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事实揭露 揭密真相
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我国选用50Hz的交流电功率原图链接来自 搜狐 的图片

交流电功率是电能在交流电路中流动的速率,电压乘以电流的积称为视在功率。在交流电系统中,例如电感器[1]电容器之类的储能装置可能会导致能量流动方向的周期性变化。在一个完整周期内,能量在一个方向上的净流动率称为有功功率或实功率,而往返于储能装置与电源间的部分称为无功功率或虚功率。

定义

对一个线性负载而言,电路中电压与电流都是遵循相同规律变化的,例如都按照正弦波变化。如果负载是纯电阻[2]的话,电路中电压与电流会在相同的时间改变各自的极性,电压电流的乘积永远都是大于或等于0的,表示能量的流动方向不会逆转。此时电路上只有实际功率流动。

而如果负载是纯电容或纯电感的话,电路中的电流与电压会出现90度的相位差。这样一来,在交流电的每个周期内,半个周期中电流与电压乘积为正,而另半个周期中电流与电压乘积为负,而且二者相加正好为0,表示每个周期内流向负载的电能全部被返还到电源中,整体上电路没有消耗电能,电路上只有无功功率流动。

在实际生活中,负载通常会同时有电阻性、电容性和电感性,因此电路上会同时有无功功率和实际功率。电力工程师将无功功率和实际功率的向量和的模作为视在功率。视在功率的定义为电压的均方根乘以电流的均方根。

尽管无功功率在负载上不做功,但是对于一个实际系统来说,电流流过导线时,会使导线发热,部分电能因此会损失掉,因此电力工程师需要关心视在功率。变压器和导线都需要按照视在功率的大小设计,而不是有功功率。发电机和不间断电源等供电设备需同时考虑视在功率和有功功率。另外,直接将两个负载各自的视在功率相加,并不一定等于两个负载整体的视在功率,除非两个负载的电压和电流的相位差一致,或两个负载具有相同的功率因数。

根据定义,电容器提供无功功率,而电感器消耗无功功率。因此计算负载时,电阻是正数(代表消耗实功),电感也是正数(代表消耗虚功),电容则是负数(代表提供虚功)。

如果将电容器和电感器并联,那么二者的电流会倾向于相互抵消而不是叠加。这是电力系统中进行功率因数校正的一个基本方法。

视频

电学基础线--三相交流电功率计算方式

18 电功率专题复习

参考文献

  1. 电感线圈和电感器有什么区别快资讯,2019-06-17
  2. 电阻的作用是什么? ,搜狐,2017-01-13