让我们暂时忽略功率方面,想想真正的电抗是什么。
您了解数学和理论,您可以使用复数、相量等在抽象的理论结构中谈论事物。但抽象模型正是如此:抽象模型。数学可以为事物建模,但它并不能真正帮助您理解它正在建模的物理系统,除非以其他抽象方式。
所以让我们暂时忽略数学,谈谈真正的电抗。
实际上,让我们谈谈抵抗。阻抗的实际分量。最终,阻力代表能量损失。电阻消耗了在电路中移动的电子的一些动能,这表现为我们在任何电阻负载上看到的熟悉的欧姆电压降。电子撞击物质,使它们振动,当焦耳被电子损失并转移到负载中时,电阻负载会升温。通过此负载的能量传输速度越快,功率损失的速度就越快,您必须越努力才能实现这一目标。
但这只是硬币的一方面。除了简单地将能量消散到环境中之外,还有另一种选择:可以储存能量。电容和电感经常被称为彼此“对偶”,因为它们都是能量存储的量度。电容是存储在电场中的能量的量度,而电感是存储在磁场中的能量的量度。
至少一开始,储存的能量看起来就像消耗的能量。在这两种情况下,电路中的能量都不再存在。这里电阻和电抗之间的唯一区别是,有了电阻,能量就永远消失了,但电抗最终会在稍后将能量返回到电路中。好吧,当然,作为一种存储量,它们最终会在静态电路的情况下达到最大存储量。电容器需要更高的电压来存储更多的能量,电感器同样需要更高的电流来存储更多的能量。这是“电抗”方面。随着能量的储存,这种电抗似乎消耗的能量越来越少,直到它完全消失。如果功率开始下降,则存储的能量将释放回电路中。
那么什么是表观功率?它只是电路或电路的一部分(取决于您正在计算/查看的内容)存储能量的速率,或者,如果幅度相反,它是释放能量的速率。就这样。这并不奇怪,也不奇怪,它是一个真实的、物理的、可量化的东西。如果您从电池为大型电容器组充电,它将消耗该电池的焦耳能量,并且会以一定的速率进行充电,该速率起初最高,但最终会降至零。从技术上讲,这是无功功率。但它仍然以瓦特为单位,而瓦特总是瓦特。您只是在测量某物存储焦耳的速率,而不是简单地消散焦耳的速率。
我认为您的困惑是您实际上已经在不知不觉中得出了答案。如果您有一个只有电容器和电感器的电路,那么就没有“P”,因为没有能量以每秒若干焦耳的速度消散。只有能量被存储,它最终会被释放,所以是的,它平均为 0。无功功率总是如此。它最终只是存储,而不是消耗,所以是的,它总是总是平均为 0。那些焦耳被借出,但电感器和电容器的信用评级非常好,最终总是会还给你,所以你实际上并没有失去任何从长远来看,金钱/焦耳。
所以,你根本不需要用数学来谈论这个。事实上,如果你明白无功功率只是能量被存储然后释放的速率,以每秒焦耳或瓦特为单位,就像其他任何涉及功率的东西一样,那么行为和数学都应该是合乎逻辑的,因为这最终是什么你正在用所说的数学建模。
现在,人们可能想知道为什么无功功率即使平均为零也很重要。
让我们快速谈谈功率因数。当然,功率因数是实际功率与视在功率之比。这似乎是一件相当奇怪或毫无意义的事情。我的意思是,谁在乎?视在功率实际上并没有丢失,为什么还要测量它?
问题是这种能量存储从来都不是完全有效的(可能是超导体除外)。电子必须移动到电容器的负极板上,同时等量的电子被推离正极板。移动电荷是电流。导体(同样,除了超导的情况)总是有一些电阻,所以你有损失。在交流电的情况下,储存能量将在这方面产生深远的影响,你最终会让电子一遍又一遍地流入和流出,无缘无故地无用地储存能量。因此,即使能量返回电路,您仍然会以电流流动的形式遭受损失,但它没有做任何工作。真的,
永远不要忘记这个重要的概念,所有这一切最终都只是一种不同的抽象方式来看待或建模一个真实的物理过程,它的核心实际上非常简单。能量的存储,并且有两个不同的领域可以存储它。从这个概念,其他一切都可以推导出来。