-20 11:33:45</I>)的发言<BR>
<P>难为人</P>
<P>在电路分析中电压、电流是矢量，功率是标量，是电压与电流的积。</P>
<P>问题是在电容电路的交流回路中，先有电压，电压产生磁场，磁场产生电流，电压超前电流，超前多少？因为对外功率为0，根据矢量计算，矢积为0的两个量相互垂直，所以超前90度；在电感回路中先有电流，电流产生磁场，磁场产生电压，电压滞后，同样道理，滞后90度。COS90=0，SIN90=1，功率三角形求得：视在=I*U</P>
<P>通常这个情况是不存在的，在电动机的回路中，由于转子互感电动势的存在，改变了回路中的滞后角，在同步电动机中，这个角度可以从-90到+90，这时候电流被分为两部分，与电压同方向的电流做的功就叫做有功，</P>
<P>与电压垂直方向，也就是矢量积等于0的，这部分电流就叫无功</P>
<P>版权所有，不得转帖。</P><BR></DIV>
<P><BR><BR>老大，没有说清楚，分别逐条再说一次吧。从你这个角度来看有功、无功我还没有试过。</P>
<P>对了，老大这些东西是从哪本书上有得看，我去看看。《电工学》还是《电路与磁路》，或者别的？</P>

<div style="color:#A48E7B;text-align:right">「该帖子被 冷若冰 在 2007-5-20 15:57:50 编辑过」</div>

冷若冰

<DIV class=quote>以下是引用 <B>Desy</B></FONT> 在(<I>2007-5-20 10:21:07</I>)的发言<BR>
<P>有功功率：在交流电路中，电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值(或负载电阻所消耗的功率)，称为"有功功率"。 </P>
<P>       有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量 (机械能、光能、热能)的电功率。有功功率过低导致线损增加、容量下降、设备使用率下降，从而导致电能浪费加大。</P>
<P>无功功率：在具有电感或电容的电路中，在每半个周期内，把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来，然后，再释放，又把贮存的磁场（或电场）能量再返回给电源，只是进行这种能量的交换，并没有真正消耗能量，我们把这个交换的功率值，称为" 无功功率"。</P>
<P>      无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外做功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。 <BR></CA></P></DIV>

<P>谢谢，你说出了它们各自大概的意思。</P>
<P>有功：还是电功率；</P>
<P>无功：转化成建立磁场的那部分能量。</P>
<P>我理解得对吧？</P>
<P>我在了解谐波，谐波消耗的是无功，谐波消耗的那个无功和我问的无功好像不是一回事。</P>
<P>谐波消耗的无功是无用功率，是振动、噪声、热量，等等。</P>

cyj

你应该学习一下大学课程“电路”或“电工基础”

keast

晕倒，如果考试考这个，我都答不出了，哈哈，尽管这么多年一直和这些东西打交道！

1983616jiang

<P>我找到的转载的东西：</P>

<P>专家黄平来答电气八群提问：<BR>什么是有功功率？什么是无功功率？ （黄平来回答2007-5-25）<BR><BR>在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。<BR><BR>1、有功功率<BR>是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。<BR><BR>2、无功功率<BR>电网中的感性负载（如电机，扼流圈，变压器，感应式加热器及电焊机等）都会产生不同程度的电滞，即所谓的电感。感性负载具有这样一种特性 -----即使所加电压改变方向，感性负载的这种滞后仍能将电流的方向（如正向）保持一段时间。一旦存在了这种电流与电压之间的相位差，就会产生负功率，并被反馈到电网中。电流电压再次相位相同时，又需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场，这种磁场反向电能就被称作无功功率。无功功率的符号用Q表示，单位有乏(Var)、千乏(KVar)。<BR><BR>3、无功功率比较抽象<BR>它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。<BR><BR>4、无功功率决不是无用功率<BR>它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑‘空竹筐’就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢?<BR>在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。<BR><BR>5、无功功率对供、用电产生一定的不良影响<BR>主要表现在：<BR>(1)降低发电机有功功率的输出。<BR>(2)降低输、变电设备的供电能力。<BR>(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。<BR>(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。<BR>从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。<BR><BR>6、功率因数<BR>电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为：<BR>式中cosφ——功率因数；<BR>　　P——有功功率，kW；<BR>　　Q——无功功率,kVar；<BR>　　S——视在功率,kV。A；<BR>　　U——用电设备的额定电压,V；<BR>　　I——用电设备的运行电流,A。<BR>　　功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。<BR>(1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。<BR>(2)瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。<BR>(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式为：<BR>　<BR>7、提高功率因数的方法有两种<BR>一种是改善自然功率因数，另一种是安装人工补偿装置。 <BR><BR>8、 无功功率大的危害性<BR>1）无功功率会导致电流增大和视在功率增加，导致系统容量下降；<BR>2）无功功率增加，会使总电流增加，从而使设备和线路的损耗增加；<BR>3）使线路的压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动（即叫电网的“闪变”）。<BR>——为了使输电网络运行在指定的电压范围内，增加或减少无功功率，即所谓的无功功率补偿及控制，这在电力系统运行与控制中是必须的。<BR>一、什么是容性负载和感性负载？ 有何区别？（黄平来回答2007-5-25）<BR><BR>1、 感性负荷<BR>是指具有电感效应的负载：具体如电动机、变压器、接触器、继电器、冰箱空调的压缩机、日光灯的电感镇流器等。<BR>有些人说：有线圈的一般具有电感效应的设备？但是，我个人认为回答得并不是十分贴切。因为，在用电器中，电阻、电感、电容是不可能分得很清的，总是有分布电感、分布电容等分布参数与电感、电容、电阻等集中参数同时存在。严格地说：感性负荷应该是指以电感为主的负荷。<BR>还有些人说：感性负载还是容性负载，主要是看电压和电流的相位关系！回答虽然正确，但是说得还不够‘深入浅出’，也帮助不了别人去直接判断。<BR><BR>2、 那些是感性负荷<BR>现在民用电器中的感性负荷主要有：洗衣机、空调器、电冰箱、电风扇、荧光灯中的电感性镇流器；纯阻性负荷主要有电饭(火)锅、电热水器、电热取暖器、白炽灯、加热器等。<BR>现在工业设备中的感性负荷主要有：电动机、变压器、电抗器、水泵、风机、空压机、冷冻压缩机、食盐（铝、镁、锌）的电解槽、接触器（有线圈）、继电器（有线圈）、电子线路的电感回路等等。<BR>可以说一般常见的都是负载，绝大多数都是感性负载，电机一类的设备，则是典型的感性负载。需要消耗很多无功功率，因此需要用电容来补偿，以提高功率因数，降低线路损耗，提高电源的利用率，节约投资。<BR><BR>3、 那些是容性负荷<BR>一般纯的电容性负载或设备是较少的，譬如说：高压电容器组柜、低压电容补偿柜、电子线路的电容耦合回路；电容性负载还有：紧凑型荧光灯，相控调光器等等。从电路特征上说，大功率的直流设备，常常呈现出容性，特别在谐波分量上，其容性特征非常明显。可以看着容性负载。 <BR><BR>二、顺便再说说感性负荷的无功补偿<BR><BR>1、 无功功率补偿的基本原理<BR>是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。<BR><BR>2、 无功补偿的原则<BR>我国规定：无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。<BR><BR>3、提高用电单位的自然功率因数的方法<BR>提高用电单位的自然功率因数方法有：无功补偿分为集中补偿,分散补偿和随机随器补偿三种。<BR>——应该遵循：“全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主”的四项原则。<BR><BR>4、 无功补偿的配置要求<BR>1） 在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。<BR>2） 从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。<BR><BR>所以，无功补偿的配置强调：<BR>(1)总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主；<BR>(2)电力部门补偿与用户补偿相结合；<BR>(3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为；<BR>(4)降损与调压相结合，以降损为主。<BR><BR>5、无功补偿的意义<BR>1）补偿无功功率,可以增加电网中有功功率的比例常数； <BR>2）减少发,供电设备的设计容量,减少投资：<BR>例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cos4=0.95时,装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW;反之,增加0.52KW.对原有设备而言,相当于增大了发,供电设备容量.因此,对新建,改建工程.应充分考虑无功补偿,便可以减少设计容量,从而减少投资。<BR>3）降低线损<BR>由公式△P%=(1- cosΦ′/cosΦ)X100%得出其中cosΦ’为补偿后的功率因数,cosΦ为补偿前的功率因数则： <BR>cosΦ′&gt;cosΦ ；<BR>所以提高功率因数后,线损率也下降了.减少设计容量,减少投资,增加电网中有功功率的输送比例,以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益.所以,功率因数是考核经济效益的重要指标,规划、实施无功补偿势在必行。 <BR><BR>6、怎么样来正确认识无功功率<BR>1） 无功功率是必需的：‘无功功率’不等于是“无用功”！（详见我的——什么是无功功率？介绍）<BR>2） 容性负载能力不可能太大，由于考虑到电源的综合保护能力，尤其是输出短路保护问题，否则保护特性将变差。<BR></P>

冷若冰

谢谢了，这是我见过的最齐全的解释。

冷若冰

老诚，何以见得？到现在再看这贴，心潮起伏啊。。。。。

冷若冰

与电压垂直方向，也就是矢量积等于0的，这部分电流就叫无功

何止于 与电压垂直，与电流也得垂直。
这是 ...
治学以诚 发表于 2010-12-27 14:18

                               
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我现在才知道你为什么这么说，你跑人家那去踢馆也就算了，还把我给捎带上了。。。

要是人家打上来，你叫我怎么办，老诚很狡猾啊。。。。。

这个问题还真不是网易那搬过来的了。。。你要是弄清楚了，又可以写小文章了的。。。。。

老诚，你把我的名头扛出来，吓着人家没有。。。。。哈哈哈哈哈。。。。

elegantyuer

5、无功功率对供、用电产生一定的不良影响
主要表现在：
(1)降低发电机有功功率的输出。
(2)降低输、变电设备的供电能力。
(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。
(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。

没懂起呢？无功补偿不是为了增加有功吗？，上面的描述，让我彻底晕了！请前辈帮忙屡屡啊。