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无功功率到底是什么?能不能被消耗?又能不能被吸收?

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问题描述

学了这么多年电气,还是遇到“无功”就晕。。。很多书籍中分析无功功率都说无功功率是建立电磁场用的,只会在电磁元件中来回交换,不会被消耗,但是我们又经常说“吸收无功功率”,那么既然是来回交换,为什么会有吸收这一说法?无功功率到底是什么性质?希望有大神可以深入解释一下。另外,“吸收无功功率”到底是个什么概念?“交换无功功率”又是什么概念?这两种说法互相矛盾如何解释?

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敏敏·0.00

2017-07-30提问

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有人曾经用仿真波形说明过无功功率不会被消耗,只是交换这一事实。在这里跟你分享一下吧。

首先要说明,对一个元件或一段电路,常指定其电流从电压的“+”极性端流向“-”极性端,这种电流和电压取一致的参考方向,成为关联参考方向,如图a所示;反之,电流和电压取不一致的参考方向,成为非关联参考方向,如图b所示。

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现在,为了更好理解电源负载的能量交换,我将电源和负载的参考方向都选取为关联参考方向,如下图所示:

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这样一来,电源和负载的功率P具有相同的意义,无论对于电源还是负载,当P>0时,元件吸收能量;当P<0时,元件发出能量。

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功率曲线如下图,红色为P,蓝色为Pe,两者交替吸收和发出能量,当负载吸收能量时,电源刚好发出能量,经过半个周期后,负载转为发出能量,而电源则开始吸收能量。两者形成一种“互补”的关系。

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你从这个图里就可以看出来了,功率是在来回交换。所以所谓无功功率,实际上是电感、电容等储能元件,从外界吸收一定的能量,让后彼此来回交换。这部分用于来回交换的能量并不是凭空产生的,而是需要有一个初始的能量输入,而后这部分能量在来回交换时并不会被“消耗”掉,所以称之为无功。

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  易强-高压2·0.00

2017-07-30回答

这个图解释的倒是很详细,我再补充一点,无功功率的实时动态特性其实就是表现为“有功功率在各个元件之间的来回传递交换”  蒋应伟 2017-07-30

这回答够精彩!这个波形图一看就一目了然了!  牧羊人 2017-07-30

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我看到过的我认为关于无功功率最科学的解释是这样的:

实际上,电能是依靠电磁场来传输的。电能究竟如何通过电磁场传播的,电磁场究竟存在于哪?关于这个问题,坡印亭(Poynting)定律给出了答案。遗憾的是,在这里,我不能通过简单的叙述,来具体解释坡印亭定律。因为其牵扯到电磁场理论中的很多知识。在这里,我简单的给出一些由坡印亭定律给出的结论。

  1. 导体仅起着定向引导电磁能流的作用,电源对负载的供能是通过导体外的空间电磁场传输。

  2. 无功功率 Q 是维持时变电磁场(交流电)存在的能量。无功的本质就是建立电磁场的代价,没有场,能量无法传输。

简而言之,就是有功功率通过电磁场来传递,而电磁场的产生依赖于无功功率的存在。电磁场存在于通电导线的周边。有功功率是指电路从电源吸收功率的大小,其主要是电路中电阻元件耗能的结果;无功功率是电路与电源往复交换功率的幅值,主要是电感、电容的储能和放能的结果。无功功率并不存在真正的能量损耗,只是能量的交换;有功功率则是实实在在的消耗能量。

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  李春阳·0.00

2017-07-30回答

这样说来,电能并不是靠导线传输的?而是靠导线周围的磁场传输的?这有点颠覆我的三观啊!  牧羊人 2017-07-30

我的三观也有点颠覆,感觉这个回答分析的很对,但是不敢相信,希望有大神来讨论一下这个答案  wuxiong2 2017-07-30

这个答案很新奇,我还是第一次看到这么深刻的解释  龙飞 2017-07-30

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这个问题让我想起网上那个解释有功、无功、视在功率的经典图片哈哈

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  张海涛·80.00

2017-07-30回答

这个图片挺有意思,不过不太科学,这个酒陌可以被喝掉的,像是可以被消耗的一样,而实际上无功功率是不能被消耗的  李春阳 2017-07-30

哈哈哈!还有个壮汉推媳妇的图怎么没说!  Tony 2017-07-30

感谢这么happy的回答~  敏敏 2017-07-30

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据说,有功最终归属电能范畴,无功最终归属磁能范畴。

B=uI/2(pi)r,其中u为真空中磁导率,常数;而I就是载流导线中的无功电流大小,pi是圆周率,r为某点距离导线的距离,从这个公式看出磁的形成过程依赖于该电流的存在,大学物理电磁学里面也假设过环形超导体通入电流就能建立恒定磁场,而建立磁场的电流存在到始终不消耗,也就是说,无功功率是不会被消耗的。

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  蒋勇斌·0.00

2017-07-30回答

原来初中学的公式就能解释这么深刻的问题!大神基础知识好扎实!佩服!  龙飞 2017-07-30

这位大神的回答角度很有意思,从初中的公式都能联想到这里,厉害厉害!给红包!  敏敏 2017-07-30

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其实看到楼主这个问题,我也比较晕。我也顺便抛砖引玉,提提我的观点和疑问吧。

我看到的关于无功的定义,不只是说用来建立电磁场的能量的功率,而是有一种定义是说,无功是有功功率变化率。其实我也一直不理解这个定义怎么解释,希望有大神看到也能给解答解答

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  朱皇儒·30.00

2017-07-30回答

我觉得是从不同角度描述无功功率的吧,这两种定义并不矛盾  龙飞 2017-07-30

对,好想也有人是这样描述无功功率的,那我就更不明白了,为什么会把有功功率的变化率叫无功?怎么不叫有功变化率?  敏敏 2017-07-30

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无功功率是个很抽象的概念,确实很容易晕,我也是在电气行业这个大熔炉里炼了好多年才搞明白它。它是用于电路内电场与磁场的交换的能量,是用来在电气设备中建立和维持磁场用的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量,然后再从其他形式的能量转化为电路中的电能。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。

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  朱一昕·100.00

2017-07-30回答

个人认为“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”表述不合理,无功功率是不会被消耗的。  蒋勇斌 2017-07-30

我也认为这里“消耗无功功率”的表述不正确,需要无功功率,但不是消耗,只是先利用无功电流建立磁场,但是建立之后,这一部分能量还会再还回去,然后再流过来,来回交换,并不消耗。  吴斌 2017-07-30

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有功功率是保持用电设备运行的电功率,将电能转化为机械能,热能等,无功功率用于电路内电场和磁场。正常工作时,用电设备会从电源侧获得有功功率和无功功率。从而保证设备正常运行,无功功率会在电源和用电设备之间来回交换,但不会被消耗。

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  JiangPing·130.00

2017-07-30回答

看了很多人的回答,我也同意无功不会被消耗的说法  龙飞 2017-07-30

那会被吸收吗?  敏敏 2017-07-30

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