接觸過交流電的，我想，對“無功”這個詞都不陌生吧？想必大部分從業電氣行業多年的電氣人員都非常清楚，但是對于一個剛剛進入電氣行業的新人來說就可能摸不著頭腦了。

今天，小編就來給大家捋捋“無功”的那些細枝末節吧。

定義、計算公式

在電網中，由電源供給負載的電功率有兩種：一種是有功功率，另一種是無功功率 。

有功功率P(單位W)：

直接消耗電能，把電能轉變為機械能、熱能、化學能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率。

例如：

5.5千瓦的電動機就是把5.5千瓦的電能轉換為機械能，帶動水泵抽水或脫粒機脫粒；各種照明設備將電能轉換為光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符號用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

無功功率Q(單位Var)：

“無功功率”一般則難于理解，它僅存在于交流電中，直流電不存在無功功率的問題。

它是用于電路內電場與磁場，并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。由于它對外不做功，才被稱之為“無功”。

為了形象地說明這個問題，現舉一個例子：農村修水利需要開挖土方運土，運土時用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無功功率，竹筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎么運到堤上呢?

視在功率S（單位VA）：

視在功率是表示交流電器設備容量的量。

等于電壓有效值和電流有效值的乘積。視在功率是有功功率和無功功率的矢量合。

視在功率體現的是一個供電電源的實際輸出能量的能力。視在功率越大，該電源的驅動能力也越大。

?計算公式

視在功率：S=UI

有功功率：P=UIcosΦ

無功功率：Q=UIsinΦ

三者之間的關系

首先我們先介紹一下功率因數。

自從特斯拉先生將世界帶入交流電時代之后，我們就多了一位新朋友----功率因數，功率因數的大小與電路的負荷性質有關，有些用電設備的功率因數=1，有些則＜1。

在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱為功率因數cosφ，其計算公式為：

即cosφ（功率因數）=P/S。

S（視在功率）P（有功功率）Q（無功功率）之間有個功率三角形的關系（如下圖）。

我們可以把三種功率畫成功率三角形，兩個直角邊分別表示有功功率和無功功率，斜邊表示視在功率，可得出S2=P2+Q2。

功率因素可以理解為變壓器（交流電源）的利用率，范圍在0–1之間。

純電阻，cosφ=1；

純電容、純電感cosφ=0；

RL、RC、RLC電路cosφ是個小數。

人們采用功率因數的概念來表述電能的利用率。功率因數越接近1，說明有功功率的占比高，電能的利用率高；反之，功率因數越接近0，說明有功功率的占比低，電能的利用率則低。為了提高電能的利用率，就提出了“無功補償”的概念。

無功功率的分類

無功功率可以根據其產生方式和特性進行分類，主要包括以下幾種：

感性無功：這是由電感產生的無功功率。當電流矢量滯后于電壓矢量90°時，就產生了感性無功。常見的感性無功源包括電動機、變壓器線圈、晶閘管變流設備等。

容性無功：容性無功是由電容產生的無功功率。當電流矢量超前于電壓矢量90°時，就會產生容性無功。常見的容性無功源包括電容器、電纜輸配電線路、電力電子超前控制設備等。

基波無功：基波無功是與電源頻率相等的無功功率。在電力系統中，基波無功通常與電源頻率（如50HZ）相對應。

諧波無功：諧波無功是與電源頻率不相等的無功功率。在某些特定的電力系統中，如二極管整流器帶容性負載電路中，諧波無功可能會特別顯著。

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。

所以無功功率并非無用功，它實際上是工業的基礎。

沒有無功，只有阻性元器件產生的有功功率的話，根本無法建立起如今的工業繁榮。

在實際應用中，可能需要根據具體的電力系統和設備情況，對無功功率進行詳細的測量和分析，以便采取適當的補償措施。

下期我們聊聊“無功補償”的真正作用！

審核編輯 黃宇