(1)誤區(qū)一:無功功率是用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率,最終會在建立和維持過程中損耗掉。

《辭海》中對于無功功率的解釋:“在具有電感和電容的交流電路中,電感的磁場和電容的電場在一周期的一部分時間內(nèi)從電源吸收能量,另一部分時間內(nèi)將能量返回電源。在整個周期內(nèi)平均功率是零,也就是沒有能量消耗,但能量是在電源和電感或電容之間來回交換的,能量交換的最大值叫做無功功率。”

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這個解釋說明,無功功率的物理意義在于交流電源與負載之間的能量交換,無功功率就是交流正弦電路中能量交換的最大值,它表明了交流電源與負載之間能量交換的能力。

實際的無功設備在能量交換時一定有能量的損耗(如漏磁、介質(zhì)損耗等),這部分丟失的損耗不能算入無功,這是因無功作用而產(chǎn)生的有功損耗。同理有些人把設備產(chǎn)生的不是需要的熱能等能量損失稱為無功是不對的,這是無用功,而不是無功,因其不能轉回電能。

(2)誤區(qū)二:無功功率是不消耗能量的無用功率, “無功”乃“無用之功”

無功功率決不是無用功率,相反它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場,在二次線圈感應出電壓。因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。

(3)誤區(qū)三:無功功率僅是交流電源與負載之間的能量交換,不消耗能量,對系統(tǒng)不會有影響。

在正常情況下,用電設備不但要從電源取得有功功率,同時還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應求,用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場,那么這些用電設備就不能維持在額定情況下工作,用電設備的端電壓就要下降,從而影響用電設備的正常運行。

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無功功率對供、用電也產(chǎn)生一定的不良影響,主要表現(xiàn)在:

1))降低發(fā)電機有功功率的輸出。

2)視在功率一定時,增加無功功率就要降低輸、變電設備的供電能力。

3)電網(wǎng)內(nèi)無功功率的流動會造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

4)系統(tǒng)缺乏無功功率時就會造成低功率因數(shù)運行和電壓下降,使電氣設備容量得不到充分發(fā)揮。

(4)誤區(qū)四:由于電源的無功無法滿足負荷的無功,導致電力系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài),所以需要無功補償。

首先,在電力系統(tǒng)中,系統(tǒng)(電源)的無功與負荷的無功是永遠處于平衡狀態(tài)的。電源無功-電壓特性是一條下降的曲線,而負荷(主要取決于異步電動機)的無功-電壓特性是一條上升的曲線,兩曲線的交點即運行點,對應相應的平衡的無功和電壓。當系統(tǒng)無功過剩時,表示電源的無功-電壓曲線向上移動,或者負荷的無功-電壓曲線向下移動,它們的交點即新的平衡點,顯然對應的電壓上升;反之則下降。

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因為電力系統(tǒng)中的無功主要是感性成分,感性無功電流形成的磁場在發(fā)電機中正好抵銷一部分勵磁系統(tǒng)產(chǎn)生的的磁場,使發(fā)電機氣隙中的磁場下降,相應的發(fā)電機的端電壓就要降低,相反的如果系統(tǒng)中無功供應大于用電設備的無功時(無功過剩),這部分無功的去磁反應消失,氣隙磁場增加,發(fā)電機端電壓上升,也即系統(tǒng)電壓上升。這種功率在電網(wǎng)中會造成電壓降落(感性電抗時)或電壓升高(容性電抗時)和焦耳(電阻發(fā)熱)損失,卻不能做出有效的功。這個時候就需要對無功功率進行補償。

無功補償?shù)囊饬x就,在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用,降低供電變壓器及輸送線路的損耗,提高供電效率,改善供電環(huán)境。

(5)誤區(qū)五:無功功率補償即是利用電容發(fā)出的無功來補償電感性負載吸收的無功,兩者相互抵消。

有功功率可以用發(fā)出或吸收來形容,“發(fā)出”的含義為“產(chǎn)生”,“吸收”含義為“消耗,使用”,這個過程實際對應的是能量的流動過程。而無功功率不可以用"發(fā)出"和“吸收”來形容,因為有功功率和無功功率對應的物理過程有本質(zhì)的區(qū)別。

有功功率簡單可以理解為單位時間內(nèi)從器件流出(或被器件使用(轉換)掉)的能量。這是一個能量的單向流動過程,對于電源即可用“發(fā)出”,而對于用電則應當用"吸收"來描述。

而無功功率覺得應該是這么定義:單位時間內(nèi)進出一個元件的能量。這是一個能量的來回流動的過程,即在進出這個元件,怎么能用吸收和發(fā)出來描述呢?對于能量來說這是一個先吸收,在發(fā)出如此循環(huán)的過程,怎能用描述單向運動的詞來說清?對于無功功率,本人傾向的一種說法是:一個元件具有感性無功性質(zhì),或具有容性無功性質(zhì)。而不說“發(fā)出”或者“吸收”。

例如我們說一個電感消耗的無功功率具有感性無功性質(zhì)。當然感性無功是由于電感的電流相位滯后于他兩端的電壓。容性則是電流提前電壓。有了電流相位的提前或者滯后,就有了能量周期性的進出一個元件,也就產(chǎn)生了無功功率。

這里可以借鑒一個有趣的例子來解釋無功補償原理。交流電包括了電流量和電壓量,這二位在出門前速度和方向都是一樣的。兩個人遇見了電爐子這等純電阻元件,毫不畏懼,攜手走過。后來走著走著遇見了電感這個惡人,電流懼怕電感(右手螺旋法則學過哇,電流通過電感線圈產(chǎn)生了磁力),電壓表示毫無壓力的通過。此時二人就有了差別,電流比電壓落后了,表現(xiàn)就是電流滯后,向量圖表示上差了一個φ。

好吧,此時二人還是向前走,遇見了電容大俠,電壓表示懼怕,電流表示毫無壓力(電容是通交流阻直流),此時由于電壓被電容絆了一下腳,電流順利的追趕上了電壓的步伐,二者的差別縮小。所以安裝無功補償設備,其實也就是安裝電容,目的是要把電流和電壓所差的相位角補回來。