來源:壹芯微 發布日期
2020-08-15 瀏覽:-電容及電感在交流電下會不會產生電流的熱效應 我們仔細想想,在交流配電網的供電末端有一臺電動機,它的線圈可以理解為電感,它如何與電源也就是電力變壓器交換無功功率?

圖1:電感在交流正弦電路中的電壓、電流和功率波形圖
我們知道,電感在交流正弦電路中,因為反向電動勢的原因,它兩端的電壓與電流之間存在近90度的相位差。對于純粹的感性回路,相位差就等于90度。
我們看圖1:注意將功率波形圖與電壓、電流波形圖對照,我們會發現電感在一段時間內從電源吸取功率,在另一段時間內又向電網回饋功率。如果不考慮電源與電感之間的導線電阻,則電感可以被認為是不消耗能量的。
下圖是電容的情況:

圖2:電容在交流正弦電路中的電壓、電流和功率波形圖
從圖2中我們看到,電容的情況與電感是類似的,差別只是電壓與電流的相位差區別:一個是電壓超前90度,一個是電流超前90度。
區別于電阻,我們把電感和電容與電源之間的功率交換,叫做無功功率,意思就是它們不消耗有功功率。但情況果然是如此嗎?
導線的線路電阻我們在學習時可以不考慮,但在實際的配電系統中,由于電流規模很大,就必須考慮線路電阻了。
我們這樣想:當電感和電容等無功負荷與電源交換無功功率時,對應的無功電流必然會流過兩者之間的電纜。電纜上既有阻性負載產生的有功功率電流,也有電感/電容產生的無功功率電流,兩者均會使得電纜發熱。
我們把無功功率對應的發熱叫做“無功功率交換引起的電纜有功消耗”,有點拗口的名詞組合。
這就是題主談到的熱效應。
我們看下圖:

圖3:無功補償的位置關系
我們由圖1和圖2可以看到,電容與電感的相位差關系正好是反的。如果我們在電感的旁邊并聯合適的電容,豈不是就能部分地消除無功功率?
這就是無功補償。不過,無功補償的補償電容,一定不能把功率因數cosφ補償到等于1。為何?如果功率因數等于1,預示著此時電容與電感產生了諧振。對于實驗室中小規模的電路來說,諧振不會產生什么特別大的影響,但對于大電流的供配電系統來說,這是災難性的,系統會因為過電壓而發生事故。
我們仔細看圖3,圖中的無功補償有三處:第一處在電力變壓器的中壓側,也即供電公司配電網的末端;第二處在電力變壓器的低壓側,第三處在低壓配電網的末端用電設備處。
對于第三處,我們已經知道它能減小電力變壓器與用電負荷之間的電纜發熱,所以這種無功功率補償方式是最優的。我們把它叫做就地無功補償。
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