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广义无功功率

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  • 发布时间:2013/11/12 14:32:29
  • 作者:AnyWay中国

  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。在非正弦电路中,无功功率的定义发生了改变,为了与正弦电路的定义相统一,补充了位移无功功率和畸变无功功率的概念,两者的方和根称为广义无功功率

一、广义无功功率的定义

  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差差引起,在非正弦电路中,将基波和谐波电压、电流相位差引起的无功功率定义为位移无功功率,将由不同频率成分电压和电流引起的无功功率定义为畸变无功功率,而将两者的方和根称为广义无功功率。

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

  将Q和D的方和根称为广义无功功率。

三、广义无功功率的测量

  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。

可测量广义无功功率的WP4000变频功率分析仪

可测量广义无功功率的WP4000变频功率分析仪

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  作者:AnyWay中国

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