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畸变无功功率

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  • 发布时间:2013/11/12 14:22:38
  • 作者:AnyWay中国

一、畸变无功功率的定义

  畸变无功功率是非正弦电路中的概念。在具有电感和电容等储能元件的电路中,储能元件在半周期的时间里把电源能量变成磁场(或电场)的能量存起来,在另半周期的时间里对已存的磁场(或电场)能量返回给电源,由于这部分能量只是在储能元件与电源之间进行能量交换,并没有真正被消耗,我们把单位时间内交换能量的振幅值称为无功功率

  在正弦电路中,无功功率由电压和电流的相位差引起。

  在非正弦电路中,严格的电压电流相位关系只存在于同频率的基波或谐波的电压与电流之间。将同频率的基波和谐波的电压之间电流的相位差引起的无功功率定义为位移无功功率

  不同频率的谐波电压与谐波电流之间、谐波电压与基波电流之间、基波电压与谐波电流之间不会产生有功功率,它们产生的无功功率定义为畸变无功功率。畸变无功功率的计算公式如下:

畸变无功功率计算公式

  与无功功率一样,畸变无功功率的单位为乏(Var),常用单位还有毫乏(mVar)、千乏(kVar)和兆乏(MVar)。

二、相关基础知识

  视在功率定义为电压有效值与电流有效值的乘积,用S表示,基本单位为VA,即S=UI。视在功率也称表观功率。

  由于正弦电流电路中的有功功率、无功功率、和视在功率三者之间是一个直角三角形的关系,可以通过“复功率”来表示。若用视在功率S表示复功率,则有功功率P为复功率的实部,而无功功率Q为复功率的虚部。对于感性负载,Q为正值,对于容性负载,Q为负值。

有功功率和无功功率及视在功率构成的复功率三角形

  

  即:下述公式成立。

正弦稳态电路的有功功率、无功功率及视在功率满足三角形关系

  在非正弦电路中,有功功率和视在功率的定义不变,然而,此时,电压、电流相位差已经没有明确的物理意义,此时,Q按照下述公式定义:

位移无功功率计算公式

  然而,此时,

  非正弦电路中有功功率、无功功率及视在功率之间不存在直角三角型关系

  为此,引入畸变无功功率D,使下式成立:

  非正弦电路中的畸变无功功率和位移无功功率

  某些文献中也将Q称为无功功率,而将Q和D的方和根称为广义无功功率

三、畸变无功功率的测量

  按照变频电量的定义,非正弦电量属于变频电量,全面、准确的测量变频电量的各种特征值,应采用变频功率传感器(或独立的电压、电流传感器)及变频功率分析仪。

  由于无功功率的定义存在一定的分歧,AnyWay的WP4000变频功率分析仪等仪器在测量非正弦电量时,仪表本身只显示有功功率,无功功率可则通过上位机扩展软件计算显示,用户可根据不同的定义式选择需要的无功功率。

可测量畸变无功功率的WP4000变频功率分析仪

可测量畸变无功功率的WP4000变频功率分析仪 

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  作者:AnyWay中国

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