交流電功率檢視原始碼討論檢視歷史
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交流電功率是電能在交流電路中流動的速率,電壓乘以電流的積稱為視在功率。在交流電系統中,例如電感器[1]和電容器之類的儲能裝置可能會導致能量流動方向的周期性變化。在一個完整周期內,能量在一個方向上的淨流動率稱為有功功率或實功率,而往返於儲能裝置與電源間的部分稱為無功功率或虛功率。
定義
對一個線性負載而言,電路中電壓與電流都是遵循相同規律變化的,例如都按照正弦波變化。如果負載是純電阻[2]的話,電路中電壓與電流會在相同的時間改變各自的極性,電壓與電流的乘積永遠都是大於或等於0的,表示能量的流動方向不會逆轉。此時電路上只有實際功率流動。
而如果負載是純電容或純電感的話,電路中的電流與電壓會出現90度的相位差。這樣一來,在交流電的每個周期內,半個周期中電流與電壓乘積為正,而另半個周期中電流與電壓乘積為負,而且二者相加正好為0,表示每個周期內流向負載的電能全部被返還到電源中,整體上電路沒有消耗電能,電路上只有無功功率流動。
在實際生活中,負載通常會同時有電阻性、電容性和電感性,因此電路上會同時有無功功率和實際功率。電力工程師將無功功率和實際功率的向量和的模作為視在功率。視在功率的定義為電壓的均方根乘以電流的均方根。
儘管無功功率在負載上不做功,但是對於一個實際系統來說,電流流過導線時,會使導線發熱,部分電能因此會損失掉,因此電力工程師需要關心視在功率。變壓器和導線都需要按照視在功率的大小設計,而不是有功功率。發電機和不間斷電源等供電設備需同時考慮視在功率和有功功率。另外,直接將兩個負載各自的視在功率相加,並不一定等於兩個負載整體的視在功率,除非兩個負載的電壓和電流的相位差一致,或兩個負載具有相同的功率因數。
根據定義,電容器提供無功功率,而電感器消耗無功功率。因此計算負載時,電阻是正數(代表消耗實功),電感也是正數(代表消耗虛功),電容則是負數(代表提供虛功)。
如果將電容器和電感器並聯,那麼二者的電流會傾向於相互抵消而不是疊加。這是電力系統中進行功率因數校正的一個基本方法。
視頻
參考文獻
- ↑ 電感線圈和電感器有什麼區別快資訊,2019-06-17
- ↑ 電阻的作用是什麼? ,搜狐,2017-01-13