主题：【原创】也说“无功功率” -- 时常数
家园 【原创】也说“无功功率” 看了 乃力 大大的电力系统的系列，发现自己算是做高压电的人，可是对电力系统还真是七窍通六窍——一窍不通。这可是一个大问题呀：只关心后端，没有关注和电网连接的部分，这个知识结构可是大大的有问题。
于是乎就找了本浅显的（对我来说，浅显的意思就是：书比较薄了……），开始研读。发现这本书里面写的关于有功功率和无功功率的概念还真是比较清楚，下面就谈谈我个人的理解，且做引玉之砖，希望能引出潜水的大牛了。
乃力的大作电力系统漫谈（三）无功功率
下面就是我个人关于这个无功功率问题的一些理解了。
关于有功功率，定义还是比较清楚的，就是说“电器消耗能量的速率”，对于电炉那样的电阻性的电器来说，就是你用电压表测量的电压的有效值和电流表测的电流有效值的乘积了，也就是常见的P=VI这个公式了。
从量纲的角度看，那就是Watt=Volt*Amp。
但是，对于像吸尘器这样的有电动机的电器来说，这就有一个问题了：真正消耗的能量不等于电流电压的有效值的乘积！
如果要列公式，那就是乃力的大作电力系统漫谈（三）无功功率里面的那些了。
无功功率的引入，也就是为了解决这个耗能不等于电流电压有效值乘积的问题了。这个有效值的乘积就重新定义成为“表观功率”（Apparent Power）（不知道这个翻译是否准确，之前在国内没有学过电力系统，只知道英文，翻译不回去了，失败呀。后面估计也会碰到类似这样的问题了，希望大牛们指正）。简单的说，无功功率就是这个表观功率和实际功率的“差”了。当然，这里的“差”说的不是直接做减法出来的，要在复数域中“差”才行。不过定性的理解，这样应该还是可以的。
同学们有什么问题么？
哦，看到这位同学举手了，看来很认真听讲呀。什么？你是要去方便？你想要去就直接说么，你不说我怎么知道你想去方便呢？不可能你想要方便我不让你去方便，你不想去方便我偏要你去方便么。做人要讲道理么……
好了，我们继续研讨。
看到大家迷惑的眼神就知道大家晕掉了，嗯，那就对了，我的目的就达到了
我想，大家的问题还是在：搞个什么表观功率的东东干什么呀？直接上实际功率不是痛快得多么？
想象一下这个问题：你准备从变压器到卧室引一根线，装一根插座，这个插座要接一个实际功率是960W的吸尘器，电源是120V，你需要买额定电流多高的电线呢？感觉问题好像很简单，960/120＝8A，搞根8A的线就一切搞定。什么？你要余量，好，10A，这下总够了吧！你千辛万苦把线布好，插上插头开始体验“劳动最光荣”的感觉了。突然，觉得闻到奇怪的味道，是不是从床底下吸出来10年陈酿的衣服了？不是呀？你四下张望，没有问题呀。突然，墙壁里面飘出一股黑烟，烟雾报警器也开始叫唤了，你还在愣神呢，消防队破门而入……
怎么了？我不是算得好好的么？10A怎么也够了吧。
你定睛一看，在吸尘器上面还标着一个奇怪的东东：1440VA。VA不就是W么？怎么960W还来个1440VA呢？连单位换算都不会了么？
这个VA呀，还真不等于W。VA是表观功率的单位，和实际功率的单位W还真不一样。
回到开始的计算，表观功率不等于实际功率。因为有了那个叫电感的东东，实际电流的有效值是12A，在120V的电源下，就是1440VA了。虽然你只消耗了8A的电流，但因为那个电感的缘故，实际的电流是12A。你放一个10A的电线上去，那不烧咋的？
所以，这个走电线呀什么的，就要用这个“表观功率”。
打个比方把，比如时常数同学想吃酱牛肉了，买了1000cm^3的牛肉，那需要一口多大的锅呢？那就要看是用多浓的卤汁了。锅的容积等于牛肉的体积加上卤汁的体积。这个锅就相当于表观功率，牛肉呢就是实际功率，也就是最后能下到肚子里面的东西，而这个卤汁就相当于无功功率了，你不能吃他但是为了做菜又少不了（什么，你吃卤汁浇面？拆台不是？同学们把他打出去）
哎呀，打错了，不是要打我呀（愤怒的同学嘟囔着：打得就是你这个乱打比方的家伙……）
下课铃终于响了，被打得胖了一圈的时常数同学艰难的走出教室……
土鳖扛铁牛
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家园 从交流电的角度 交流电的电流，电压都是正弦函数，最大值与有效值的比为根号2：
V_rms = V_peak / sqrt(2)
而电器给出的功率是有效值，是对时间平均的：
P_ave = V_rms^2 /R
可见电流最大值为
I_peak = P_ave * sqrt(2) / V_rms
还用你的例子，960w，120v，最大电流要11.2伏多。
家园 这个差别是不是因为有一部分能量转化为电磁波了？ 家园 Apparent Power --- 视在功率 家园 俺举手 刚举起来发现视在功率和功率因素都被别人说了。
举了手总得说点什么，就扯扯电线吧。
不知国外对电线怎么标示，国内对电线只标电压等级（绝缘层的等级，表示可用在多高电压的线路上，裸线好象没有）和截面积，一般不标电流等级，因为同样截面积在不同的情况下可安全通过的电流不一样，主要取决于温升和绝缘材料。
印象中，对于纯铜线每平方毫米，如果是架空裸线可通过10A，（这时主要以铜的电阻率和热涨冷缩系数决定）如果是塑料被复线并用在管道里，只能通过2.5－3A（这时主要取决于绝缘层的温度特性）。线束越粗，能通过的电流也越小（散热条件影响）。
另外，计算出电线可承受的电流都有相当的安全余量，一般通过的电流超过计算值的1. 5-2倍都不会出大问题，只是电线温升高些，超过越多塑料糊味越大。
一般来说，供电线路起火多数不是电线线径不足，而是接头处没接好，接触电阻太大发热起火。所以经常检查一下家里电线的接头接得好不好是必要的，接头用的时间长了也会因氧化而电阻升高，电线接头一般在开关箱和插头盒内，当然也不用打开用手去摸，只要嗅嗅家里有没有塑料烧糊的气味，如果发现一定要查出是什么原因，可以查查开关箱和插头盒附近是不是味道重些，并把大功率电器（几百瓦以上）断电看有什么变化。
家里最重要的安全问题是电，其他能造成的损失都不太大，犹其现在家用大功率电器越来越多，出问题的概率也越来越大。
跑题了。
- 复 俺举手
家园 花谢并讨论电线问题 在北美电线是按照NEC（National Electric Code）来选取的，上面有对电线的标号AWG，记得是数字越小，直径越大。
对于把电线布到管子里面，根据管子的材质（PVC或者是金属），有不同的算法，其关键还是散热问题。不能电线挤一块了，中间的就散热不灵便了。
呵呵，这个NEC还是上过课的，不过现在就都已经还回去了，一本16开的7-8公分厚的大部头，实在没有兴趣全看完。
你说的那个接头问题在课上好像也提到过，叫什么“Continuous Arcing”什么的，就是不断的在击穿空气，所以阻抗比较高，特别容易发热。据说最新式的开关已经可以检测这样的问题了。还有一种GFCI的开关，就是防止漏电漏到大地的，好像所有厨房厕所的插座都要求有这个保护，这样可以防止什么把电吹风掉浴缸里把人电死的问题。
呵呵，如果不是NEC书太厚了，真有兴趣写写这个东东。感觉国内用电安全问题还是没有太重视呀。不过美国也是最近几十年才开始重视的，之前的电工手册上还有什么用舌头来检验是否有电的标准呢……
家园 国内也用过线号。 现在规范中不用了，但一些很老的和进口的工具上还标着线号，CCTV10还出过22毫米粗的银丝的笑话，他是把老工具上的线号当毫米了。
“还有一种GFCI的开关”国内应该叫漏电保安器，当零线和火线上的电流差超过十几毫安时就跳闸。这要自己花钱装，供电局只给装电表，其他不管。
家园 物理意义上的理解如下： 有功功率，就是能做功的功率。啥叫能做功的功率？就是咱们用电的时候，电能转换为光能/热能/机械能的功率。
无功功率，就是不能做功的功率，也就是不能转换其他能量的功率。那这部分功率用来干啥的？流入或流出储能元件例如电感线圈/电容器去了。也许有人会问：这些无功功率不能做功，我还花钱买，不是亏了？不，您没亏，因为用户用的电表，都是有功功率电表，无功功率没跟您算，也没有收钱。