无功功率单位(无功功率是什么？很多人都没弄懂...)

无功功率是什么？很多人都没弄懂...

交往过交换电的，我想，对“无功”这个词都不生疏吧？但能真正了解“无功”的人有几多，就不得而知了，想来也是不多的。今天，我就来给各位捋捋“无功”的那些细枝末节吧。

干系于把无功功率了解为“无用的功率”，我更倾向于把它了解为“无耗能的功率”。无功功率，可以说是一个功率，但不完善是功率，它区别于有功功率，与耗能不关。

在正弦交换电路中，无功功率与电感、电容有直接干系。以是，在了解无功功率之前，我们有必要了解一下功率的涵义，以及在交换电路中电感元件和电容元件的功率情况。

01

干系功率的界说

不管是热能、电能、机器能等，但凡触及到能量的厘革（做功），基本都离不开功率的分析。功率表现能量斲丧（能量厘革）的快慢，这就好比跑步，把位移类比为能量厘革，跑步速率就是功率，跑得越快，相反时间内，挪动距离就越大。

假如以能量厘革画一条曲线，如下图1-1所示，那么这条曲线上各点的斜率（即该点切线的斜率）就代表各点的功率。

图1-1

如图1-1所示，随着能量的厘革，曲线的斜率也是厘革的，换言之，其功率也是随时间厘革的，这个厘革的功率，就是瞬时功率。

在电路中，电功率偶尔也用瞬时功率表现，其轻重即是该时候的电压与电流乘积，即p=ui（三者均用小写字母表现），单位为“瓦特[W]”。显然，瞬时功率即是瞬时电压乘以瞬时电流，它们都是瞬时值。

瞬时功率的了解但是很简便，比如在0时候的瞬时功率为10W，表现该时候电能的斲丧速率为10焦耳每秒（10J/s）, t1 时候的瞬时功率为25W，表现此时电能斲丧的速率为25焦耳每秒（25J/s）。

实践上，计量用表计上的功率、家用电器上标定的功率指的都是均匀功率，它是瞬时功率的均匀值，用大写字母“P”表现，单位也是“瓦特[W]”。

依据功率的界说，电能量W=pt ，相似于跑步距离即是跑步速率乘以时间。假如以瞬时功率厘革画一条曲线，那么该曲线与横轴（时间轴）围成的面积就表现能量厘革，如下图1-2所示。

图1-2

如图1-2所示，若某局部电路端口的瞬时功率随实践厘革，它与时间横轴围成的面积有正有负。在0~t1 时间段，瞬时功率为正值，以是该局部电路的能量厘革为正（面积为正值），即吸取能量；在t1 ~t2 时间段，瞬时功率为负值，以是该局部电路的能量厘革为负（面积为负值），即开释能量。

固然，假如要盘算从0~t2 时间段的均匀功率，那么就要把一切能量厘革相加（吸取能量为正，开释能量为负），再除以时间，即P=W总 /t 。这就好比求跑步的均匀速率，要先求出总位移（往前跑为正，往回跑为负），再除以时间。

看到这里，我信赖各位对瞬时功率安静均功率都有了比力明晰的了解，在此基本上，我们再来分析一下正弦交换电路中电感元件和电容元件的功率是怎样的。

02

交换电路中感元件和电容元件的功率

在正弦交换电路中，抱负的电感元件和电容元件都是储能元件，便好坏耗能元件。所谓“非耗能”，是指在任一周期内，电感元件和电容元件从电源侧所吸取的能量和为零。那么，它为什么是零呢？渴望在看了接下去的内容后，你能给出本人的一份答案。

1、交换电路中电感元件的功率

在交换电路中，电感元件的电压相位超前电流相位90°，它们的波形图如下图1-3所示。绿色波形图表现电压 u ，蓝色波形图表现电流 i 。

图1-3

在图1-3中，电压相位超前电流相位90°，假如看不出怎样超前的，可以如此了解：横轴为时间，随着时间的厘革，在180°区间内，电压波形先到达最大值，电流后到达最大值，两个最大值的跨度为90°；大概说，电压先到达过零点（斜率为正），电流后到达过零点（斜率为正）。

电感元件中，瞬时电压与瞬时电流波形图已知，由于瞬时功率p=ui ，可以得出电感元件的瞬时功率波形如图1-3中的赤色曲线所示。但是这个功率是有一个盘算历程的，但比力繁复，我就不再掀开解说了，各位感兴致的可以去补一下三角函数的知识。

把图1-3中电感元件的瞬时功率波形图单独体现，如下图1-4所示。可以看到，电感元件的瞬时功率按正弦纪律厘革，是一个周期量。

图1-4

团结上文提到的能量与功率曲线的干系，从图1-4中也可以看到，电感元件在一个功率周期内，会从电源吸取能量（正半面积），也会对电源开释能量（负半面积），由于曲线的对称性，正半面积的轻重恰好即是负半面积，这标明，电感元件所吸取的能量全部又开释回去，一点都不留。这就是电感元件的非耗能特性，电感元件只和电源之间举行能量互换，而不会像电阻元件那样把电能转化为热能、光能等从而斲丧掉。电感元件的这种吸取能量又开释能量的特性称为储能特性。

基于图1-4，我们可以盘算一下电感元件的均匀功率，基于其瞬时功率的周期性，每一个周期的能量厘革历程都是一样的，以是我们任取一个周期盘算即可。

但是，不必盘算，我想各位也晓得，电感元件的均匀功率为0。由于在一个周期内，电感的总能量厘革为0（吸取又开释），以是均匀功率如下图1-5所示。

图1-5

2、交换电路中电容元件的功率

在交换电路中，电容元件的电流相位超前电压相位90°，它们的波形图如下图1-6所示。绿色波形图表现电压 u ，蓝色波形图表现电流 i 。

图1-6

依据电容元件的瞬时电压波形和瞬时电流波形，可以得出电容元件的瞬时功率波形如图1-6的赤色曲线所示。显然，电容元件的瞬时功率也是一个周期量。

那么，电容元件的均匀功率是几多，应该不必我说了吧？没错，也是零。

既然电感元件和电容元件的均匀功率都为零，而工程计量中的功率却又是均匀功率，那么，电感元件和电容元件与电源之间的能量互换就不克不及用均匀功率来体现，这又该怎样办呢？这个成绩就由无功功率来解答。

03

无功功率

为了表现电感元件和电容元件与电源之间的能量互换情况，把它们的瞬时功率最大值界说为无功功率，如下图1-7所示，我们以电容元件为例。

图1-7

图1-7所示的电容元件的瞬时功率波形图中，其瞬时功率的最大值即为电容元件的无功功率，用字母Q表现，单位为var[乏]，它表现电容元件与电源之间能量互换的最快速率（由于功率表现能量厘革的快慢）。

在数值上，这个瞬时功率最大值恰好即是电容元件的电压好效值乘以电流仅限值，即Q=UI 。这但是是有一个数学盘算的推导历程的，在此我也不再掀开分析，各位感兴致的，照旧去看一下三角函数的干系知识吧。同理，电感元件的无功功率也即是电感元件两头的电压好效值乘以其电流好效值。

回到上文的那句话，各位晓得我为什么说“无功功率”是一个功率，但又不完善是一个功率了吧？由于一方面它表现了储能元件与电源之间能量互换的最快速率，这是功率，但另一方面它并不表现储能元件的耗能特性，以是它又不是功率。

所谓“无功”，但是就是无耗能，不把电源的能量花出去，但又确的确实吸取了电源的能量，即使它又还回去了。

图1-8

别的，各位仔细察看我给出的电感元件和电容元件的电压电流，可以发觉，但是它们是用一个电流，也就是说，我们可以把此时的电感元件和电容元件当串联处理，然后比力它们的瞬时功率曲线，如上图1-8所示。这标明，当电感元件和电容元件串联时，它们与电源的能量互换历程相反，即当电感元件吸取能量时，电容元件开释能量。

某一端口电路中，若同时存在电阻、电感、电容，其总的瞬时功率曲线如图1-9所示。为了同时展现电阻所斲丧的功率、电感与电容所互换的功率，并作出区别，把电阻元件斲丧的均匀功率称为“有功功率”，其值即是端口电压与电流的余弦值。把电感、电容看作一个全体，它们与电源之间能量互换的总无功功率称为该一端口的无功功率，其值即是端口电压与电流的正弦值。

图1-9

关于有功和无功为什么是余弦和正弦，这也是一个盘算的推导历程，我在此也不再掀开论述。那么，这次的分享就到这里啦！