純電感電路有功功率和無功功率

2020-11-25 電子發燒友

純電感電路有功功率和無功功率

發表於 2018-02-27 13:43:22

　　什麼是有功功率和無功功率

　　1、有功功率

　　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。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。

　　2、無功功率：

　　無功功率：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，感性負載的這種滯後仍能將電流的方向（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，並被反饋到電網中。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。

　　無功功率比較抽象，它是用於電路內電場與磁場的交換，並用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外做功，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。

　　無功功率過高

　　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，衝擊性無功負載還會使電壓劇烈波動。

　　

　　什麼是純電感電路

　　交流電通過線圈時，線圈就會產生自感電動勢，而自感電動勢又會阻礙交流電的通過。如果線圈的電阻很小則可以忽略不計。把這種線圈作為負載連接在交流電源上所組成的電路叫做純電感電路，如圖2所示。

　　在純電感電路中的電流瞬時值為i=Imsinωt，而在線圈兩端的自感電壓為uL=Umsin（ωt+π/2），純電感電路中的電壓在相位上超前電流π/2。

　　

　　純電感電路有功功率和無功功率

　　瞬時功率：

　　

　　純電感電路的瞬時功率等於電壓uL和電流iL瞬時值乘積。

　　

　　做出瞬時功率曲線圖，如右圖所示。

　　有功功率：

　　由上右圖瞬時功率波形圖可見，瞬時功率在第一個和第三個1/4周期內為正值，它表示電感線圈從電源中獲得電能，轉換為磁能貯藏於先圈內；在第二個和第四個1/4周期內為負值，表示電感將貯藏的磁場能轉換為電能，隨電流送回電源。由曲線圖還可以看出，在一個周期內，正方向和負方向曲線所包圍的面積相等。它表示瞬時功率在一個周期內的平均值等於零，也就是說，在純電感電路中，不消耗電能，而只與電源進行能量的交換。所以在一個周期內的有功功率為零。

　　無功功率：

　　純電感電路中瞬時功率的最大值叫做無功功率，它表示線圈與電源之間能量交換規模的大小，用字母QL表示。

　　

　　上述公式中：

　　QL：表示電路的無功功率，單位為乏（Var）或Kvar；

　　UL：表示線圈兩端電壓的有效值（單位，伏特、V）

　　IL：表示流過線圈電流的有效值（單位，安、A）

　　XL：表示線圈的感抗（單位歐姆、Ω ）

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