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由于跨專業(yè)學(xué)習(xí)的人越來越多，部分同志對無功的概念較為混亂，現(xiàn)試對其作出淺析，希望對大家有幫助。大家應(yīng)建立一個概念，無功并不會被消耗，只會被補償、平衡。首先，大家應(yīng)了解為什么要定義無功。無功是無功類設(shè)備（電感、電抗）與電網(wǎng)進(jìn)行能量交換的速率。應(yīng)強調(diào)的是交換的速率，而不是交換過程中的損耗，即在交換過程中由于漏磁、介質(zhì)損耗等能量的損失并不屬于無功，這些是因無功過程中引起的有功損耗。再明白點說明無功的定義及與有功的分別。電網(wǎng)中存在電能，當(dāng)電流通過負(fù)荷時，會產(chǎn)生機械運動、光、熱能等其它能量的表現(xiàn)。這實際上電能轉(zhuǎn)換成機械能、光成與熱能等。這種轉(zhuǎn)換速率我們稱為有功，轉(zhuǎn)換的結(jié)果就是電能的消耗，其主要特征是當(dāng)電能通過負(fù)荷轉(zhuǎn)換成其它型式的能量后，并不能立刻變回電能（一個周期內(nèi)）。而有些特殊的設(shè)備（如電抗器、電容器），當(dāng)電流流過它們時，在半個周期內(nèi)，電能會轉(zhuǎn)變成磁能或場能等形式，但在后半個周期內(nèi)，這些能量會轉(zhuǎn)變回電能并反送回電網(wǎng)，因此從整個周期來看，設(shè)備沒有從電網(wǎng)中吸收任何電能，只是不斷的作能量交換（是交換而不是轉(zhuǎn)變）；為計算交換的速率，因此定義無功這個概念，這類設(shè)備就是無功負(fù)荷。雖要說明的是，實際上是沒有純無功負(fù)荷的，實際的無功設(shè)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(shè)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(zhuǎn)回電能。有些人可能會問，無功既然只是無能量交換，沒有能量消耗（確切的說是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰浚?，那為什么我們還要那么重視無功呢？下面用一個例子說明：電廠發(fā)電，煤送入工廠，會被消耗（相當(dāng)于有功），工人每天上下班，在工廠進(jìn)出，人數(shù)并不減?。ㄏ喈?dāng)于無功）。工人雖然不會損耗，但工人上下班必然占用道路，影響煤的輸送（為了說明問題，只好認(rèn)為他們是用同一道路的），這就相當(dāng)于無功影響了設(shè)備的輸電效率。同時，工人在上下班的過程中必然對路面產(chǎn)生損壞，路程越長則維護(hù)費用越大（這相當(dāng)于無功引起的線路損耗，屬有功）；為減小這個損耗，廠區(qū)內(nèi)最好就建有工人住房（這相當(dāng)于無功就地補償、平衡）?？偨Y(jié)：無功是能量交換的速率，本身并不產(chǎn)生損耗。我們常說的無用功損耗能等，實際上很多是屬于有功，因為它是把電能轉(zhuǎn)為熱能或機械能等。但無功負(fù)荷在能量交換過程中必然帶來有功損耗，而且負(fù)荷與電源的距離越遠(yuǎn)則損耗越大，并且會占用大量的線路輸送能力；為了減小這方面的損失，我們就要在無功負(fù)荷設(shè)備的旁邊加裝反性質(zhì)的無功負(fù)荷，使其互相進(jìn)行能量交換，減小對電源的依賴，達(dá)到提高線路輸送能力及減小線損的目的。 在交流電能的發(fā)、輸、用過程中，用于轉(zhuǎn)換成非電、磁形式的能量稱為有功，用于電路內(nèi)電、磁交換的能量稱為無功。無功的作用是用于建立交變磁場的能量，并給有功的轉(zhuǎn)換創(chuàng)造條件。 無功的調(diào)節(jié)主要是通過改變勵磁電流來改變發(fā)電機的功角特性從而達(dá)到改變無功的目的。 調(diào)節(jié)無功應(yīng)注意以下兩個方面的問題：; 1.增加無功負(fù)荷時應(yīng)注意轉(zhuǎn)子電流和定子電流不應(yīng)超過允許值。若無功負(fù)荷過大，會使定子電流去磁作用增大，若保持定子電壓不變，必須增加轉(zhuǎn)子電流，會使轉(zhuǎn)子電流超過允許值而引起勵磁繞組過熱；- 2.降低無功負(fù)荷是應(yīng)注意勿使發(fā)電機進(jìn)相運行電動機和發(fā)電機在電磁感應(yīng)原理上其實正好是一個相反的過程。我把發(fā)電機的能量轉(zhuǎn)換說一下，但愿能容易明白一點當(dāng)發(fā)電機空載時，定子繞組中的電流I=0，即電樞不會產(chǎn)生磁勢。此時發(fā)電機中，只有轉(zhuǎn)子主磁極的勵磁磁勢所建立的主磁場，這時發(fā)電機的端電壓等于由主磁場產(chǎn)生的空載電勢。原動機輸給發(fā)電機的功率只要克服空載損耗就行了。! 當(dāng)發(fā)電機定子繞組接上負(fù)荷時（假定負(fù)荷是純電阻性的），定子繞組中就出現(xiàn)了電流，發(fā)電機向負(fù)荷送出有功功率，于是發(fā)電機轉(zhuǎn)子受到已個制動轉(zhuǎn)矩的作用，這個制動轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩加起來，比原動機的拖動轉(zhuǎn)矩要大，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的速度變慢。為了保持同步發(fā)電機以同步轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，就必須增加原動機的拖動轉(zhuǎn)矩（增加汽輪機的進(jìn)汽量），于是轉(zhuǎn)子又要加速，直到原動機所供給的機械功率與發(fā)電機輸出的電功率（還要加上發(fā)電機內(nèi)部的損耗）重新達(dá)到平衡，發(fā)電機才能重新以穩(wěn)定的同步轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。如果發(fā)電機的負(fù)荷是純電抗（純電感或純電容），那么發(fā)電機中就只有去磁或助磁電樞反應(yīng)，其結(jié)果只是使發(fā)電機的磁場削弱或增強，而不會使磁場歪扭。由于感性負(fù)荷的去磁性電樞反應(yīng)，使得發(fā)電機向純電感負(fù)荷送電時，發(fā)電機氣隙磁場由于去磁作用而被減弱，端電壓就要降低；當(dāng)負(fù)荷為容性時，電樞反應(yīng)是助磁性質(zhì)的，將使端電壓升高。一般情況下，負(fù)荷常常是電感性 的，所以它有使主磁場相當(dāng)于電阻負(fù)荷的歪扭，又有相當(dāng)于電感性負(fù)荷的去磁作用。這樣，發(fā)電機就向負(fù)荷既送出了有功功率，又送出了無功功率。 發(fā)電機送出有功和感性無功是遲相運行,如果發(fā)電機送出有功和容性無功是進(jìn)相運行 當(dāng)發(fā)電機處于過勵磁狀態(tài)時，勵磁電流所產(chǎn)生的電動勢＞U/cosδ，即向系統(tǒng)輸出無功用于補充系統(tǒng)的電壓損失。勵磁電流越大，向系統(tǒng)輸送的無功合定子電流也越大 當(dāng)發(fā)電機處于欠勵磁狀態(tài)時，勵磁電流所產(chǎn)生的電動勢＜U/cosδ，這是從系統(tǒng)吸收無功用于發(fā)電機本身歷次。勵磁電流越小，從系統(tǒng)吸收的無功越多，定子電流和功角也越大，功率因數(shù)則越小。 |
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