求教有功功率和无功功率的问题

轻云舟

各位老师好，由于自己对有功、无功的问题不了解，可能下面的问题比较小白。
1.假设有一台100kVA的柴油发电机为一台100kVA的电动机供电，为了表述方便，这里我们先不考虑电动机启动的问题，认为此时电动机已经处于运行状态了。发电机的功率因数是0.9，电动机的功率是0.8，请问这台发电机的能使这台电动机正常运行吗？是不是电机的有功功率部分满足了，无功功率部分无法得到满足，电动机无法正常运行？如果发电机的功率因数也是0.8，是否电动机就能正常运行了？
2.发电机的无功电流应该是为了建立磁场而产生的无功电流吧，这部分无功电流是不是应该在发电机内部环流，发电机发出去至电动机的那部分电流是不是对发电机来说都属于有功电流呢？自己对这部分实在是没有概念。
感谢！

L446231510

1、不考虑过载能力，无法运行。发动机实际是有有功输出和无功输出额定值两个参数的。我们图纸上限定发电机功率因数实际是在限制发电机输出的最大无功功率是多少。并不是说发电机运行时的功率因数是某一个固定值。
2、没看懂

轻云舟

L446231510 发表于 2024-1-8 09:35
1、不考虑过载能力，无法运行。发动机实际是有有功输出和无功输出额定值两个参数的。我们图纸上限定发电机 ...

感谢老师的回复，我第二个问题问的比较乱，可能是自己理解错了。就说第一个问题吧，发电机是不是要根据负载的情况来发电，比如负载需要50kW的有功功率，需要30kVar的无功，那么发电机就会发出对应的有功、无功？

dqaq

1、发电机发多少有功，由原动机（如水轮机、汽轮机）调节；发多少无功，由发电机自身励磁调节。有功和无功量值比例有个边界，叫发电机的功率极限，有个图。你的问题，专业上叫作电力系统的有功功率平衡与无功功率平衡。这种问题靠论坛是不可能弄明白的。
2、发电机发的无功功率不是在自己内部循环，而是在发电机与负荷之间循环。半个周期将能量送给负荷，负荷将能量存起来。下半个周期负荷又将存储的能量送还给发电机，发电机存起来。这里的周期是电压的一半。

轻云舟

谢谢两位老师的指点，还是得看书啊

荣知事

1，电动机铭牌上标注的有功功率是指轴输出机械力，输入电功率会有一定的增加。发电机输出有功功率不变，功率因数下降，则电流会有增加。因此额定100kW，额定功率因数为0.9的发电机不适宜供额定100kW，额定功率因数为0.8用电，除非电动机削减有功功率。
主要关注额定电流。50kW，30kVar，最简便方法是先计算视在功率再算出电流。
2，关于无功功率。为了说清楚这一问题，可以采用瞬时功率计算和波形图分析：
u=√2Usinωt     以电压为参考相量。
i=√2Isin（ωt-φ）
p=u*i=√2Usinωt*√2Isin（ωt-φ）      积化和差公式得到下面，
  =UIcosφ-UIcos（2ωt+φ）
可见瞬时功率有两个分量组成，UIcosφ始终在时间轴的上面，UIcosφ是一个正弦量，频率是电压频率的两倍，既两倍频。
用图示法表示：
可见p曲线白色部分是有功功率UIcosφ，绿色加红色部分是UIcos（ωt-φ）无功功率部分。
绿色部分表示电能转换成磁场能，红色部分表示磁场能转换成电能。它们积分以后值为零，既平均功率为零，也就是不消耗能量。
所以狭隘地定义无功功率：无功功率是纯正弦的量，是一个周期内电能和磁场能（电场能）等量交换的速率。也就是规模。
为了突出交换概念“等量”是我加上去的。所以无功功率不仅是电能产生磁场能，还需要磁场能（电场能）返还给电能。才是无功功率。
可以把电动机的电流拆分成两部分。与电压相量轴平行的是电流有功分量，垂直于电压相量的是电流的无功分量。
无功分量不仅是电变成磁，还有磁返还给电。
坚决清除“无功功率（无功电流）建立磁场”这一错误概念。磁场是电流产生的。

有功功率P不一定等于√（视在功率平方）-（无功功率平方），
这里面有一个谐波问题，所以P=√（S平方）-（Q平方）-（D平方），应运而生。这属于广义无功功率了。

轻云舟

荣知事 发表于 2024-1-8 11:19
1，电动机铭牌上标注的有功功率是指轴输出机械力，输入电功率会有一定的增加。发电机输出有功功率不变，功 ...

感谢荣老师的回复，我得仔细看看

ShadowShinyui

1.理论上是的需要需要三个功率都满足。但是实际中会造成过载和欠压等。
2.无功功率实际内容很广泛。具体有什么是要在整个系统中进行分析，不能在系统中单独一个元件去研究

ShadowShinyui

荣知事 发表于 2024-1-8 11:19
1，电动机铭牌上标注的有功功率是指轴输出机械力，输入电功率会有一定的增加。发电机输出有功功率不变，功 ...

有个问题谐波不应该通过傅里叶变化反向融合到S P Q中么？？

荣知事

ShadowShinyui 发表于 2024-1-8 16:43
有个问题谐波不应该通过傅里叶变化反向融合到S P Q中么？？

这里也有一个问题，不同频的正弦量是不能乘积的。当然采用AI计算相信一定能行。但是为了定性，说明问题，有人就把它统统归纳为D功率。

dqaq

ShadowShinyui 发表于 2024-1-8 16:43
有个问题谐波不应该通过傅里叶变化反向融合到S P Q中么？？

      谐波条件下有功、无功功率的含义，是上世纪80年代末开始探讨的一个热门话题，对应的工程问题是智能测量，比如电能计量。比如三次谐波电压与五次谐波电流相乘，得出的到底是什么功率？现在为止，还没完全取得共识。
      这方面的学界头号大神美国人伊曼纽尔写了一本专著《功率定义及功率流的物理机制》，国内有翻译。最终用坡印廷向量对其物理意义做了解释。反正我是看不懂的。这哥们好哲学，一开篇就是“尼采云。。。。。”之类的。这种人的思路，多半不是我等俗人能够理解的
      但问题入门很简单，p(t)=u(t)i(t)，将电流电压用傅里叶级数分解成若干正弦项，多项式相乘就行了。然后。。。。。。。就不知道在说什么了！

dqaq

伊曼纽尔写这本书，是为了解释和推广他主持制定的一项IEEE标准，是关于正弦与非正弦电功率测量的，是智能电网的一项基础性技术需求。由此想到技术标准的水平和质量问题，以及我们与国际先进水平的差距问题。虽然按GDP算，已经是二当家的了，但内劲比起大当家的来说，比GDP差距不知大多少倍。

荣知事

dqaq 发表于 2024-1-8 18:39
谐波条件下有功、无功功率的含义，是上世纪80年代末开始探讨的一个热门话题，对应的工程问题是智能 ...

就是按照傅里叶级数计算，正弦无功功率的定义也是不可改变的。频率的改变会使电磁感应发生变化ω改变e就会改变。所以也不是多项式求和可以说明问题的。更不要说三次谐波电压与五次谐波电流乘积了，一定会出现时间轴下的分量，平均功率被抵消。
个人认为，本平台也属于电学的一个旁支。讨论一些电学基础知识是有必要的。但是那种“五彩云霞空中飘”不专业的论述应该予以纠正，否则会误导整个行业的。比如，三次谐波必须建立在基波的基础之上，中性线电流也同样，三次谐波也是建立在基波基础之上，没有基波也不会有三次谐波。而且，三次谐波的有效值只能小于等于基波的四分之三，否则中性线上的电流频率就会改变。这样的三次谐波电流是不成立的。所以，三次谐波中性线叠加说对中性线电流的影响基本可以忽略。

dqaq

轻云舟
老师海纳百川！

我是想说人家编了一份标准，然后用了一本专著来解释这一标准，而这本专著是至今为止该领域最权威的著作，没有之一。相比之下，看看我们标准里的那些条文解释，言语论证还算好的，居然还有类似“兄弟我当年在英国的时候，看见。。。。。。”之类的《围城》句式。都是专家，一个MIT的教授，一个XX大院的教授级大拿，后者还有碾压教授的行政级别，别说什么土壤结什么瓜之类的大话了，只就专业性而论，天上人间。