如何理解有功功率与无功功率？
来源：hth全站app 发布时间：2023-10-11 11:13:42在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为别的形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供我们正常的生活和工作照明。
无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为别的形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。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”。
无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压。
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标称电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。
有个帅哥用一个推车搬家，把东西都挂在前面，帅哥一边压着车把一边推，累的满头大汗；过来一个美女，坐在推车离车把近的车的一侧，哈哈，一下轻了不少。帅哥推得又轻松又惬意。
帅哥压着车把的力是无功电流，克服摩擦力往前的推力是有功电流，把东西推到目的地是有功。
美女就是无功补偿。没有无功补偿，供电系统也能工作，就是累点，耗能厉害；有了美女，男女搭配，干活不累，效率高，还开心。
东西在前面，美女在后面，是容性无功；东西在后面，美女在前面，是感性无功。
我来说个俗一点的解释，楼主理解就好了。交流电通到电炉子上，电能就变成热能跑掉了，这是纯电阻电路，电能做了有益于我们的事情，广大群众表示欢迎，我们称这为有功。电能通到线圈上或者电容上，貌似木有产生什么有益举动，我们称这为无功。
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样的一个问题。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），电压表示丝毫没有压力的通过。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，电流表示丝毫没有压力（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，其实就等于安装电容，目的是要把电流和电压所差的相位角补回来。
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。
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，让我们的角度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，因此导致水位不断下降。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”。
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的大小增加的阶段，而释放能量的时间段则是电流的大小减小的阶段。前面说过，电流的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！
为分析电路方便，对一个元件或一段电路，常指定其电流从电压的“+”极性端流向“-”极性端，这种电流和电压取一致的参考方向，成为关联参考方向，如图a所示；反之，电流和电压取不一致的参考方向，成为非关联参考方向，如图b所示。
在关联参考方向下，P=UI表示元件吸收的电功率。当P0时，元件实际吸收能量；当P0时，元件实际发出能量。
在非关联参考方向下，P=UI表示元件发出的电功率。当P0时，元件实际发出能量；当P0时，元件实际吸收能量。
通常习惯是将负载取关联参考方向，其P0，表示负载吸收的能量；电源取非关联参考方向，其P0,表示电源发出的能量。
现在，为了更好理解电源负载的能量交换，我将电源和负载的参考方向都选取为关联参考方向，如下图所示：
这样一来，电源和负载的功率P具有相同的意义，无论对电源还是负载，当P0时，元件吸收能量；当P0时，元件发出能量。
功率曲线如下图，红色为P，蓝色为Pe，两者交替吸收和发出能量，当负载吸收能量时，电源刚好发出能量，经过半个周期后，负载转为发出能量，而电源则开始吸收能量。两者形成一种“互补”的关系。
所以所谓无功功率，其实就是电感、电容等储能元件，从外界吸收一定的能量，让后彼此来回交换。这部分用于来回交换的能量并不是凭空产生的，而是需要有一个初始的能量输入，而后这部分能量在来回交换时并不会被“消耗”掉，所以称之为无功。
有功功率用于做功，将电能转换为机械能；无功功率用于产生磁场，目的是电场和磁场的交换。
形象地说吧：对于电力系统里面的有功和无功，就像海中轮船的动力和浮力：我们应该动力，把船运向目的地，所以动力是“有用”的；浮力在运送过程中没有起到啥作用，但没浮力，轮船也是没办法行驶的。就像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。
任何电流（直流or交流）都有损耗，都包括电阻的热损耗与电抗的磁场损耗，只不过高中简单的理想电路中，只考虑电阻罢了。
谢谢各位，这是我大学及工作多年来，自己的总结。如果有用，大家给捧捧场。谢了！
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