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为什么电网中存在有功功率与无功功率?

作者:angelazhang时间:2015-08-11

在日常生活中,老百姓的家用电费是通过有功功率计算的。那么,无功功率在电网系统中扮演着什么样的角色呢?今天,让我们一起来品阅一下它们之间的故事。


什么是有功功率?

有功功率(P)是指保持设备运行所需要的电功率,也就是将电能转化为其它形式的能量(机械能,光能,热能等)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。


什么是无功功率?

无功功率比较抽象,它主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换,在电气设备(电路系统)中建立和维护磁场的功率,不表现对外做功。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。

 



为什么功率分有功功率与无功功率?

请查看下表:

 

 

从表中可以看出,电路中仅有电阻,电压与电流是不会有相位差,有功功率即为全功率。但是,实际的用电设备中,还存在着电感、电容元件,使得电压与电流有相位差,从而有有功与无功之分。


其计算公式如下:

 



有功功率与无功功率的关系

电机运行时所需的旋转磁场,就是靠无功功率来建立和维护的。有了旋转的磁场,才能使转子转动,带动机械的运行,从而实现电能转换为机械能。


变压器的工作也需要无功功率,使一次线圈产生磁场,二次线圈感应出电压。


举一个简单的例子说明:


把有功看作面粉,把无功看作水。

 



通过水的帮助,面粉转化成各种各样的食物。

 


类似的,“有功”在“无功”的帮助下,进行做功完成能量的转化。


有功与无功,缺一不可

凡是有电磁线圈的电气设备运行时都需要建立磁场,而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功功率。


没有无功功率电机不能转动、变压器不能运行、电抗器不能工作、继电器不会动作,所有设备中的磁场无法建立,电气设备也就不会运行。

 

因此供电系统中除了对用户提供有功功率,还要提供无功功率,两者缺一不可,否则电气设备将无法运行。



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