无功功率对于电工来说,是一个很常见的词,但一旦问他们无功功率是什么,能说个七七八八的人却很少。若在网上找查资料或看书,就会涉及到相对复杂的计算,这对基础较为薄弱的电工来说,更是如看天书。
今天,我将在不涉及公式计算的基础上给大家讲解无功功率,旨在让大家理解无功功率的含义,至少在别人问你无功功率是什么的时候,不至于答不出来。
在讲无功功率前,我们首先要知道两点:无功功率仅适用于交流电路,直流电路中是没有无功功率这种说法的;无功功率仅和电感或电容有关,和电阻无关。
其实,在交流电路中,有三个重要的功率,其中和电感、电容有关的叫无功功率,和电阻有关的叫有功功率,有功功率与无功功率的结合就是视在功率。
电感的无功功率叫感性无功,而电容的无功功率就叫容性无功,两者非常相似,所以我们只需要理解其中一个就好。接下来我将从电感出发来给大家讲解无功功率。
众所周知,变压器、电机等设备中都有线圈,而线圈流过电流就会产生磁场。忽略线圈的电阻值,它在电路中就是电感元件。
在交流电路中,电压和电流都是交变的,它们的大小和方向都作周期变化,这个交变的电流流过电感,就会产生交变的磁场。而磁场是具有能量的,例如两块磁铁能相互产生力的作用而吸引或排斥,就是因为磁铁所激发的磁场具有能量,对另一块磁铁做功。
磁场越强,其具有的能量就越大,所以在交流电路中,若交变电流变大,磁场就变强,此时电感将吸收电能;若电流变小,磁场将变弱,电感也就释放电能。换言之,随着交变电流的变大变小,电感也在不断的吸收能量和释放能量(即交换能量)。
相对于电阻的耗能特性而言,电感(电阻为零)是不消耗能量的,它仅和电源交换能量。但在交换的过程中,电感有吸收能量的情况,这意味着电源首先得有一部分能量来给电感吸收,即使电感又会把这份能量给回电源。
为了便于理解,再讲无功功率之前,我们先了一下解有功功率。有功功率其实就是平均功率,前文说过,有功功率只和电阻有关,而电阻是耗能元件,所以有功功率就是指电阻消耗电能的快慢,重点在于“消耗”两字。在实际交流电路中,凡是涉及到有电能消耗的,就意味着电路中必存在电阻,也必存在有功功率。
例如实际的电感线圈,电阻不可能为零,所以它多多少少都有一定的有功功率,但在电路分析中,线圈往往会忽略电阻(有功为零),仅看其电与磁交换的部分。
既然有功功率是耗能的体现,那么很显然,无功功率就是无耗能的体现。另外,不管有功功率还是无功功率,它们都是一种“功率”,所谓功率,是指能量变化的快慢,例如有功功率表示了电阻消耗电能的快慢。那么举一反三,无功功率是不是就是指电感(或电容)交换能量的快慢呢?没错!
为了区别于电阻的有功消耗,我们把电感或电容的这种不消耗电能,仅交换能量的过程的最快速度称为无功功率(即瞬时功率的最大值),你明白了吗?
知道了无功工功率的含义后,我们可以试着解释电容的无功功率。电感的无功功率表现为电能与磁场能的交换,而电容,却是电能与电场能的交换。简单来说,就是在交流电路中,随着电压的变化,电容两极板间的电场也会发生变化,若电压变大,电场就增强,电容也就吸收能量;若电压变小,电场变弱,电容将释放能量,和电感一样,电容也在不断的吸收和释放能量,这个吸收和释放的最快速度,就是电容的无功功率!
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