無功功率真的沒用嗎？

無功功率是無用的功率嗎，所以其數(shù)值越小越好?無功功率不消耗能量，大小多少有無是否不用考慮?難道無功功率真的不重要，可用可無?

在力學(xué)中，人推小車前行，只考慮其中向上的支撐力、向前的推力，如圖1。只有推力做功，向上的支撐力不做功;但是如果沒有向上的支撐力，小車無法前進(jìn)，推力不能實(shí)現(xiàn)做功。

圖1小車前行中受力示意圖

在電學(xué)中，對(duì)于一些特定的負(fù)載，有功功率可類似成力學(xué)中的向前的推力，無功功率類似成向上的支撐力?？梢姛o功功率也是不可或缺的。我們先來了解幾個(gè)相關(guān)聯(lián)的物理量含義。

1) 有功功率

在交流電路中，有功功率是指一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出或負(fù)載消耗的瞬時(shí)功率的積分的平均值或消耗在負(fù)載上轉(zhuǎn)換為其它能量的功率，即等效阻性負(fù)載所消耗的功率，常用P表示，單位W;

2) 無功功率：

表示單位時(shí)間電路中電抗器(電感或電容)元件間能量交換規(guī)模的量。無功功率的大小表明了能量交換的能力。常用Q表示，單位Var;

3) 視在功率：指電路中電壓有效值和電流有效值的乘積，用符號(hào)S表示，常用單位VA。用來表示電器設(shè)備最大可利用的容量;

4) 功率因數(shù)：有功功率和視在功率之比，反映了電力的利用率。

感性電氣設(shè)備運(yùn)行中，感性電流分量建立交變磁場(chǎng)，這種感性電流分量產(chǎn)生磁場(chǎng)能和電能相互轉(zhuǎn)化，不轉(zhuǎn)變成其它能量(如熱能、機(jī)械能、化學(xué)能等)，感性電流分量產(chǎn)生的功率在負(fù)載和電源之間往返，沒有被消耗，稱為無功功率;同樣地對(duì)于容性負(fù)載，容性電壓分量建立交變電場(chǎng)，電場(chǎng)能和電能相互轉(zhuǎn)化，這種能量交換的規(guī)模也是無功功率。所以交流電路中電抗元件的特性是實(shí)現(xiàn)能量交換，存在電抗元件必然存在無功功率。

電力系統(tǒng)中無功功率并非無用的功率，相反在電力中起著重要的作用。例如電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也需要無功功率，才能使變壓器的一次側(cè)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此沒有無功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，電壓器就不會(huì)變壓。

在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，還需要從電源取得無功功率。在實(shí)際負(fù)載正常工作時(shí)，有功功率來完成工作;無功功率維持電磁場(chǎng);視在功率為看上去消耗的功率，三者之間關(guān)系可用圖2表示。標(biāo)準(zhǔn)正弦電路中，P、Q、S滿足矢量三角形的關(guān)系：S=。

圖2三者之間的關(guān)系示意圖

雖然無功功率不被消耗，但是無功功率和有功功率一樣都在供電線路上產(chǎn)生電流。電源和輸電線路存在阻抗且電源容量是有限的，無功功率對(duì)供、用電也產(chǎn)生一定的不良影響：

l 視在功率一定時(shí)，增加無功就要降低變電設(shè)備的供電能力;

l 電網(wǎng)內(nèi)無功功率的流動(dòng)會(huì)造成線損增大和能耗增加;

l 造成低功率因數(shù)和電壓下降，導(dǎo)致電氣設(shè)備容量得不到充分利用。

綜上所述，無功功率有利也有弊，有功功率和無功功率就像蹺蹺板的各一端，無功和有功在某些電氣設(shè)備中是不可或缺的;無功也參與了電源的能量交換，降低了發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的供電效率，供電部門當(dāng)然希望無功越小越好。可采用無功功率補(bǔ)償技術(shù)來改善功率因數(shù)，由無功功率源提供負(fù)載的無功電流，提高供電效率。