对无功功率的理解。

想要细致理解很简单，把电路中理想电感或电容的电压和电流瞬时值相乘，就能得到电感或电容消耗的功率表达式，把它画出来，你就会发现电感或电容的功率每一个周期循环一次，且每一个周期的功率积分，也就是能量是零，整体上是不消耗电能的。

最极端的例子就是谐振回路，电路中只有一个理想电容和电感，给电容一个初始电压，电路中便产生了无功电流，电容的电场能和电感的磁场能循环，两者之和不变。

电力系统中的无功补偿就是满足无功功率的循环，电感的磁场能减少，必然需要电容的电场能来承接，而这些最好是在小范围内进行，如果无功电流跑到大系统中，就会被动的产生有功损耗和电压降，对系统运行是不利的。

补充：无功功率虽然不做功，但是会在电力线路中通过线缆流动，无功电流还使线缆发热，所以需要让线缆变粗，出于各个方面考虑，就地补偿（集中补偿）。

写无功的坏处。

无功补偿：让无功功率在磁场能和电场能之间来回循环，而不是在系统里来回循环流动。

有功最终归属电能范畴，无功最终归属磁能范畴。

有功提供能量，无功建立磁场，再换言之，频率差反馈信号影响原动机输入功率，从而影响机械能转化为电能的多少，并实现出力与负荷的平衡，完成频率调整。

有功功率被负荷消耗和网损消耗，实现了能量的最终转化。

B=uI/2(pi)r，其中u为真空中磁导率，是基本物理常数，而I就是载流导线中的电流大小，pi是圆周率，r为某点距离导线的距离，从这个公式看出磁的形成过程依赖于该电流的存在，大学物理电磁学里面也假设过环形超导体通入电流就能建立恒定磁场，而建立磁场的电流存在到始终不消耗。

为什么电力系统需要无功？假设没有这个磁场，请问发电机怎么切割磁感线做功，将机械能热能转化为电能？在原边与副边没有直接电的联系的情况下，如果没有这个磁场，请问变压器怎么传变电能？我们所用的异步电动机怎么旋转？想真正明白一个物理概念，只能从物理角度真正去理解，任何比喻，拟人，打比方，假设的解释行为都会引导你步入理解的误区。

补充：励磁电流产生磁场，机械能才能转换为电能再转换为其他形式的能。

励磁电流产生磁场，变压器如何变换电能。

励磁电流产生磁场，才能让电动机转起来消耗有功功率。

大部分情况下，无功功率建立磁场，才能让有功功率能够使用（不准确）；有磁场能的情况下，才能让电能转化为其他形式的能。

有功功率通过电磁场来传递，而电磁场的产生依赖于无功功率的存在。

电磁场存在于通电导线的周边。

至此，我阐明了有功功率和无功功率的关系。

还有一点小的概念需要补充。

**有功功率是指电路从电源吸收功率的大小，其主要是电路中电阻元件耗能的结果；无功功率是电路与电源往复交换功率的幅值，主要是电感、电容的储能和放能的结果。

**无功功率并不存在真正的能量损耗，只是能量的交换；有功功率则是实实在在的消耗能量。

存在电流和电压的地方就有电磁场。

然而，并不是说电压、电流存在于导线中，那么电磁场就被限制在导线中。

实际上，电磁场并不存在于导线中。

说道这里，便到了重头戏，电能究竟如何通过电磁场传播的，电磁场究竟存在于哪？关于这个问题，坡印亭（Poynting）定律给出了答案。

导体仅起着定向引导电磁能流的作用，电源对负载的供能是通过导体外的空间电磁场传输。

无功功率Q 是维持时变电磁场（交流电）存在的能量。

无功的本质就是建立电磁场的代价，没有场，能量无法传输。

补充：《电力系统分析》中提到，导线有对地电容，这样难道是建立了磁场？电纳还是什么，在导线周围建立磁场，让电能传输。

一、直流回路中的电感电力系统中用于建立磁场的绕组都可以看作是一个电感线圈，电感有一个重要的特性，即电流不能突变，并且满足：图1的电路即为发电机转子的电路模型，在励磁过程中，转子绕组从电源吸取了电能，但该部分能量并未被“消耗”掉，而是以“存”在转子绕组中，建立起转子磁场，如果想要的话，这部分能量是可以“还”回去的。

也因此，发电机的励磁系统才多了个灭磁的单元，在事故状态下，即使断开励磁回路，转子绕组中依旧存储着能量，要实现快速灭磁，就要快速将这部分能量消耗掉。

在灭磁开关里装有灭磁电阻用于消耗绕组中的磁场能，也可以以逆变的形式来释放掉转子中的能量，即将转子绕组中的能量“还给”电源侧。

而转子回路的电阻则产生有功损耗，消耗电能，产生热量。

当增加励磁电流以增强磁场时，转子绕组会跟电源“多借”一部分能量，除此之外，别无贪念。

而电阻则会贪婪地消耗更多能量。

接下来看另外一个模型，如图2所示，由电阻R和电感L串联而成的电路中，在t=0时刻，回路中有初始电流I0，让我们来看一下该电流随时间会如何变化。

我们可以把该理想的电感当做一个水池，而水池里的水便是“能量”。

要建立一个稳定的磁场便是向这个“水池”注“水”，需要多大的磁场便向“水池”里注入多少“水”，而后切断水源，水池里的水位会维持不变！至于流过线圈的电流则可以视为是水池的水位计，电流的大小反应出了电感线圈中所存储的能量的多少。

然而实际电感回路都会有电阻，这个电阻就相当于是在水池上裂开了一条缝，在水池水位到达目的值之后，如果切断水源，则水会从缝隙不断泄露出去，从而导致水位不断下降。

此时要维持水位不变，便需要有水源源不断地补充泄露出去的那部分水量。

所以发电机运行过程中，转子绕组仅由于其本身回路存在电阻而产生有功损耗。

而绕组本身的电感特性对于转子励磁回路而言仅相当于一根理想导线而已。

当事故状态下需要实现转子励磁回路快速灭磁时，则转子绕组在建立磁场的过程中从电源中“借走”的那部分能量，是需要通过一定的途径“还”回去，或者消耗掉的，这部分能量不会凭空消失。

实现释放转子绕组中存储的磁场能便是所谓的“灭磁”。

结论：在直流回路中的电感（1）没有所谓的无功功率；（2）从电源侧借走其所需的能量用于建立磁场；（3）转子“借走”的能量可原封不动地“还回去”，或者消耗掉。

由图中可以看出：1、电感功率P是两倍工频的正弦量；2、电感功率P在一个周期内的积分为0，即一个周期内电感消耗的功率为0；3、电感功率P正负交替变换，即电感是在电源和负载两个角色中来回切换。

电感不消耗能量是就长期观察的结果而言，对于某一瞬间来说，电感是吸收能量或者发出能量的，只是在一个周期内电感吸收的能量和发出的能量相等，其总体效果为不消耗能量。

4、电感吸收能量的时间段恰好是其电流大小增加的阶段，而释放能量的时间段则是电流大小减小的阶段。

前面说过，电流大小是电感线圈中能量的“指示计”，电流增大对应的是电感中存储能量的增加，故而需要从外界吸取能量；反过来电流减小则是电感中能量的“回流”。

综上所述，无功并不是无用的功，也不是不存在的功，它是实实在在的一部分能量在系统中往返输送。

尽管在一个周期内“无功”的做功为0，但对于某一个具体的时刻，它又确实是“有功”。

无功的实质作用是建立一个交变的电磁场！比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。

由于它不对外做功，才被称之为“无功”。

无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。

无功作为电力系统中的节点电压支撑一样。

无功：将电能转化为电磁能，储存在电抗器or电容器中，或者消散在电介质中。

问题是：为什么无功功率可以支撑起节点电压。

有功功率，即电压电流同相位，电能是实实在在被消耗的，有可能用于照明，可能用于其他，总之是被消耗掉了，不会再回到电网中去。

相位相差九十度时，电能实际上是没有被消耗的，而是在电网和原件中交换。

这个时刻原件吸收了电网的功率，下个时刻就反馈到电网中，这里就是无功功率。

无功功率不是实际消耗的功率，它是在电路中不断在各个原件之间被来回交换的功率。

正负不是说一个原件一直发出或者吸收功率，而是一个时刻，这个原件发出无功功率的时候，另一个元件正好在吸收，他们在时间上正好是相反的。

感性无功功率，在电路中由电感性元件发出，如线圈等，以磁场能的形式储存、交换；容性无功功率，在电路中由容性元件发出，如电容器，以电场能的形式储存、交换。

由此可见，电场能和电磁能是储存无功功率的两种形式。

一个电感线圈，在0~1s时间内吸收了电网的无功功率，并以磁能形式储存；在1~2s的时间内将储存的能量反馈给电网，发出了无功功率。

理解有无功的精髓，是建立电网电压电流“交变”的概念。

通常从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。

这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。

一般家用电能表只算有功功率。

？？？无功功率在系统中不断的循环往复是为了建立磁场传输电能？有磁场能才有电厂能？如果电流的相位和电场相同，那么就是有用功。

这时候电子的跃迁是实过程；如果电流的相位和电场不同，那么这个功是随时间震荡的。

一个周期内，有正有负，积分之后是0。

实际上可以理解为电子首先吸收光子，跃迁到一个“虚态”上，然后立马跃迁下来，把能量又还给了电场。

这是一个虚过程，又叫做参量过程（parametric process）。

同样的，这个过程也可以从场的角度来解释。

电流产生磁场；如果电流和电场相位差pi，那么磁场和电场相位就相同。

具体地，如何从物理电磁理论推理到电路中的reactance 之实虚，可以参看jackson的经典电动力学教材。

理论的海洋无穷大，务必不断求索啊。

好吧，既然无功，那是否无用？马克思说要辩证的看问题，无功的用处是大大的，是我们看不见的隐蔽战线。

电动机的励磁线圈，变压器的线圈都是无功消耗大户，电流这线圈里产生了磁场，没了无功，这些设备如何运转？不但不能消灭无功，我们甚至还要补偿我们用掉的无功。

我们再用向量来解释无功补偿这个问题。

交流电包括了电流量和电压量，这二位在出门前速度和方向都是一样的。

两个人遇见了电炉子这等纯电阻元件，毫不畏惧，携手走过。

后来走着走着遇见了电感这个恶人，电流惧怕电感（右手螺旋法则学过哇，电流通过电感线圈产生了磁力），电压表示毫无压力的通过。

此时二人就有了差别，电流比电压落后了，表现就是电流滞后，向量图表示上差了一个φ。

好吧，此时二人还是向前走，遇见了电容大侠，电压表示惧怕，电流表示毫无压力（电容是通交流阻直流），此时由于电压被电容绊了一下脚，电流顺利的追赶上了电压的步伐，二者的差别缩小。

我们的用电设备中，电感类设备很多！别告诉我你列举不出来，好吧，还是我来列举。

比如：每个工厂几乎都有的电动机，它的线圈部分就是纯电感。

还有我们常常看见的变压器，甚至是家里的灯管等等。

这些用电设备大大的阻碍了电流的步伐，所以大型工厂都要求安装无功补偿设备，其实也就是安装电容，目的是要把电流和电压所差的相位角补回来。

”无功者“。

在电机停止转动后这部分隐形能量是会返回的。