交流电功率

✍ dations ◷ 2025-04-02 14:22:41 #电学

交流电功率是电能在交流电路中流动的速率。在交流电系统中,例如电感器和电容器之类的储能装置可能会导致能量流动方向的周期性变化。在一个完整周期内,能量在一个方向上的净流动率称为有功功率或实功率,而往返于储能装置与电源间的部分称为无功功率或虚功率。

对一个线性负载而言,电路中电压与电流都是遵循相同规律变化的,例如都按照正弦波变化。如果负载是纯电阻的话,电路中电压与电流会在相同的时间改变各自的极性,电压与电流的乘积永远都是大于或等于0的,表示能量的流动方向不会逆转。此时电路上只有实际功率流动。

而如果负载是纯电容或纯电感的话,电路中的电流与电压会出现90度的相位差。这样一来,在交流电的每个周期内,半个周期中电流与电压乘积为正,而另半个周期中电流与电压乘积为负,而且二者相加正好为0,表示每个周期内流向负载的电能全部被返还到电源中,整体上电路没有消耗电能,电路上只有无功功率流动。

在实际生活中,负载通常会同时有电阻性、电容性和电感性,因此电路上会同时有无功功率和实际功率。电力工程师将无功功率和实际功率的向量和的模作为视在功率。视在功率的定义为电压的均方根乘以电流的均方根。

尽管无功功率在负载上不做功,但是对于一个实际系统来说,电流流过导线时,会使导线发热,部分电能因此会损失掉,因此电力工程师需要关心视在功率。变压器和导线都需要按照视在功率的大小设计,而不是有功功率。发电机和不间断电源等供电设备需同时考虑视在功率和有功功率。另外,直接将两个负载各自的视在功率相加,并不一定等于两个负载整体的视在功率,除非两个负载的电压和电流的相位差一致,或两个负载具有相同的功率因数。

根据定义,电容器提供无功功率,而电感器消耗无功功率。因此计算负载时,电阻是正数(代表消耗实功),电感也是正数(代表消耗虚功),电容则是负数(代表提供虚功)。

如果将电容器和电感器并联,那么二者的电流会倾向于相互抵消而不是叠加。这是电力系统中进行功率因数校正的一个基本方法。

各个与功率相关的参数,以及各自的单位如下所示:

交流电讯号为弦波讯号,其电压可写成 v ( t ) = V m c o s ( ω t + θ v ) {\displaystyle v(t)=V_{m}\,cos(\omega t+\theta _{v})} ,电流可写成 i ( t ) = I m c o s ( ω t + θ i ) {\displaystyle i(t)=I_{m}\,cos(\omega t+\theta _{i})} ,因此

例如,复数功率S=800+j600表示800W实功及600var虚功,即是等于1000VA,功率因素0.8(滞后)。

功率的单位是瓦特(符号为W),但是一般来说,只有讨论实际功率的时候才会用这个称呼。视在功率的单位一般以伏特·安培(简称“伏安”,符号为VA)称呼,因为其定义为电流的均方根乘以电压的均方根。无功功率的单位为无功伏特·安培,简称“无功伏安”,符号为var。

无功功率并不实际传输能量,所以在图中以虚轴表示。相应的,实际功率则表示在实轴上。虽然无功功率不传递能量,但是对维持输电系统稳定性有重要作用。电力供应及负载端的有功功率必须相等,无功功率亦必须相等,系统才可正常运作。同步发电机可以输出有功及无功功率,透过控制励磁系统可以改变无功功率的输出大小。

相关

  • 日本自杀人物列表日本自杀人物列表以下列表列出日本自杀的名人,收录的对象以曾经有事迹与作品、曾被媒体报导或史书有载为主,时间地点亦以日本为主。终战之后,至少有五百名以上的军人与民间人士
  • 村上纪香村上纪香(日语:村上もとか,1951年6月3日-),日本男性漫画家。东京都世田谷区出身。父亲是电影公司美术部所属的画师。高中时代受手冢治虫创办的杂志COM(日语:COM (雑誌))影响,立志成为
  • span class=nowrapTiO(NOsub3/sub)sub2/sub/spa硝酸氧钛,又称碱式硝酸钛,是一种无机化合物,化学式为TiO(NO3)2。硝酸氧钛可以由TiOCl2和氨水(1:1溶液)在4℃反应,沉淀用稀HNO3溶解得到。硝酸氧钛作为氧化剂,和有机物(如甘氨酸)混合,
  • 娱乐通北京娱乐通科技发展有限公司(Beijing Entertainment All Technology Co.,Ltd,简称娱乐通或北京娱乐通,网络谑称“YLT”)成立于2003年8月,其前身是日本HODO公司在中国的分公司SOFT
  • 孙邦正孙邦正(1913年3月28日-2007年12月21日),安徽宣城人,中国教育学家。民国二年(1913年)3月28日生。民国十六年六月以第一名毕业于皖南中学,民国二十年一月以第一名毕业于安徽省立第四高
  • 李肇律李肇律(1866年11月18日-?年),字怀庚,四川省夔州府云阳县人。光绪二十九年(1903年)癸卯补行辛丑壬寅恩正并科进士,官广西安化厅同知、思恩县知县。光绪初入县学,中进士后分发广西即用知
  • 托马斯·哈利斯托马斯·哈利斯(英语:Thomas Lake Harris,1823年-1906年)生于英格兰,后移民到美国,是传道人、灵性主义先知、诗人、酒商。后在加利福尼亚州圣罗莎创办了新生活兄弟会。托马斯·哈利
  • 沃尔夫冈·利安得·鲍尔沃尔夫冈·利安得·鲍尔(通译鲍吾刚,Wolfgang Leander Bauer,1930年2月23日-1997年1月14日)是德国汉学家。沃尔夫冈·利安得·鲍尔是闪米特学家汉斯·鲍尔的儿子。1966年到1997年
  • 寸姓寸姓为由来已久的中文姓氏,但大致上有几种来源。现在寸姓散居于中国云南、四川、北京、天津,缅甸曼德勒等地,唯人数不多。以中国论,云南最多。清代光绪巳末进士寸开泰书写寸氏
  • ADM质量理论物理学中,以理查德·阿诺维特(Richard Arnowitt)、斯坦利·德塞尔(Stanley Deser)及查尔斯·米斯纳(Charles W. Misner)三人姓氏字首为名的ADM质量(ADM energy)或等价地称ADM能量