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有功功率和无功功率和单片机有关系吗?

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我们平时所说的功率一般都是有功功率。

就拿小电扇来说,它的铭牌上标的额定功率是26瓦,这个26瓦说的就是有功功率,但是你知道吗?它的无功功率居然比有功功率还大。

这是我用手机测量的结果,无功功率竟然高达41瓦,而这41瓦的无功功率是不收电费的,只有26瓦的有功功率收费,这是为什么呢?这里从能量转换的角度来说了,电阻是消耗有功功率的,而电感、电容这些是不消耗有功功率的。

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在小风扇的这个电路中,电能在电阻上转化成了热能,而热能是不可回收的,转化了多少热能就得消耗掉多少电,所以电阻消耗有功功率,所谓的有功功率,是说这一部分功率是实实在在的做了工。

比如发热,这些都是我们看得见摸得着的,所以说有功功率收费,那为什么无功功率不收费呢?要搞清楚这个问题,我们首先要搞清楚什么是无功功率,只有电容和电感这些器件消耗无功功率。

先拿电容来说,在这个电路中,电源的波形是220伏,50赫兹的交流电。

电容两端的电压波形是这样的,而流过的电流波形却超前电压90度,所谓的超前90度,可以认为电流波形在原来电压的基础上向左平移了90度,你看电压波形,向前数90度都能找到对应的电流波形,那为什么电流会超前90度呢?

比如,当电压为零伏时,电流为最大值,这是因为电压为零的这一刻,电压开始变化,这一瞬间电容相当于短路,所以电流能达到最大值,而当电压为最大值时,电流却为零,这是因为电容此时已经充满电了,电流再也不能流进电容了,所以电流为零。

这就相当于往杯子里面倒水,水位的高低可以看作是电压,而电流可以看作水流,我们最开始往杯子里面倒水的时候,因为杯子是空的,所以到得很快,而等杯子快满上的时候,肯定就会到的越来越少,等杯子满了,我们自然会停止倒水。

在这个过程中,水流的波形差不多也是这样的,所以电流的波形超前电压90度,在这一段时间,电容一直在充电,所以它一直在吸收能量,而当电压慢慢下降,由于电源电压小于电容上的电压,电流开始回流,方向和之前相反,所以电容这一段时间又把之前吸收的能量释放出去了,反映在波形上就是有一半时间在吸收能量,就有一段时间再释放能量。

因为这个功率没有做功,它只是来了又走了,所以无功功率不收费,就像我们吃东西一样,吃进去一个,再吐出去一个,这样永远都吃不饱。

电感上的波形和电容相反,它的波形是这样的,它是电压波形超前电流90度,就拿此处的波形来说吧,此时电流为零,而电压为最大值,这是因为电感上的电流不能突变,最开始电感上有电流变化时,电感感应的磁场极力阻止电流通过,这一瞬间电流就是零,那么这个电感就相当于断路。

电感上此时感受出了很大的电压,所以电感的波形图是这样子的,虽然电感的波形和电容不一样,但是它们都是先吸收能量,在释放能量,都是消耗的无功功率,对于电容,电流超前电压90度,而对于电感,电流落后电压90度,这就造成了流过电容和电感的电流相位正好相差180度。

这样造成的结果就是,当其中一个在释放能量的同时,另外一个肯定在吸收能量,可以参照图像,它们的电流方向永远都是相反的,所以能量能做到互补,在部分工业用户中,对于无功功率也是收费的,虽然无功功率不消耗能量。

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但是从变压器到工厂这一段线路距离很长,这就造成了很大的线损,工厂里面的无功设备大部分都是电机,里面本质是线圈,具有电感的性质,所以工厂减少无功功率的方法是并联电容,这样电容释放的能量直接给了线圈,抵消一部分从遥远的变压器给线圈提供能量。

然后线圈释放的能量也不需要再返回给遥远的变压器,而是直接在返还给电容,这样就能降低无功功率,减少工厂到变压器这一段的线损,而我们居民家里面是不需要考虑降低无功功率的,因为电表只计算有功功率,即使加了无功补偿也不能给我们省电,但是能给国家节省电量。

好了,这期就到这里了,觉得对屏幕前的你有帮助的麻烦一键三连

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