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第一节功率三角形
一、 概述 1、有功和无功的概念
电力系统无论是发电厂发出的电能还是消费的电能，其电功率都可分为有功功率和无功功率。有功功率就是指电能转化为热能或者机械能等形式被人们使用或消耗的能量，有功电能是我们最直接能感受到的电功率；而无功功率比较抽象，它是指用于建立电场能和磁场能相互交换所必须的、并用来在电气设备中建立和维持磁场的那部分电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量，凡是有电磁线圈的电气设备要建立磁场，都要消耗无功功率。
无功功率决不是无用的功率，它的作用很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动而带动机械运动的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的；变压器也同样需要无功功率在变压器的一次线圈建立磁场，进而才能在二次线圈感应出电压。因此没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器也不会吸合。
无功功率的符号用Q表示，单位为乏（Var）或千乏（kVar）。
发电厂(站）担负着向用户提供安全优质电能的任务，由于电能不能储存，因此发电厂(站）必须按照用户的需求向系统实时送出经济安全优质足量的有功和无功电能，确保总发出电能与总需求电能的平衡。
2、电能质量的两个重要指标
电压和频率是衡量电能质量的两个重要指标，有功功率充足与否直接影响是频率的变动，而影响电压质量的直接因素就是无功功率。
电力系统中各种用电设备只有在电压和频率为额定值时才能有安全运行和
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最好的经济指标。但是在电力系统的正常运行中，用电负荷和系统运行方式都是经常变化的，也由此引起电压和频率发生变化，不可避免地出现电压和频率偏移。
电力系统运行中，频率的稳定与否取决于有功功率的平衡，电压水平高低取决于无功功率的平衡。系统中的有功电源和各种无功电源的功率输出必须能满足系统负荷和网络损耗在额定状态下对有功功率和无功功率的需求，否则就会偏离额定值，系统的安全和经济运行指标就不可能实现。
二、功率三角形
1、有功功率
在交流电路中，凡是消耗在电阻元件上、功率不能可逆转换的那部分功率（如转变为热能、光能或机械能）称为有功功率，简称有功用“P”表示，单位是瓦（W）或千瓦（KW）。
它反映了交流电源在电阻元件上做功的能力大小，或单位时间转变为其它能量形式的电能数值。实际上它是交流电在一个周期瞬时转变为其他能量形式的电能数值，故又称平均功率。它的大小等于瞬时功率最大值的1/2，就是等于 电阻元件两端电压有效值与通过电阻元件中电流有效值的乘积。 2、无功功率
无功功率比较抽象，它不对外作功。在交流电路中，凡是具有电感性或电容性的元件，在通过后便会建立起电感线圈的磁场或电容器极板间的电场。因此，在交流电每个周期的上半部分（瞬时功率为正值）时间，它们将会从电源吸收能量用建立磁场或电场；而下半部分（瞬时功率为负值）的时间，其建立的磁场或电场能量又返回电源。因此，在整个周期这种功率的平均值等于零。就是说，电
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源的能量与磁场能量或电场能量在进行着可逆的能量转换，而并不消耗功率。为了反映以上事实并加以表示，将电感或电容元件与交流电源往复交换的功率称之为无功功率，简称无功用“Q”表示。单位是乏（Var）或千乏(KVar)。
无功功率是交流电路中由于电抗性元件（指纯电感或纯电容）的存在而进行 可逆性转换的那部分电功率，它表达了交流电源能量与磁场或电场能量交换的最大速率。
实际工作中，凡是有线圈和铁芯的感性负载，它们在工作时建立磁场所消耗的功率即为无功功率。无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的；变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。
在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，用电设备就不能正常运行。
无功功率不足对供电、用电产生的不良影响主要表现在： ⑴降低发电机有功功率的输出。 ⑵降低输、变电设备的供电能力。
⑶造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。
⑷造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
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从发电机通过高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中需要添置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，使用电设备在额定电压下工作。 3、视在功率
交流电源所能提供的总功率，称之为视在功率，在数值上是交流电路中电压与电流的乘积。
视在功率用S表示。单位为伏安（VA）或千伏安（KVA）。它通常用来表示交流电源设备（如变压器）的容量大小。
视在功率既不等于有功功率，也不等于无功功率，但它既包括有功功率，又包括无功功率。能否使视在功率100KVA的变压器输出100KW的有功功率，主要取决于负载的功率因数。 4、功率三角形
视在功率（S）、有功功率（P）及无功功率（Q）之间的关系，可以用功率三角形来表示，如下图所示。它是一个直角三角形，两直角边分别为Q与P，斜边为S。S与P之间的夹角Ф为功率因数它反映了该交流电路中电压与电流之间的相位差（角）。
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图1 功率三角形
各种功率有如下关系式:
第二节 有功功率和频率调整
一、频率随负荷的变化与影响
1、频率不稳的影响 频率是衡量电能质量的一个重要指标，工业中普遍应用的是异步电动机，其转速和输出有功均与频率有关，频率的变化直接影响到产品的质量，频率的变化也影响电子设备的精确性。
频率不光是影响工农业产品，对电力系统的正常运行也是十分有害的。汽轮发电机在额定频率下运行时效率最佳，频率偏高或偏低对叶片都有影响；电厂的给排水泵、风机等在频率降低时都要减小出力，直接威胁到电力生产的安全；频
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电力系统有功无功及调整 - 图文
