當代科技「四個世界之最」

在《中國科技縱橫》128期2011年10月下49-51頁發表

當代科技「四個世界之最」

-----電工新學說----

 

摘要：中國一個無名的工程師，經過30多年的研究，發現當代電工理論與實踐存在著矛盾，並且總結出新的學說----「視在功率中心說」，這個新學說具有「四個世界之最」。

在此同時節能專家高級工程師，在無功補償中發現電能增大一倍的「節電奇蹟」。 並提出了「諧振能」存在的新觀點。

如果「諧振能」的存在被社會公認，新學說就會推動全社會生產力的大發展。

 

關鍵詞：有功功率中心說、視在功率中心說、內電動勢、諧振能、諧振能電動車。

 

正文：

早在15年前《鞍山電力報》編者按中說：鞍鋼弓長嶺礦山公司井下礦工程師曾凡昌同志（QQ425554627），從1977年初開始探討節電問題，經過18年的潛心研究，發現了當代電工理論與實踐存在許多矛盾，並總結出一個新的理論體系----「視在功率中心說」。

新的學說是電工學與理論力學雜交的產物，作者按物理意義稱為「自由電子運動學」，簡稱為《電子力學》。

這個學說得到一部分專家教授贊同，先後在《潛科學》雜誌和《冶金節能報》公開發表。這個新的理論如果被人們接受，對社會的生產力發展將會產生重大的影響。

在《電子力學》中有「四個世界之最」：（1）否認無功功率能做功，是最大的失誤。（2）提出「視在功率中心說」，有最新的定律。（3）新的發現「電路諧振能」，是最好的能源。（4）應用「電子力學」新理論，有最大的效益。

1995年10月：世界第一本《電子力學》，經鞍山市新聞出版局批准，內部出版。書號：鞍新出版圖字[1995]第040號。

當代的情況是：實踐走在理論的前面，理論阻礙著實踐的發展。理論與實踐相矛盾必然產生新的理論。所以《電子力學》是時代發展的產物，是集體智慧的結晶，是學習毛主席寫的《實踐論》和《矛盾論》結的碩果。

對電工新學說說明如下：

 

一、電工新學說是時代發展的產物

 

任何事物的發生和發展都有一定的原因，電工新學說的產生不是偶然的，是事物發展的客觀規律。其情況是：

1、電工理論與實踐相矛盾是事物發展的動力。

（1）瞬時平均功率為「零」與無功功率量綱存在相矛盾：書中認為在純電感負載中，瞬時平均功率是代數和的平均值，計算結果為「零」，零乘任何數都是「零」。誤把無功功率當成「虛數」。書中觀點是否正確呢？必須通過實踐證明：

①書中講在純電感負載中有功功率為「零」，因純電阻為「零」，瞬時功率也是「零」，所以平均有功功率是「零」是正確的。但在純電感負載中研究的不是有功功率問題，而是無功功率怎樣計算問題，書中講有功功率為「零」是所問非所答。

②如果無功功率瞬時平均功率為「零」，那麼，在電感負載中就沒有電流通過，就測不出它的大小，無功功率的計算公式就推導不出來。從實踐中得知，電感負載中有電流通過，並能測出它的大小，證明無功功率有實際的量綱存在。此事實說明：電感負載中瞬時平均功率不是「零」，無功功率是實數，不是虛數，書中觀點計算有失誤。

③在瞬時功率中講的是無功功率瞬時值，瞬時平均功率也應當是無功功率的平均值。計算方法是：瞬時功率絕對值和的平均值，它不等於「零」，符合實踐。因為瞬時平均功率不是「零」，所以才有無功功率的計算公式：Q=IU

（2）無功功率不消耗電能與產生電壓降相矛盾。

在宏觀力學中，當力與運動方向之間的夾角為90度時，力不做功，也不消耗能量，物體運動矩離為「零」，沒有功率量綱。

在電工學中，感抗與自由電子運動方向夾角90度，不是空間角度，空間角度是0度或180度，所以對電子運動大小產生影響。書中把時間角度當成空間角度應用，產生重大失誤。

在電阻與電感串聯電路中，書中認為電流與電壓相位差90度力不做功，電功率公式為：Ｐ＝IUCOS∮。

①在交流電路中存在兩種阻抗（電阻和電感），必然消耗兩種能量。根據能量守恆定律，只有消耗能量，才能轉變其它的能量做功。感抗如果不消耗能量，就不會產生電壓降。實踐得知，感抗能產生電壓降，就是消耗能量的鐵證。

②從整個電路方面看，任何瞬間電源沒有增大，負載也沒有減小，只是電源與負載互相轉變。因電壓降是由於有負載產生的，所以就應當把電源消耗的能量當成負載消耗的能量，再把負載輸出的能量當成電源輸出的能量，因為做正功與做負功時間不同，不能互相抵消，在一個周期中的平均瞬時功率不等於零。

從實踐中證明，無功功率有量綱存在，電源有電壓降產生，電路中有自由電子流動形成電流。電壓降是消耗能量的表現，無功功率量綱的存在是消耗能量的根據。

（3）無功功率不能做功與電感負載選擇電阻小的材料做導體相矛盾。

①不同負載，產生能量不同：①消耗在純電阻中的能量，轉變為熱能，可稱《電熱功率》；②消耗在電感中的能量轉變為交變電磁場能，可稱《電磁功率》。在電阻與電感串聯的電路中，阻抗和感抗好比宏觀中相差90度的兩個分力，它們合力的功等於分力功的矢量合，視在功率代表總功率，總功率與總阻抗是互相對應的。

②不同負載，需要能量不同：純電阻負載需要熱能做功，利用電阻大的材料做導體；有功功率中心說，只適用於純電阻性負載；電感負載需要磁能做功，利用電阻小的材料做導體。視在功率中心說適用於任何負載。

③無功功率不能做功與電感負載選擇電阻小的材料做導體相矛盾。從計算公式中得知：導體電阻越大，功率因數越高，與實際應用電阻小的材料相矛盾。

2、電工實踐向前發展，必然產生新的理論

（1）無功補償時電能增大一倍多：南寧市億豐節能科技有限公司總經理，教授級高工黃有銀在光都混凝土公司二號攪拌站，做無功補償時發現電能增大一倍的「節電奇蹟」：
     ①節電前：負載做功功率28.8 KW，有功功率因數0.31；

②節電後：輸入沒測量，負載做功功率63.2 KW，有功功率因數0.98（因為電源電壓不變，輸入的電流減小，輸入的電能不會增大）；
    做節電改造後，負載中的功率增大了34.4KW，（63.2-28.8）÷28.8×100%=119.44%。          

（2）治理有害諧波時節約電費50%以上：在電工論壇中發的文章：《治理諧波不但可以減少汙染，還可節電》：

我們對中山市的一家塑料廠進行的治理就證明了這一點。結果是諧波的含量從80%下降到8%。波形也明顯改善。供電公司對治理後進行了測量，結論是諧波含量達到國家標準。這個廠的電費也從每月22萬下降到10萬左右。（22-10）÷22×100%=54%；（原來的電費是治理後的2倍多）

（3）外加電感和電容的各種「節電器」節電率30-50%：如果不節約電能，節能器就不會生產 ，更不會銷售出去。

（4）世界第一個交流「諧振擴電器」試驗成功。在2009年6月12期《今日科宛》雜誌中發表：世界第一臺「諧振擴電器」在中國誕生。

試驗結果：①安裝「諧振擴電器」前：電源直接接入燈泡時，燈泡中的電流很小，輸出有功功率為：1.859瓦；②當接「諧振能能器」後：輸入電流減小，第1變輸入電感電流減小9.32%；輸入的有功功率不會增加。輸出增加到4.3155瓦。

③輸出與輸入對比：（4.3155-1.859）÷1.859×100%=132.14%  ；

因為輸出大於輸入是客觀事實，說明試驗成功，節電器容量雖然小但說明問題很大，它同節電專家做出增大一倍的「節電奇蹟」原理是相同的。與治理有害諧波節約電費50%的情況是一樣的。

通過以上四種事例說明在電路諧振時電感負載做功是增大的，都節能50%以上，實際就是增大電能100%以上。利用當代的電工理論任何人也說不出節電的原因，就是做節電工作的本人也說不清楚。

在此種情況下，總結出電工新學說符合事物的發展規律，它是實踐發展的結果。如果承認「諧振能」的存在，一切矛盾都解決了。

 

二、視在功率中心說具有「四個世界之最」  

 

因為對無功功率認識不同，就形成不同的學說，其情況是：

在當代認為有功功率代表總電能，就形成一個「有功功率中心說」；新觀點認為視在功率代表總電能，就形成一個「視在功率中心說」。新的學說不是全部否認書中的理論，只是對無功功率和對諧振現象的認識不同，總結出符合實踐的新觀點、新定律和計算公式。

新學說的具有「四個世界之最」，其情況如下：

1、否認無功功率能做功，是最大的失誤：

（1）因為無功功率的需要量比有功功率還要多，無功功率對人類貢獻很大，所以否認無功功率能做功是一個最大失誤。

（2）因為對無功功率認識失誤，產生對諧振現象本質認識不清楚，阻礙了節電工作的發展，在經濟上損失不可估量。

2、提出視在功率中心說，有最新的定律：

（1）視在功率守恆定律：①在交流電路中，電源（包括內電動勢）輸出的總視在功率與負載消耗的總視在功率相同；②輸入負載的視在功率與負載消耗的視在功率相等。

此定律符合歐姆定律計算公式，符合實踐。

（2）諧振能定律：在電工書中因為對無功功率認識失誤，不可能產生諧振定律；當人們把視在功率當成總電能之時，能反映出諧振現象本質的理論必然稱為「諧振定律」。

 ①電子運動同宏觀物體運動一樣存在著慣性，利用慣性就會節約能量。

②在交流電路中當感抗等於容抗時，它們互相結合，電子的慣性得到充分利用，產生「內電動勢」，輸出新的電能，負載做功增大；此能量稱為「諧振能」或「再生能」；

 ③「內電動勢」的大小，與感抗成正比，與純電阻成反比。計算公式：Q₂=X₂/R；式中Q₂表示諧振時感抗與純電阻的比。X₂代表電路中的感抗，R代表純電阻。

④並、串聯諧振時負載中的總阻抗不是減小，而是增大，其值為：Z=U/I_P；

式中Z為負載中的總阻抗，U為電源電壓，I_P為原來的有功電流。

⑤並聯諧振時負載中的電流為電源輸入的有功電流與電容器輸入的無功電流矢量和；因I_C=I_X2=Q₂I_P，I_L= ；註：假設電壓不變。

⑥串聯諧振時負載中的電壓降為電源和電容輸入的電壓矢量和。

；註：假設電流值不變。

（3）新的發現「電路諧振能」，是最好的能源：

能源的好壞區別在什麼地方呢？主要有三個方面：一個是成本低，二個用處廣泛，三個是符合環保要求。

電路諧振能是通過利用諧振現象獲得的，成本最低、應用最廣泛、是最清潔的能源。特別是調諧電路具有選擇信號的能力，是諧振能對人類的重大貢獻，是其它任何能源無法做到的。另外成本最低、應用最方便，也是其它能源不具備的。

（4）應用「電子力學」新理論，有最大的效益：

①當代的電工教課書不能說明利用電容器節電的本質。學校是培養人材的地方，學習的是一百年前的理論，電工教課書因有重大失誤，培養出來的大學生、研究生不僅不會做節電工作，反而反對節電工作。

現在生產的節電器和無功補償節電效果雖然很大，但節約電能原因說不清楚，推廣阻力很大。有的人誤認為是竊電，在網上論壇中對節電的文章當成毒草一樣的反對。

②《電子力學》是宣傳節電的最好教材。從實踐中看出，「諧振能」是利用電容器節電的「靈魂」。 《電子力學》是推廣應用諧振能最好教課書，全面系統說明節電的理論和實踐，是節電工作的「無價之寶」。

③具有巨大的科學研究價值。諧振能如果被全社會公認，就會產生各種發明創造。

如果將來人們發明「直流擴電器」，在電動車、摩託車中應用，經濟意義則更大。

因為應用新理論，就會為社會創造極大的物質財富，所以有最大的效益。

 

三、為什麼人們否認「節電奇蹟」的存在？

 

節約能源是子孫萬代的大事，電能增大一倍的「節電奇蹟」是一件天大的好事。本應受到人們的重視和推廣。可惜人們否認「節電奇蹟」的存在，其原因如下：

1、利用理論否認客觀存在的事實：實踐被否認，就無法進行探討。

2、有功功率因數不能大於1，輸出不能大於輸入。

（1）功率因數是有功功率與視在功率的比值，在總電路中的功率因數不能大於1，是正確的。新觀點從來沒有說功率因數會大於1的話。

（2）功率因數不等於負載做功的效率，效率是輸入功率與輸出功率的對比。在沒有安裝電容器時，負載做功大小等於電源輸入的功率。安裝適當的電容後，增加了一個新電源，輸入的電流比原來增大，負載做功必然會增加。

（3）對負載本身來說，輸出是不會大於輸入的，但因為從電容器輸入的能量略去不計算，所以負載做功功率大於電源輸入的電功率，效率大於100%，輸出大於輸入。

3、電路諧振現象計算中的三大失誤，影響了對諧振現象本質的認識。

（1）總阻抗計算失誤：書中講並、串聯諧振時，負載中的總阻抗Z=R

①在串聯電路中，總阻抗最小，電流最大；實踐證明：總阻抗Z≠R

②在並聯電路中，根據並聯電路總阻抗比任何一個支路阻抗都小的理論，認為並聯負載總阻抗最大，具有高阻抗的特性。推導出的總阻抗也是支路純電阻。

對於電感負載來說不符合實踐，諧振前的總阻抗是感抗與純電阻的矢量和，大於純電阻。諧振後如果感抗與容抗互相抵消，總阻抗Z應當等於純電阻R；如果此觀點正確，那麼並聯諧振時，負載中的總阻抗也會減小，電流增大。實踐證明：總阻抗Z≠R

（2）負載中的電流計算失誤：

①根據歐姆定律計算，總阻抗失誤，電流算不可能正確。現在人們對負載中的電流大小有兩種觀點：

第一種人認為負載中的電流是減小的。負載中的電流等於電源輸入的總電流，計算方法為：當功率因數為1時，負載中的電流等於原來的有功電流值。如果此觀點正確，那麼總阻抗Z≠R，總阻抗Z=R，是錯誤的。

第二種人認為負載中的電流大小不變。原來的有功電流從電源輸入，原來的無功電流從電容支路輸入，稱無功補償。如果此觀點正確，那麼負載電壓降與電源電壓不相同；無功電流大小是怎樣計算出來的，利用歐姆定律公式無法計算。

從實踐中得知：諧振時的電流大於諧振前的電流值。

（3）負載中的有功功率計算失誤，認為諧振與不諧振時做功大小相同。在電工論壇中網友講：電路諧振時，負載中的電流不變，做功大小不變。電感負載安裝電容器不會節約電能，「節電奇蹟」不存在。

4、輸入功率測量方法不正確？

（1）輸入電能表安裝在電容器附近，測量出的電能是諧振後的電能。安裝電容的單位發現輸入電流減小很多，但消耗的電能不減少。根據此現象，認為「節電奇蹟」不存在。

（2）輸入電能表必須安裝在變壓器的輸入端，電容器安裝在變壓器的輸出端，電流表、功率因數表安裝在變壓器的輸出端。

通過以上分析，可以看出否認的根據不正確，「節電奇蹟」是無法否認的客觀事實。

 

四、應用品質因數Q₁、Q₂、Q₃能計算出諧振時電流或電壓值

 

1、利用書中計算公式計算不出諧振時的電流或電壓值：

（1）從電工學中得知：電路諧振與不諧振的區別是：電流或電壓比諧振前增大稱為「電路諧振」。①在串聯電路中，負載中的電壓是輸入電壓的Q倍，U_L=QU；②在並聯電路中，負載中的電流是輸入電流的Q倍，I_L=QI；。③計算Q值大小的公式：Q=X/R；

（2）計算結果與實踐相矛盾：對於上面講的三個問題，如果不聯繫實際認真分析，都認為是正確的。但在實踐計算中就發現了問題，計算結果諧振與不諧振電流或電壓相同，反映不出電流或電壓增大的現象。

例如：電動機輸入電壓220伏，總阻抗100歐姆，功率因為0.6，計算安裝電容器後負載中的電流值？

解：①安裝電容器前：負載電阻100×0.6==60歐姆，感抗= 歐姆，

電流=220÷100=2.2安，有功功率2.2×220×0.6=290.4瓦，Q=80÷60=1.33；有功電流2.2×0.6=1.32安。無功電流： =1.76；

②安裝電容器後：根據公式I_L=QI計算：電流為1.33×1.32=1.7556安，計算結果比原來的2.2值還小。如果說I_L代表無功電流值，計算結果與原來相同，總電流大小不變。

同理在串聯電路中，也計算不出電壓的變化（略）。

2、利用應用品質因數Q₁、Q₂、Q₃能計算出諧振時的電流或電壓值：

（1）品質因數Q₁：是電路諧振前純電感與純電阻的比值，計算公式：Q=X/R；當電路諧振計算時Q₁為了與其它Q的區別稱為Q₁，也可以把1省略。

Q₁是節能設計時必須的物理量，也是計算Q₃的重要參數，沒有Q₁就計算不出Q₃值。

（2）品質因數Q₂：是電路諧振時純電感與純電阻的比值，計算公式：Q₂=X₂/R；式中X₂為諧振時的感抗值，R為諧振時的純電阻，與諧振前相同。因為感抗增大，品質因數增加；

Q₂是計算「內電動勢」增大的重要參數，可以計算出各種電功率增大的值，計算出節電的效果。但計算出的電流或電壓值不是實際值，比實際值大。

計算方法：①先求諧振時的總阻抗，Z₂=U/I_P ；②已知總阻抗和純電阻，就可計算出X₂

③計算Q₂= X₂/ I_P ；

（3）品質因數Q₃：是Q₂值的修正值，是計算電流和電壓實際值的參數。

因為諧振時電流和電壓同時增加，當考慮電壓變化時，電流變化必須減少，另外為了確定導體直徑必須知道電流的實際值。對Q₂進行修改產生Q₃；Q₃=（Q₂- Q₁）×1/2+ Q₁

3、計算例題：外行13網友試驗情況(來信)：

在變壓器前串聯一個電阻，模擬內阻較大的電網。如電路圖：

其中，R₁=1kΩ，R₂=1Ω，C=0.5微法。

（1）並聯電容前：

電源輸入電流為0.08安，電壓為160伏，視在功率約為12.8伏安，有功功率為8.1瓦。

輸出端電流為2.75安，電壓為2.75伏，功率約為7.56W。

（2）並聯電容後：並聯電容後：電源輸入電流為0.06A，電壓為174V，變壓器輸入電流:0.087安,視在功率約為15.138伏安，有功功率為9.6W。電路中的功率因數：COSφ_總=8.1÷(0.06×160)=0.844。

輸出端電流為2.97安，電壓為2.97伏，功率約為8.82瓦。

原邊視在功率減少72.5%，有功功率增加18.5%。輸出端功率增加16.7%。

（3）試驗結果與計算對比：求負載中的電流、電壓和電功率？

（4）負載中的電流計算：①計算安裝電容器前的品質因數值：

A、負載總阻抗：Z=160÷0.08=2000歐姆，B、功率因數COS￠=8.1÷12.8=0.6328，

C、純電阻R=2000×0.6328=1265.6歐姆，D、純感抗X=1548.6歐姆，

E、品質因數Q=1548.6÷1265.6=1.2236

②計算安裝電容器前的有功電流和無功電流值和電壓降：

A、有功電流：0.08×0.6328=0.0506安，B、無功電流=0.06196安，

C、有功電壓：1265.6×0.08=101.25伏，D、無功電壓：1548.6×0.08=123.888伏

③計算安裝電容器的總阻抗：Z₂=160÷0.06=2666.6歐姆，感抗X₂=2347.13歐姆，

④計算品質因數Q₂：Q₂=2347.13÷1265.6=1.8545

⑤計算品質因數Q₃： Q₃=(1.8545-1.2236)×1/4+1.2236=1.381; 因為輸入功率因數小於1，所以乘1/4；如果功率因數為1時，乘1/2計算例題略。

⑥計算負載電流值：I_L3= =0.0863;

誤差：(0.087-0.0863)÷0.087×100%=0.8%

⑦計算負載電壓降值：U_L3== =172.64≈173；

誤差：（174-173）÷174×100%=0.57%

上面的實例說明新的計算方法能反映出諧振現象的本質，電流、電壓和電功率同時增大，證明諧振能是客觀存在的事物，輸出大於輸入是一種物理現象中，不是謬論。

4、為什麼補償無功功率，有功功率也會增大？

（1）有功功率與無功功率是同胞兄弟，同時產生，同時消亡；

（2）電路諧振時，負載中的視在功率增大，有功功率因數值不變，所以計算結果有功功率也增加。

（3）不論任何負載，當阻抗不變時，負載做功功率，都與輸入的電壓成正比。因為諧振時負載中的電壓增加，所以補償無功功率，有功功率也會增大。

例如：電動機輸入電壓220伏，總阻抗100歐姆，功率因為0.6，計算輸入電壓減小或增大時的功率值？

①電壓不變時，有功功率值：電流=220÷100=2.2安，視在功率220×2.2=484伏安，有功功率=484×0.6=290.4W

②電壓減小20%，有功功率值：220×0.2=44；220-44=176伏；電流176÷100=1.76安；視在功率176×1.76=309.76伏安，有功功率309.760.6=185.856W

③電壓增大20%，有功功率值：220+44=264；電流264÷100=2.64安；

視在功率264×2.64=696.96伏安，有功功率696.96×0.6=418.176W

因為諧振時負載中的電壓增加，所以補償無功功率，有功功率也會增大。

因為新學說內容很多，在此不能詳細說明，只能簡單介紹。

 

註：對於每秒50周的交流電，在不考慮相位的情況下，1μF電容器的容抗為：1÷（2π×50×0.000001）= 3183.1Ω

 

 

作者簡介：曾凡昌， 1941.3.5生，男，籍貫：遼寧省遼陽市弓長嶺區團山街頭道溝委6組16-4-4，

單位：原工作單位在鞍鋼弓長嶺礦業公司審計處，職稱：工程師（退休），研究節電30多年，發表節電論文六篇，編寫《電子力學》95年內部出版（QQ425554627）。

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2011.03.28