【電子技術】有功功率與無功功率的理解分析-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2022-01-25
在交流電路中，由電源供給負載的電功率有兩種：一種是有功功率，一種是無功功率。電壓電流同相位，電源向負載供電，負載把電能轉換成其他能量，叫有功。
電壓電流不同相位部分，電源與負載之間交換電能，這部分(除線路損耗外)電能不轉換(電磁以外的)成其他能量，叫無功。
有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5千瓦的電動機就是把5.5千瓦的電能轉換為機械能，帶動水泵抽水或脫粒機脫粒;各種照明設備將電能轉換為光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符號用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
有功功率:在交流電路中，電源在一個周期內發出瞬時功率的平均值(或負載電阻所消耗的功率)，稱為"有功功率"。有功功率過低導致線損增加、容量下降、設備使用率下降，從而導致電能浪費加大。
電網中的感性負載(如電機，扼流圈，變壓器，感應式加熱器及電焊機等)都會產生不同程度的電滯，即所謂的電感。
感性負載具有這樣一種特性 -----即使所加電壓改變方向，感性負載的這種滯后仍能將電流的方向(如正向)保持一段時間。一旦存在了這種電流與電壓之間的相位差，就會產生負功率，并被反饋到電網中。電流電壓再次相位相同時，又需要相同大小的電能在感性負載中建立磁場，這種磁場反向電能就被稱作無功功率。
定義：在具有電感或電容的電路中，在每半個周期內，把電源能量變成磁場(或電場)能量貯存起來，然后，再釋放，又把貯存的磁場(或電場)能量再返回給電源，只是進行這種能量的交換，并沒有真正消耗能量，我們把這個交換的功率值，稱為" 無功功率"。
無功功率比較抽象，它是用于電路內電場與磁場的交換，并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備，要建立磁場，就要消耗無功功率。
比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮流器也需消耗一部分有功功率)來發光外，還需80乏左右的無功功率供鎮流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。無功功率的符號用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar)。
無功功率過高的缺點：
1)無功功率會導致電流增大和視在功率增加，導致系統容量下降;
2)無功功率增加，會使總電流增加，從而使設備和線路的損耗增加;
3)使線路的壓降增大，沖擊性無功負載還會使電壓劇烈波動。
配電網中的電感性電氣設備如變壓器、電動機、電焊機、空調器、洗衣機、電冰箱、鈉燈、日光燈等投入運行后，不僅要從電力網中吸收有功功率用于做功，而且還要吸收無功功率建立磁場，這樣就導致電力客戶的自然功率因數一般都比較低。我國對電力客戶的用電，規定了必須達到的功率因數標準。
無功功率決不是無用功率，它的用處很大。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。
變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產生磁場，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，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。
為了形象地說明這個問題，現舉一個例子：農村修水利需要開挖土方運土，運土時用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無功功率，竹筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎么運到堤上呢?
在正常情況下，用電設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。如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。
無功功率對供、用電產生一定的不良影響，主要表現在：
(1)降低發電機有功功率的輸出。
(2)降低輸、變電設備的供電能力。
(3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。
(4)造成低功率因數運行和電壓下降，使電氣設備容量得不到充分發揮。
從發電機和高壓輸電線供給的無功功率，遠遠滿足不了負荷的需要，所以在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設備才能在額定電壓下工作。這就是電網需要裝設無功補償裝置的道理。
1、單位不同
有功功率交流電的瞬時功率不是一個恒定值，以字母P表示，單位瓦特。而無功功率指的是為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率，單位是千乏，用Q表示。
2、電流不同
有功功率過低導致線損增加、容量下降、設備使用率下降，從而導致電能浪費加大。無功功率會導致電流增大和視在功率增加，導致系統容量下降。
3、計算公式不同
有功功率P=IUCOSφ，實有功功率P、無功功率Q、視在功率S就是一直角=形的三條變，S為斜邊，P、Q為兩直角變，P、Q就是把S正交分解出來的兩個分量，P^2+Q^2=S^2 (勾股定理)。功率因數就是P/S，也就是cosθ, 0就是相角，即電壓與電流之間的角。無功功率=I*U*sinφ。
注意事項：
當負載電阻遠遠大于電流線圈的電阻時，應采用電壓線圈前接法。這時電壓線圈的電壓是負載電壓和電流線圈電壓之和，有功功率表測量的是負載功率和電流線圈功率之和。如果負載電阻遠遠大于電流線圈的電阻，則可以略去電流線圈分壓所造成的影響，測量結果比較接近負載的實際功率值。
當負載電阻遠遠小于電壓線圈電阻時，應采用電壓線圈后接法 。這時電壓線圈兩端的電壓雖然等于負載電壓，但電流線圈中的電流卻等于負載電流與有功功率表電壓線圈中的電流之和，測量時功率讀數為負載功率與電壓線圈功率之和。由于此時負載電阻遠小于電壓線圈電阻，所以電壓線圈分流作用大大減小，其對測量結果的影響也可以大為減小。
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