无功功率

合集下载

有功功率和无功功率

有功功率和无功功率

有功功率和无功功率
有功功率是指电机,电灯和其他电器消耗的有方向的功率。

有功功率是指在电路中用
功的有方向的功率,通常反映的是电路的功能特性,其把电能转化为机械能功率或热能功率。

例如,带有湿度调节装置的小型洗衣机,它消耗的有功功率将作为洗衣机的工作功率
进行调节,从而控制洗衣机的湿度。

无功功率是指电路中消耗的功率称为无功功率。

无功功率是指在电路中用功的宽大的
功率,它一般反映的是电流的特性,它给电路提供电压,并使电流通过电路以正确的方向
流动。

无功功率通常用于配置电容器或电感器,以改善电路的特性性能,稳定传输的中心
电压,以及帮助安全的负载传输。

例如,低压控制装置带有安全无功功率控制电路,该电
路可以保护电气设备和电力系统不受电压波动的影响。

电功率是电路中十分重要的性能参数,它可以确保电路功能正常,设备可以正常工作,同时还要求电路能够满足能源管理的要求。

有功功率无功功率

有功功率无功功率
机,扼流圈,变压器,感应式加热器及电焊机等)都会产生不同程度的电滞,即所谓的电感。感性负载具有这样一种特性——即使所加电压改变方向,感性负载的这种滞后仍能将电流的方向(如正向)保持一段时间。一旦存在了这种电流与电压之间的相位差,就会产生负功率,并被反馈到电网中。电流电压再次相位相同时,又需要相同大小的电能在感性负载中建立磁场,这种磁场反向电能就被称作无功功率。 无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外做功,而是转变为其他形式的能量。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。 无功功率过高 1)无功功率会导致电流增大和视在功率增加,导致系统容量下降; 2)无功功率增加,会使总电流增加,从而使设备和线路的损耗增加; 3)使线路的压降增大,冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。
2、什么是有功功率,什么是无功功率? 有功功率: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),称为“有功功率”。 无功功率:在具有电感或电容的电路中,在每半个周期内,把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来,然后,再释放,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,我们把这个交换的功率值,称为“ 无功功率”。 无功功率 在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种;一种是有功功率,一种是无功功率。有功功率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。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;各种照明设备将电能转换为光能,供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示,单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。 无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。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。由于它不对外做功,才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示,单位为乏(Var)或千乏(kVar)。 无功功率决不是无用功率,它的用处很大。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,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。为了形象地说明这个问题,现举一个例子:农村修水利需要开挖土方运土,运土时用竹筐装满土,挑走的土好比是有功功率,挑空竹筐就好比是无功功率,竹筐并不是没用,没有竹筐泥土怎么运到堤上呢? 在正常情况下,用电设备不但要从电源取得有功功率,同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求,用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场,那么,这些用电设备就不能维持在额定情况下工作,用电设备的端电压就要下降,从而影响用电设备的正常运行。 无功功率对供、用电产生一定的不良影响,主要表现在: (1)降低发电机有功功率的输出。 (2)降低输、变电设备的供电能力。 (3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 (4)造成低功率因数运行和电压下降,使电气设备容量得不到充分发挥。 从发电机和高压输电线供给的无功功率,远远满足不了负荷的需要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率,以保证用户对无功功率的需要,这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。 有功功率是实际消耗的功率。P=UIcosφ 无功功率是与电源交换的功率。Q=UIsinφ 有功功率和输出功率的夹角便是功率因数。 由此非常容易得到结论――――无功损耗=tgф×有功功率 ――――无功损耗=输出功率×sinф ――――有功功率=输出功率×cosф

电机的无功功率

电机的无功功率

电机的无功功率电机的无功功率是指电机在运行过程中所消耗的无功电能的速率。

无功功率是电机的一种重要指标,它与电机的功率因数密切相关,对电机的运行效率和能耗有着重要影响。

无功功率是由电机的电感和电容元件引起的,主要表现为电流滞后于电压,造成电流和电压之间存在一定的相位差。

在交流电路中,电流和电压的相位差会导致一部分电能在电路中来回传输,形成无效功率,这部分功率即为无功功率。

在电机的运行过程中,无功功率主要表现为电机的感性无功功率和容性无功功率。

感性无功功率是由电感元件引起的,主要表现为电流滞后于电压,使得电机吸收无功电能;容性无功功率是由电容元件引起的,主要表现为电流超前于电压,使得电机释放无功电能。

电机的无功功率对电机的运行和性能有着重要影响。

首先,无功功率的存在会造成电机的视在功率增大,从而降低了功率因数。

功率因数是衡量电机能量利用效率的重要指标,功率因数越高,电机的能耗越低。

当电机的功率因数较低时,不仅会造成电网的能量浪费,还会增加电网的负担,影响电网的稳定运行。

无功功率的存在会导致电机的效率下降。

电机的效率是指电机输出功率与输入功率之比,也是衡量电机能量转换效率的指标。

当电机的无功功率增加时,电机的有功功率相对减少,从而导致电机的效率下降。

电机的效率下降不仅会增加电机的能耗,还会使电机产生过多的热量,影响电机的寿命和安全性。

无功功率的存在还会引起电机的电压波动和电网的电压质量问题。

当电机的无功功率增加时,会导致电机的电流波动加剧,进而引起电网的电压波动。

电压波动会对电网的稳定运行产生不利影响,甚至引起其他电器设备的故障。

因此,合理控制电机的无功功率是保障电网电压质量的重要措施。

为了降低电机的无功功率,可以采取一些措施。

首先,可以通过优化电机的设计和选择合适的电机型号,减小电机的感性无功功率和容性无功功率。

其次,可以通过安装功率因数校正装置,对电机的功率因数进行补偿,提高电机的功率因数,降低无功功率的消耗。

无功功率

无功功率

无功功率(wattless power )无功功率与功率因数许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。

为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,所谓的"无功"并不是"无用"的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。

在功率三角形中,有功功率P与视在功率S的比值,称为功率因数cosφ,其计算公式为:cosφ=P/S=P/(P2+Q2)1/2在电力网的运行中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。

这样电路中的无功功率可以降到最小,视在功率将大部分用来供给有功功率,从而提高电能输送的功率。

1 影响功率因数的主要因素(1)大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。

据有关的统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%~70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%~70%。

所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。

(2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3。

因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。

(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。

当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般无功将增加35%左右。

当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。

但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。

所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。

无功功率的基本概念

无功功率的基本概念

无功功率的基本概念1.什么是无功功率?为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率。

无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。

它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。

凡是有电磁线圈的电气设备,要建立磁场,就需要无功功率。

无功电能是沟通电应用中必不行少的电能,但是,即非无用功率,它的主要作用就是作能量的转换工作,就是把电能转换为磁场能,然后将磁场能再转换为机械能,也就是电动机的工作原理。

变压器是将电能转换为磁场能,再是将磁场能转换成电能。

虽然,它只是起到了一个能量转换的作用,但是,这个能也有电流,来回在供电线路上,虽然,它是不消耗功率,但是,作用很大,而且是必需要用到的,所以,将这个能称之为无功电能,这个功率,就称之为无功功率。

2.也可以这样解释;为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率。

什么是功率因数?假如你知道什么是无功功率,那么,你也知道,无功功率并不是无用之功,没有这部分功率,就不能建立感应磁场,电动机、变压器等设备就不能运行。

除负荷需要无功外,线路电感、变压器电感等也需要。

在电力系统中,无功电源有:同步发电机、同步调相机、电容器、电缆及架空线路电容,静止补偿装置等,而主要无功负荷有:变压器、输电线路、异步电动机、并联电抗器。

一般终端用户电压多称之为低压电路的,特殊是工厂的动力用电,它属于电感性电器,用户电感性电器设备需要大量的无功功率,这是必定的。

3.沟通电在电能输送中的二种功率;沟通电力系统的运行,需要两部分能量,一部分电能用于做功被消耗,它们转化为热能、光能、机械能或化学能等,称为有功功率,另一部分能量用来建立磁场,作为交换能量使用,对外部电路并未做功,它们由电能转换为磁场能,再由磁场能转换为电能,周而复始,并未消耗,这部分能量称为无功功率。

在沟通电路的电力输送过程中,又由于,导线的输送电能的截面积有限,给设备供应的电流一方面是有功功率的电流,另一方面还需要供应无功功率的电流,才能保证感性设备的正常运行。

无功功率的计算公式

无功功率的计算公式

无功功率的计算公式
无功功率是指电力系统中产生有损无功功率的机械设备发出的功率。

无功功率主要由电力系统中的可充电储能设备和无限源负责。

无功功率产生的原理是:可源电压和电流是在永久性不变的电力系统中以固定比例变化,它们之间可以总电压、总电流或相位角。

由于可源、储能设备和无限源的功率是不可控的,因此无功功率的计算必须采用前沿的技术来确定。

无功功率的计算可以通过基于电压相位、电流相位、总有功或总无功的方法来实现。

当总功率由电力系统的主要发电机的容量来确定时,可以采用容量相位或功率因数法来获得无功功率。

容量相位法计算无功功率的公式:无功功率=容量*总电流*sin (相减角)。

功率因数法计算无功功率的公式:无功功率=总功率*sin(功率因数-1)。

总之,无功功率的计算在电力系统中有着重要的意义,一般来说,采用的计算公式有容量相位法,功率因数法以及基于总有功功率和总无功功率的方法,从而建立无功功率的计算模型。

以上三种计算方法都可以估算出无功功率,只要在数据库中保存相应的测量系统参数,就可以实时计算出无功功率。

无功功率的影响及危害

无功功率的影响及危害
静止无功补偿器(SVC)
SVC是一种灵活的无功补偿装置,通过晶闸管控制电抗器和电容器 的投切,可以快速地调节无功功率。
静止无功发生器(SVG)
SVG是一种基于电力电子技术的无功补偿装置,可以实现动态无功Байду номын сангаас补偿,并且响应速度快,调节精度高。
合理配置无功补偿设备容量
根据电力系统的需求合理配置无功补偿设备的容量,可以有效地提高电力系统的功率因数,减少无功 损耗,提高电网的供电效率。
提高电力系统的稳定性
无功功率的平衡使得电力系统在受到扰动时能够迅速恢复稳定运行 。
降低线损
无功功率的传输减少了线路中的电压降,从而降低了线损。
无功功率的单位
乏(var)
乏是无功功率的单位,表示电感或电 容元件与电源之间进行能量交换的量 。
千乏(kvar)
千乏是乏的千倍,表示无功功率的单 位。
02
VS
详细描述
无功功率补偿是电力系统中的重要技术, 对于提高电力系统的稳定性和效率具有重 要意义。当前,无功功率补偿技术仍存在 一些问题,如补偿效率、稳定性和可靠性 等。因此,需要进一步研究和发展高效、 稳定的无功功率补偿技术,以满足电力系 统的高效、稳定运行需求。
研究无功功率的管理策略
总结词
制定科学、有效的无功功率管理策略
降低线路容量
无功功率的增加会使线路 容量利用率降低,不能满 足负荷需求时,会导致电 压波动和闪烁。
增加线路谐波
无功功率的增加可能会引 起线路谐波问题,导致电 流波形畸变和设备损坏。
04
无功功率的危害
增加电力系统的能耗
1
无功功率的增加会使电力系统的有功损耗增加, 因为无功功率的传输需要消耗有功功率。

无功功率的基本知识

无功功率的基本知识

无功功率的基本知识1.1什么是电力系统中的无功功率?1、电力系统从源头发电机到终端设备都是由非纯阻性元件组成的,因此必然存在无功功率的交换。

2、电感元件或电容元件虽然不消耗功率,但功率P瞬时值按正弦规律正负交替变化,这说明元件与外电路在不断的进行着能量交换。

因此电感电容元件的瞬时功率又称为交换功率。

元件交换功率的幅值越大,表面同样时间内“吞吐”的能量就越多,也即能量交换的规模越大。

基于上面的分析,可得如下结论:电感元件的瞬时功率的幅值,可以作为衡量电感或电容元件与外电路能量交规模的指标,并称之为电感或电容元件的无功功率,用符号Q表示。

则Q=UI无功功率的单位为var。

3、然而电力系统中大部分的无功功率并非无用的功率,相反在电力传输当中起着什么重要的作用。

许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递,磁场交变就需要与电源进行能量交换。

为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,所谓的"无功"并不是"无用"的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。

1.2为什么要进行无功补偿?一、减低电力系统网络损耗。

当电力系统运行时,在线路和变压器中将要产生功率损耗和电能损耗。

通常配电网的损耗是由两部分组成的:一部分是与传输功率有关的损耗。

它产生在输电线路和变压器的串联阻抗上,传输功率愈大则损耗愈大,这种损耗叫变动损耗,在总损耗中所占比重较大;另一部分损耗则仅与电压有关,它产生在输电线路和变压器的并联导纳上,如输电线路的电晕损耗、变压器的励磁损耗等,这种损耗叫固定损耗。

电力系统的有功功率损耗不仅大大增加了发电厂和变电所的设备容量,同时也是对动力资源的额外浪费。

电能损耗还密切影响到电能成本,从而影响整个国民经济的效益。

电力系统各元件中的无功功率损耗相对来说较有功功率损耗还大,由于无功功率损耗要有发电机或其他无功电源来供给,因此在众多发、输电设备视在容量为一定的条件下,无功功率的增大势必相应减少发、输电的有功功率,即减少发、输电容量。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

剖析无功功率的物理意义摘要:无功功率是交流电路分析中的重要概念,也是电力系统运行和管理中的重要内容,无功功率的物理意义在于交流电源与负载之间的能量交换,无功功率的大小则表明了能量交换的能力。

非线性负荷的无功功率分为频域无功功率和畸变功率,前者包含了各次谐波电压与同频率的谐波电流共同作用所产生的无功功率,后者包含了各次谐波电压与其它不同次谐波电流共同作用所产生的无功功率。

关键词:无功功率;能量交换;非线性负荷;频域无功功率;畸变功率中图分类号:TM 714.1 文献标识码:AAnalysis of Physical Meaning of Reactive PowerAbstract: Reactive power is the important concept of AC electric circuit and it is also the significant content of power system operation and management. The physical meaning of reactive power is the exchange between AC electric source and load, and the magnitude of reactive power shows the capability of energy exchange. Reactive power of non-linear load includes reactive power in frequency domain and distortion power. The former consists of the reactive power caused by harmonic voltages of all orders and harmonic currents of the same frequency. The latter consists of the reactive power caused by harmonic voltages of all orders and harmonic currents of the other orders.Key Words: reactive power; energy exchange; non-linear load; reactive power in frequency domain ; distortion power1 概述交流电路的功率分为有功功率和无功功率,其中有功功率是指电路实际消耗的功率,其对应的电能将转换为电、磁能量之外的能量如热能等消耗掉,具有十分明显的物理含义;而无功功率作为一种功率的概念,虽然具有功率的量纲,但它终究不是实际作功的功率,其物理含义却不那么明显。

正确理解无功功率概念一直是部分电力工程技术人员遇到的一个难点, 他们往往把无功功率看成是不消耗能量的无用功率, 甚至还有人认为“无功”乃“无用之功”,这显然是十分错误的认识。

实际上无功功率是电气工程领域内一个必不可少的重要物理量,本文将对无功功率的计算公式和物理意义给出全面的描述。

2 交流正弦电路的功率设交流正弦电路的电压和电流分别为:()2cos()u t U t ωα=+ (1)()2cos()i t I t ωβ=+ (2)上式中的α和β分别表示电压和电流的初相角,U 和I 分别表示电压和电流的有效值。

电路的瞬时功率p 定义为电压u (t )和电流i (t )的乘积:() ()2cos()2cos()cos [1cos 2()]sin sin 2()p u t i t U t I t UI t UI t ωαωβϕωαϕωα==+⨯+=++++ (3)式中φ=α-β,为电压电流之间的相位差,其值介于±90o 之间,因此,(3)式中的第一项总是大于或等于零,它是瞬时功率中的不可逆部分;第二项正负交替,它是瞬时功率的可逆部分,它说明在交流电源与负荷之间存在能量交换[1]。

根据交流电路有功功率的定义,可以写出有功功率的计算公式为:0011()() =[cos cos(2)] cos T T P u t i t dt UI t dt T TUI ϕωαβϕ=+++=⎰⎰ (4)对于交流电路无功功率的定义,在文献[1]中的表述是:在工程中还引用无功功率的概念,用大写字母Q 表示,其定义为:sin Q UI ϕ= (5)它与瞬时功率的可逆部分有关。

现在的问题是,为什么要在工程中引用无功功率的概念?它有什么物理意义?3 无功功率的物理意义首先来看看《辞海》对于无功功率的解释:“在具有电感和电容的交流电路中,电感的磁场和电容的电场在一周期的一部分时间内从电源吸收能量,另一部分时间内将能量返回电源。

在整个周期内平均功率是零,也就是没有能量消耗,但能量是在电源和电感或电容之间来回交换的,能量交换的最大值叫做无功功率。

”这个解释说明,无功功率的物理意义在于交流电源与负载之间的能量交换,而用(5)式计算出的无功功率就是交流正弦电路中能量交换的最大值,它表明了交流电源与负载之间能量交换的能力。

在线性交流电路中,电感性负载电流的相位滞后于电压的相位;而电容性负载电流的相位超前于电压的相位。

因此,如果把电容性负载与电感性负载并联,在电感性负载储存能量的时候,正好是电容性负载在释放能量;而在电感性负载释放能量的时候,正好是电容性负载在储存能量。

由于电力系统中的绝大部分负载都是电感性的,因此,通过装设并联电容器,可以把电感性负载与电源之间的能量交换改变成电感性负载与并联电容器之间的能量交换,这样就减少了输电线路的损耗,改善了供电质量,提高了电源(发电机)的效率,增加了电网运行的经济效益,这就是电力系统实施无功补偿的意义所在。

在电气设计和计算中,通常将电压有效值和电流有效值的乘积定义为视在功率,记为S 。

即: S=UI (6)显然: 22Q S P =- (7) 4 非线性负荷的无功功率在一些非线性交流电路中,比如单相可控整流电路,电阻负载,没有储能元件,但是通过检测和分析可以看出,负载和电源之间也有能量交换。

再比如直流输电技术当中的整流侧和逆变侧都要消耗大量的无功功率,其数量往往能占到直流输电送电功率的40~60%。

这些现象又该怎样解释呢?非线性负荷的主要特点就是电压和电流的波形都会发生畸变,但是它们仍然具有周期性,因此,可以将电压和电流写成傅立叶级数的形式(保留前N 项),即11()2sin()Nn nn u t U n t ωα==+∑ (8) 11()2sin()N n n n i t I n t ωβ==+∑ (9)上式中的U n 和n α分别表示n 次谐波电压的有效值和初相角,I n 和n β分别表示n 次谐波电流的有效值和初相角,对应的总电压有效值为、总电流有效值为和视在功率分别为:21N n n U U==∑ (10)21N n n I I ==∑ (11)2211N Nn n n n S UI ===∑∑ (12)根据有功功率的定义,并且考虑到三角函数的正交性可得非线性负荷的有功功率为:N n 0n=11()() =cos T n n P u t i t dt U I T ϕ=∑⎰ (13) 式中的n ϕ为n 次谐波电流滞后n 次谐波电压的相角,cos n n n U I ϕ是由n 次谐波电压和n 次谐波电流共同作用所产生的n 次谐波有功功率。

非线性负荷的无功功率仍然可以采用(7)式来计算,但是由于它没有区别基波无功功率和谐波无功功率,对于谐波源和谐波潮流的辨识都缺乏明确的指导意义。

鉴于这种情况,有人仿照(13)式,提出了频域无功功率的定义:Nnn=1sin f n n Q U I ϕ=∑ (14) 显然,式中的n n U I n sin ϕ是由n 次谐波电压和n 次谐波电流共同作用所产生的n 次谐波无功功率,而频域无功功率正是这一系列谐波无功功率之和。

但是,经过推导,可以发现,情况还并不是这么简单。

由(12)可得:1122222222211111N N N N N N N n n n n n m nm n n n n m n n m n S U I U I U I I U --====>=>==++∑∑∑∑∑∑∑ (15)由(13)(14)可得:222211122211122211(cos )(sin ) cos 2cos cos +sin 2sin sin N N f n n n n n n n n N N N n n n n n n m m m n n m n NN N n n n n n n m m m n n m nP Q U I U I U IU I U I U I U I U I ϕϕϕϕϕϕϕϕ==-==>-==>+=+=++∑∑∑∑∑∑∑∑ (16) 显然 222f S P Q ≥+ (17)因此,仅用(14)式计算非正弦电路的无功功率,必然会产生误差。

为了纠正这个误差,在文献[2]中引入了畸变功率(记为D ),且定义:2222()f D S P Q =-+ (18) 关于畸变功率的物理意义,文献[2]中没有给出太多的解释。

事实上,将(15)(16)代入(18)可推得:1122211(cos cos )(sin sin )N N N Nn m m m n n n m m m n n n m n n m n D U I U I U I U I ϕϕϕϕ--=>=>=-+-∑∑∑∑ (19)由上式可以看出,畸变功率中包含了各次谐波电压与其它不同次谐波电流的乘积,它们都是由于电压电流的波形畸变后产生的谐波所致。

因为谐波电压和谐波电流的频率各不相同,由三角函数的正交性可知,对应的瞬时功率在一个周期内的平均值为零,所以畸变功率也具有无功功率的特征,它应该是非线性负荷无功功率的一个组成部分[3]。

因此,非线性负荷的无功功率应该用下式表示:22f Q Q D =+ (20)在文献[3]中给出了算例,从而验证了上式的完整性。

5 结束语通过对交流电路中无功功率的分析,可以看出交流电路中的电源与负载之间存在能量交换,无功功率的大小则反映了这种能量交换的能力,它是交流电路分析中的重要概念,同时也是电力系统运行和管理中的重要内容,搞清楚它的物理意义,必将有助于分析和解决电力系统的无功补偿问题。

由于非线性负荷的电压和电流中含有一系列高次谐波,在计算非线性负荷的无功功率时,如果只计算频域无功功率,就会产生一定的误差。

公式(20)中包括了频域无功功率和畸变功率,它是非线性负荷无功功率的完整计算公式,其中的每一项都有确切的物理意义,这对于全面理解非线性负荷的无功功率和深入研究非线性负荷的补偿方法都是很重要的。

相关文档
最新文档