理论教育 无功功率的物理意义及计算方法解析

无功功率的物理意义及计算方法解析

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:电阻消耗有功功率,而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量贮存起来,另一部分时间再把贮存的能量向电源和负载释放,并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种无功功率是阻感负载内在的需要,同时,这种无功功率也对电源的输出带来一定的影响。

无功功率的物理意义及计算方法解析

如前所述,无功功率只是描述能量交换的幅度,而并不消耗功率。图2-1的单相电路就是这方面的一个例子,其负载为阻感负载。电阻消耗有功功率,而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量贮存起来,另一部分时间再把贮存的能量向电源和负载释放,并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种无功功率是阻感负载内在的需要,同时,这种无功功率也对电源的输出带来一定的影响。

图2-2是带有阻感负载的三相电路,为了和图2-1相对照,假设URL的参数均和图2-1相同,为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。同时,可以证明,各相的无功功率分量(uiq)的瞬时值之和在任一时刻都为零。因此,也可以认为无功能量是在三相之间流动的。这种流动是通过阻感负载进行的。三相三线电路无论对称还是不对称,无论不含谐波还是含有谐波,各相无功分量的瞬时值之和在任一时刻都为零。这一结论是普遍成立的,因此,都可以认为无功能量是在三相之间流动的。

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图2-1 单相阻感负载电路的能量流动

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图2-2 三相阻感负载电路无功能量的流动

图2-3a是带有电阻负载的单相桥式可控整流电路,图2-3b是α=90°时ui的波形。这时电路的有功功率为

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图2-3 带有电阻负载的单相全控桥整流电路及波形

电流i有效值

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功率因数

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无功功率Q

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其无功功率一部分是由基波电流相移产生的,另一部分是由谐波电流产生的。因为负载中没有储能元件,而且是单相电路,所以,这里并没有上述意义上的无功能量的流动,其无功功率是由电路的非线性产生的。

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