傳統(tǒng)的無功功率在正弦波環(huán)境下無功功率的概念,一個儲能元件(線性元件)能量的存儲與釋放,功率因數(shù)跟功率因數(shù)角,當(dāng)有儲能元件,負(fù)載和電源之間,負(fù)載是混合的和電源之間一定會存在著功率來回流動,也就是說負(fù)載某個中間會出現(xiàn)負(fù)的功率,如果有無功功率一定跟這個概念相關(guān)的。為什么要補償無功,最原始出發(fā)點就是減少輸電損耗,只要有電流從線路上走,只要有電量從上面流就有功率損耗,我們了解電力系統(tǒng)人都知道,一個重要概念無功和電壓密切相關(guān)的,我通過快速調(diào)節(jié)無功可以調(diào)節(jié)電壓的,改善電壓質(zhì)量怎么去解決電壓質(zhì)量的問題,重要的辦法之一就是做無功補償,也就是最后一部分講的內(nèi)容無功補償設(shè)備。
無功補償分層分區(qū)補償,我們真正用電用的是有功,把電轉(zhuǎn)化成其他形勢的能才能用,世界上不存在天然電礦,電一定是從其他能轉(zhuǎn)化過來,電作為傳輸手段,產(chǎn)生電地方是受地理條件限制,又沒有煤又沒有風(fēng)什么的,沒法發(fā)電,所以電遠(yuǎn)距離輸送是不可避免的,而無功不受這個限制,并不需要消耗真正能源,無功補償分層分區(qū)的補償一方面是合理的,達(dá)不到減少輸電的效率。另一方面可以就地做補償?shù)?,這是關(guān)于無功傳統(tǒng)的一些概念。
那么按照傳統(tǒng)概念我們可以又比較形象的說法,有功的能量我認(rèn)為是從電源一直到負(fù)載變成被消耗掉了,無功在電源和負(fù)載中間來回來去流的,這是單向情況,雙向情況從電源這一側(cè)來說,電源是個發(fā)電機,這發(fā)電機發(fā)出三向電,從一個電機發(fā)出去的,剛才講的單向情況能量來回來去的流,我們電源一側(cè)實際上輸送能量一會兒多一會兒少,而三向不一樣,在某一向能量向外流有一向向回流,所以我們把這種無功想象在三向之間來回來去流是發(fā)生在發(fā)電機內(nèi)部的,這種設(shè)備為做無功補償提供依據(jù),不需要儲能元件的,我們把功率情況稍微看一下,這是單向損失公式,那現(xiàn)在這個電流有可能超前也可能滯后,我把電壓電路一乘這個功率叫損失功率,我把它分解一下,后邊這部分是交變部分,振幅叫視在功率,而且后邊這部分交變成分平均值等于零的。我們用這個表達(dá)式用形象圖看一下,我們看看棕色這個線是振蕩曲線,有幾個特點,一方面振蕩頻率是電壓振動頻率兩倍。還有不管怎么振最小值等于0,是非負(fù)的,那么這個功率平均值是這條紅線,剛才說的后邊一項就是綠的這條線,紅的是有功,綠色是振蕩的功率,一開始把能量儲存起來又送出去,這是一種分法。我還可以換一種分法,把一個東西分解成兩個東西之和有無窮多種分法。我們學(xué)過三角函數(shù)知道這種分解是唯一的,那分解出來分別跟電壓相乘得到兩項,第一項是純粹電阻性電流,第二項是電感性。那么前面這一項對應(yīng)的是純粹電阻上的功率,后面是電感上的功率,先面這一項是電阻性功率,后面是電抗功率,這是傳統(tǒng)的我們回顧一下。本來有功無功都是平均意義的量,現(xiàn)在給它變成個損失值,這個損失值很有道理,我們要補償,把電抗性都補掉這是最理想,因為你真正用電是存儲性的,當(dāng)然存儲性符合不一定真的電阻也可能電機或者別的東西。按照這個分解曲線救變了,棕色那個線還是一樣的,而分解變成兩個線,紅的和綠的,紅的是純粹電阻性電流產(chǎn)生的功率,而綠的線是純粹電抗性電流產(chǎn)生的功率,實際上這個包含了所有的過去我們傳統(tǒng)的無功概念這個圖都包括呢,各種情況都包括在內(nèi)。無功功率在樹枝上等于瞬時功率中雙向脈動分量(平均值為零)振幅,與之對應(yīng)的是:有功功率是瞬時功率中單向脈動分量(脈動量符號不變)的振幅。最后一條有功功率和無功功率的幾何和為視在功率。
現(xiàn)在電力環(huán)境發(fā)展以后,也就是說系統(tǒng)變成非正弦以后,功率的定義和功率的檢測計算都發(fā)生了困難,這個困難主要體現(xiàn)在無功中,當(dāng)然也會影響到視在功率,有功功率就是損失功率的平均值。這個物理概念也是跟實際的電的轉(zhuǎn)化過程實際上是相關(guān)的,我們說用電把電變成其他形勢的能來用,這部分對應(yīng)的就是那部分,只不過這個功率對應(yīng)的是平均的速率,把電變成其他形勢能可能轉(zhuǎn)化得快點慢點,平均的功率就叫做有功。有一個概念輸送同量的有功功率的“代價”(線損)可能不同,功率因數(shù)概念,功率因數(shù)等于1,輸電功耗損失的不能再小了,功率因數(shù)只可能小于等于1,1是最好的。無功出了問題,第一個例子很簡單,一個二極管控制的純電阻電路,是有實際的應(yīng)用背景的。這個應(yīng)用背景家里邊每天用的家用電器,電吹風(fēng),電吹風(fēng)有兩檔,一檔是溫度高的,還有一檔是溫度低轉(zhuǎn)的慢的,這個電路是有實際背景的,那這個電路非常簡單,交流電用二極館整流。