无功功率是如何产生的

发布时间：2014-09-05 09:53:27 来源：文档文库

小中大

字号：

手机查看

无功功率是如何产生的

无功功率是怎样产生的近日，有朋友问我无功功率是怎样发出来的。我觉得关于无功功率的概念大多数人都比较迷糊，包括部分电气人员也说不清楚。因此，特将我对无功的理解成文，供大家参考，对文中的错误之处也请提出意见，相互探讨。首先，有几个基本的东西需要大家了解。第一、什么叫有功功率。从纯理论上说，就是在交流电路中，电源在一个周期内发出瞬时功率的平均值(或负载电阻所消耗的功率)。以我们最能理解的方式解释，有功功率就是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。第二、什么叫无功功率。从理论上讲，就是在具有电感或电容的电路中，在前半个周期内，把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来，然后，在另半个周期释放，又把贮存的磁场（或电场）能量再返回给电源，只是进行这种能量的交换，并没有真正消耗能量，我们把这个交换过程中瞬时功率的最大值称为无功功率。由于现在电网中的负荷绝大数都是感性负荷，因此也有将无功功率定义为在电气设备中建立和维持交变磁场及感应磁通而需要的电功率。这个定义比较容易理解，因为大家都知道电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动；变压器也同样需要一次线圈产生磁场，才能在二次线圈感应出电压。这样理解后，大家就知道无功功率是不可缺少的了。打个比喻，比如建房子，我们要用竹筐挑砖，房屋是用砖建成的，挑砖所用的力就是有功，而挑着空竹筐往返用的力就是无功，挑空竹筐并不是没用，没有竹筐，砖怎么运走呢？不知道这个比喻是否恰当，大家发表一下意见哈。第三、不同性质负载电流电压关系 1、纯电阻电路：电流和电压同相； 2、纯电感电路：电流滞后电压90°角； 3、纯电容电路：电流超前电压90°角。接着，来回答一下无功功率是怎样产生的。这个问题理解起来就比较复杂一点了，需要有一定的电磁基础。其实，在《电机学》中已经讲解得比较清楚了，在这里，我尽量总结至浅显易懂，如果大家在阅读中还有什么概念上的东西不明白就请查阅《电机学》相关定义。发电机转子由原动机拖动旋转，在转子线圈中通入电流，也就是我们说的励磁电流if，励磁电流将在转子上产生励磁磁势F，励磁磁势又将在转子与定子间的气隙中产生磁密B，气隙磁密将随转子一起转动，切割定子绕组，就在定子绕组中产生了感应电势E。注意，到目前为止，我们都还是在空载的情况下讨论的。上面的应该都好理解，接着说说以上几个量的时间空间位置，这个可能就稍微复杂一点了。磁势的空间向量（为了便于理解，我就不再细化到什么基波磁势上了）和气隙磁密空间向量的相位是一致的，定子绕组感应电势的时间向量要比磁势的空间向量（或气隙磁密空间向量）的相位滞后90°。其实在这里，不必纠缠于什么时间向量与空间向量，只要记住的相位比（或）的相位滞后90°就行了。还要了解一点就是，励磁电流增大，定子的感应电势也增大，但不是成线性关系的。好了，结合平时发电机并网的实际操作，现在发电机的状态就应该是并网前的状态了，我们通过调节汽门使转速（即频率）达到并网要求；通过调节励磁电流，使定子绕组的感应电势（也就是我们所说的发电机端电压）达到并网要求。然后，我们并网了！在继续讲解前，我们先来复习一下发电机的并网条件：1、频率相等；2、电压的幅值相等；3、电压的相序相等；4、相角一样。并网后，由于发电机端电压与电网电压是相等的，所以电枢电流为0。不要慌，不要慌，有人肯定又在问什么是电枢电流了，那我们就先来说说电枢电流吧。就同步发电机而言，电枢绕组就是指发电机的定子绕组，一旦带上负荷，定子线圈中就有了负载电流，这个负载电流我们就称为电枢电流。这个电流将在定子（电枢）绕组中产生电枢反应磁势，这个电枢反应磁势将与励磁磁势合成为合成磁势 ,由合成磁势产生的气隙磁密在定子绕组中产生感应电势。由于电流流过定子绕组时，还要在绕组中产生电阻压降和漏电抗压降。于是，我们就可以得到下面的公式：忽略电阻压降，则好，我们在回头来看“并网后，由于发电机端电压与电网电压是相等的，所以电枢电流为0。”，现在就理解了吧。一般我们并网后，都是先加点无功。那么怎么加无功呢，我们的操作就是增加励磁电流，那为什么增加励磁电流就会增加无功功率呢？结合我们前面讲的，励磁电流增加，励磁磁势增加，则合成磁势增加，定子感应电势增加，这样，由于电网电压是不会改变的，由上面的公式就知道，这时必定产生一个滞后于电网电压 90°的电流，这个电流就是无功电流，发电机就对电网输出无功功率了。当然，如果减少励磁电流，也会产生一个超前于电网电压 90°的电流，这个电流也是无功电流，但此时发电机就是吸收电网输出的无功功率了。可以这样说吧，只要发电机带上负荷，自然就有无功功率产生了，通过励磁电流的调节来使无功增加或减少。