无功功率会导致柴油UPS中使用额外的燃料吗？

这有点理论上的东西，几乎没有实际用途，但是我只想了解它背后的物理原理。我知道我正在简化很多事情。

在电力方面，我们区分有功，无功和视在功率，当然我们希望使无功部分较小，但是在实际负载下，这种情况很少发生。

前几天，我和我的一位同事正在我们的一个数据中心中讨论一台多兆瓦旋转柴油UPS（演示需要一段时间才能加载），然后想到了以下问题，但我们无法回答自己：

$\text{cos(}\varphi\text{)}$$Q > 0$

如果一切正常，无功功率将不会给发电机轴带来额外的负载。但是，实际的发电机会产生实际的损耗，其中有些损耗与电流的平方成比例。与相同有功功率的纯电阻负载相比，无功负载在导线中产生的电流更多。额外的电流会导致额外的有功功率损失。

因此，答案是发动机将承受更高的负载，因此使用更多的燃料。这是因为系统的效率低下和损耗大，并非无功功率本身使发电机更难旋转。

添加：

我之前应该提到过这一点，但是当时它以某种方式在我脑海中溜走了。

理想发电机上的无功负载不需要在一个周期内平均获得更多的轴功率，但确实会给扭矩增加“冲击”。三相交流发电机的一个特性是，在具有阻性负载的整个周期内，转矩是恒定的。但是，使用无功负载时，循环的一部分将需要更多的功率，而其他部分则需要更少的功率。平均功率仍然是相同的，但是相对于平均扭矩不断向前和向后推动会导致不希望的机械应力和振动。

您可以认为这有点像两个磁铁相互移动。假设他们的目标是排斥。在远处几乎没有力。您必须施加力量使它们靠近，这意味着您将能量投入了系统。磁铁在移开时会沿运动方向推动，从而使您重新获得之前投入的能量。花费的净能量为0，但是肯定有来回的能量流。当能量在真实系统中四处移动或来回转换时，总会有一些损耗。

同样，无功功率本身不会引起问题，但是有功功率会丢失，因为能量无法四处移动并以完美的效率进行转换。该实际功率损耗必须由更多的实际功率输入来弥补。另外，额外的机械力会缩短发电机和驱动发电机的寿命。

就像Olin Lathrop回答了您的第一个问题。

机械世界中是否存在无功功率？

在机械系统中，确实存在无功功率。但是，如果不进行简单的谐波运动，就没有简单的方法来解释这一点。

$\omega$$R \cos (\omega)$$R \sin (\omega)$

$x= R \cos (\omega t)$

$y =R \sin (\omega t)$

$\alpha$

$F \cos(\alpha)$

$= F \cos(\alpha ) v = F \cos (\alpha ) \omega R$

$= F \sin (\alpha) 0 = 0$

但是看这个的人会认为我正在施加力'F'并且它以'v'的速度移动，所以功率应该是Fv，但是由于短语差异而不会。这也发生在您的功率计上。因为它不计算电流和电压之间的短语差，并且在上述机械示例中，也不计算力的方向与运动的方向。

纯无功功率不会消耗额外的燃料。

无功分量的能量流将保持变化的方向，保持平均零。当能量流向后引导时，施加在发电机轴上的扭矩将减小（每几毫秒持续几毫秒），因为发电机的作用就像电动机一样，但主要停留在发电机上。

机器的燃烧部分将看到平均负载仅等于活动组件。假设燃料供应路径的功能是保持恒定速度，那么扭矩（负载）的变化将反映在燃料量中。相同的速度下，更大的扭矩意味着更多的燃料，更多的有功功率消耗。

小型实验是在断开时用手指转动永磁交流电机轴。然后连接电容器进行比较。

如上所述，平衡的三相无功负载所需的转矩是恒定且为零。这掩盖了这样一个事实，即每个周期的一半，每个无功负载将功率推回到接受能量的一个或多个相中。

如果无功负载不平衡，则能量会反馈到发电机中。您无法回收化学能，回馈到发电机中的部分能量会丢失，但是有些能量会回馈到发电机的旋转动能中。这就使得发电机转动得更快，越来越慢，越来越慢等等。小型发电机没有太多的旋转动能，因此大部分能量损失了，只是给系统施加压力。

同样隐藏的事实是，如果发电机旋转得更快，则更多的能量进入容性负载，而能量来自感性负载。

对于具有大量存储能量的非常大型的发电机组，感应网络的无功电能返回会导致传输频率增加，并最终使整个系统不稳定（更高的频率，更多的无功回报，更高的频率，更多的无功回报） ，生成器就会失去控制并自我毁灭）。出于这个原因，电网被设计为在很小的电容性负载下工作，即使这会增加峰值电流并降低电网效率。

回到最初的问题，当发电机组旋转时，随着电压的升高，它会将能量注入所有附加的无功负载中，即使是平衡负载也是如此。可能很小，但您无法真正获得这种能量。当您拆下发生器时，您不会再次获得化学能。

我以为发电机产生的电能以KVA为单位。在此产生的KVA能量中，感应负载将利用第一部分kvar来保持设备带电，而第二部分kw将被用来产生取决于负载的转矩。与kw相比，在更高的负载下kvar可以忽略不计。但是发电机仍然必须生产它。如果将纯电感线圈连接到负载，则发电机将仅产生以磅为单位的千伏安分量，而油耗将超过无负载