作业帮如何理解移相整流中产生的无功功率
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：综合作业 时间：2024/09/13 05:21:46
如何理解移相整流中产生的无功功率
容性负载和感性负载的无功功率是因为电容或电感产生交变电场和磁场,需要和电源进行能量交换的能量部分.而整流过程中由于移相角的存在产生的无功功率又如何理解呢?
容性负载和感性负载的无功功率是因为电容或电感产生交变电场和磁场,需要和电源进行能量交换的能量部分.而整流过程中由于移相角的存在产生的无功功率又如何理解呢?
呵呵
你的这个问题问得非常好!这是一个很有现实意义的、被许多专家学者都忽视了的问题.
要理解整流线路中产生的无功功率,首先要理解“无功功率”的物理意义.无功功率初始的物理意义,是来源于电动机一类的感性负载,他们工作的时候需要建立工作需要的磁场（电场）,但是建立磁场的能量又不对外做功,所以当时给取名“无功功率”.
无功功率的概念,在电力系统发展以后,就被扩散成：凡是在电路（网）中存在的,但又不能对外做功的电能,都叫他们无功功率.这就不仅仅限于感性负载的磁场、容性负载的电场了.
整流电路是非线性负载,它工作的时候,最明显的一个特征,就是要产生大量的谐波.把这些谐波电压和谐波电流,带入基本的功率公式：P=VI,注意,这里要用电压电流的不同频率的展开式.
计算的结果,就会发现有的频率的电压和电流,是不对外做功的,这就是谐波的无功功率.
关于计算：
在任意条件下的功率因数是一个比较复杂的问题.需要运用较深的数学知识.这里我们只给出结论.
从功率因数的基本定义公式：
η= P有/PS
在有谐波的情况下,加入谐波的参数,再通过比较复杂的数学运算,我们可以得到这样一个公式：
η ＝（I1/I）•cosφ
＝λ•cosφ
其中：
λ,叫基波因子.I1 是基波电流, I是总电流.
cosφ,叫相移因子,或者叫基波功率因数.
从公式可以看出,基波因子反映了谐波对功率因数的影响.显然,在总电流I恒定时,谐波电流越大,基波I1就会越小,也就是基波因子就越小,从而功率因数也就越小.
相移因子（基波功率因数）就是基波电流相对电压的滞后情况,是我们熟悉的计算公式.
以前,电网中直流设备较少,所以谐波不多,大多数情况下：
基波电流I1 ≈总电流I,
所以：基波因子λ≈1
所以有：η≈cosφ
这就是以前我们把cosφ等同为功率因数的原因.
因此,以前我们不了解谐波,或者谐波较小时,考虑无功补偿,都主要考虑移相因子的作用,长此下来,我们就把基波功率因数（移相因子）作为了电网的功率因数的来理解.
因此,在有谐波的情况下,基波因子λ小于1,移相因子就算＝1,电网的功率因数也都是小于1的.也就是说,有谐波时,仅仅用电容器补偿,功率因数是很难达标的.
再问： 减小这种无功功率是不是加滤波器减小谐波就可以了？
再答： 是的，加滤波器，滤掉谐波，就可以提高功率因数。 只是滤波器的使用，还会有其他问题出来：比如：吸收谐波，功率因数虽然提高了，但是用电效率却有所降低，等等。这是一个很有意义的研究方向。有兴趣的话，不妨专研专研，是可以深入到博士级别的的课题。
你的这个问题问得非常好!这是一个很有现实意义的、被许多专家学者都忽视了的问题.
要理解整流线路中产生的无功功率,首先要理解“无功功率”的物理意义.无功功率初始的物理意义,是来源于电动机一类的感性负载,他们工作的时候需要建立工作需要的磁场（电场）,但是建立磁场的能量又不对外做功,所以当时给取名“无功功率”.
无功功率的概念,在电力系统发展以后,就被扩散成：凡是在电路（网）中存在的,但又不能对外做功的电能,都叫他们无功功率.这就不仅仅限于感性负载的磁场、容性负载的电场了.
整流电路是非线性负载,它工作的时候,最明显的一个特征,就是要产生大量的谐波.把这些谐波电压和谐波电流,带入基本的功率公式：P=VI,注意,这里要用电压电流的不同频率的展开式.
计算的结果,就会发现有的频率的电压和电流,是不对外做功的,这就是谐波的无功功率.
关于计算：
在任意条件下的功率因数是一个比较复杂的问题.需要运用较深的数学知识.这里我们只给出结论.
从功率因数的基本定义公式：
η= P有/PS
在有谐波的情况下,加入谐波的参数,再通过比较复杂的数学运算,我们可以得到这样一个公式：
η ＝（I1/I）•cosφ
＝λ•cosφ
其中：
λ,叫基波因子.I1 是基波电流, I是总电流.
cosφ,叫相移因子,或者叫基波功率因数.
从公式可以看出,基波因子反映了谐波对功率因数的影响.显然,在总电流I恒定时,谐波电流越大,基波I1就会越小,也就是基波因子就越小,从而功率因数也就越小.
相移因子（基波功率因数）就是基波电流相对电压的滞后情况,是我们熟悉的计算公式.
以前,电网中直流设备较少,所以谐波不多,大多数情况下：
基波电流I1 ≈总电流I,
所以：基波因子λ≈1
所以有：η≈cosφ
这就是以前我们把cosφ等同为功率因数的原因.
因此,以前我们不了解谐波,或者谐波较小时,考虑无功补偿,都主要考虑移相因子的作用,长此下来,我们就把基波功率因数（移相因子）作为了电网的功率因数的来理解.
因此,在有谐波的情况下,基波因子λ小于1,移相因子就算＝1,电网的功率因数也都是小于1的.也就是说,有谐波时,仅仅用电容器补偿,功率因数是很难达标的.
再问： 减小这种无功功率是不是加滤波器减小谐波就可以了？
再答： 是的，加滤波器，滤掉谐波，就可以提高功率因数。 只是滤波器的使用，还会有其他问题出来：比如：吸收谐波，功率因数虽然提高了，但是用电效率却有所降低，等等。这是一个很有意义的研究方向。有兴趣的话，不妨专研专研，是可以深入到博士级别的的课题。