无功功率如何产生
许多电气设备,如交流单相,三相电动机都需要消耗有功功率和无功功率。有功功率被转换成有用的机械功率,而无功功率是需要维持设备的磁场能量。无功功率在发电机和负载之间被周期性传输。
无功功率的影响
有功功率P和无功功率Q的矢量相加得到视在功率S。
发电设备和输电电网必须提供和传输这种视在功率。这个意味着发电机、变压器、电力线、开关设备等的规格必须比负载实际消耗有功功率时的额定功率更大。
因而,供电公司面临着额外的设备支出和额外的电力损失。因此,如果无功功率超过某个阈值,它们会对无功功率收取额外费用。通常规定的目标功率因数cosϕ在1.0和0.9(滞后)之间。
虽然电机的机械功率输出只需500 kW, 供电网络负荷却是714 kVA的视在功率,即传输143%的有功功率。
有功功率是可转换为不同形式功率的电力,例如:机械的、热的、化学的、光学的或声学的动力。
无功功率是产生磁场所需的电功率(例如,在电动机或变压器中)或电场(如电容器)。在磁场中,无功功率是感性的;在电场中,它是容性的。
视在功率是有功功率和无功功率的矢量和。
功率因数cosϕ是有功功率和视在功率的商。
功率因数校正
如果校正滞后功率因数,例如通过在负载上安装电容器,这将完全或部分消除供电公司的无功功率消耗。功率因数校正是最有效的,是采用先进的技术,使得它在物理上接近负载所消耗的无功功率。
感性无功功率Q1全部或部分由容性无功功率Qcomp补偿,此时视在功率从S1降低到S2。
电动机的有功功率和以前一样为500kw,但其无功功率是完全无功的补偿后,供电网络需要传输500kVA的视在功率,即:100%的有功功率。因此,在这种情况下,功率因数校正可将传输负载降低标称有功功率的43%(即从143%降至100%)