电工知识：感性负载、容性负载、阻性负载、功率因数、无功补偿
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感性负载、容性负载、阻性负载、功率因数、无功补偿都是什么？
先看 ：
负载：
负载在物理学中指连接在电路的两端具有一定电势差的电子元件，用于把电能转换成其他形式能的装置。
在电工学中指在电路中接收电能的设备，是各类用电器的总称，常用的负载有电阻、引擎、灯泡、空调、电动机等可消耗功率的元件。
负载，又称负荷、载荷。物理含义指将电能转换成其他形式能量的装置，是一切用电器的统称。
例如电灯泡、电动机、电炉等都叫负载，它们分别将电能转化成光能、机械能、热能等。
另一方面，对电力系统和电气设备本身来说，它们承受载荷都有一定限度，一般在其铭牌上都有标注。
超过这个限度就叫过载，过载是不允许的，它是引起事故的重要原因。
负载也可以进一步解释为动力设备（如电力设备）在运行时所产生、转换和消耗的功率，例如发电机在运行时的负荷就是指当时所发出的KW或KVA数。
有时也指动力设备的其他出力，例如汽轮机在运行中的负荷即指当时所产生的轴功率千瓦数。
发电机或电动机在运行中的负荷就是指当时所发出或消耗的功率千瓦数，蒸汽锅炉在运行中的负荷常指当时所产生的蒸发量千克每小时或吨每小时数。
按用户的不同，有电力负荷和供热负荷两大类。
负载是指连接在电路中消耗电能的电源两端的电子元件，它是用电能进行工作的装置，又称“用电器”。
通常使用的照明器具、家用电器、机床等都可称为用电器，电压表、电流表等等不属于用电器，只是维修或维护的工具。
常见的负载有：冰箱、冷饮机、空调器、电扇、换气扇、冷热风器、空气去湿器、洗衣机、干衣机、电熨斗、吸尘器、地板打蜡机、微波炉、电磁灶、电烤箱、电饭锅、洗碟机、电热水器、电热毯、电热被、电热服、空间加热器、电动剃须刀、电吹风、整发器、电动按摩器、微型投影仪、电视机、录像机、摄像机、烟火报警器、电灯、电脑等。
01. 感性负载
感性负载是指带有电感参数的负载，即负载电流滞后负载电压一个相位差时负载为感性负载，如变压器、电动机等。
另外一种是指有些设备在消耗有功功率时还会消耗无功功率，并且有线圈负载的电路，叫感性负载。
应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，如电动机、压缩机、继电器、日光灯等，它们都属于感性负载。
这类产品在启动时需要一个比维持正常运转所需电流大得多的启动电流，例如一台在正常运转时耗电150瓦左右的电冰箱，其启动功率可高达1000瓦以上。
电感对电流的变化有抗拒作用，当流过电感器件的电流变化时，在其两端产生感应电动势，其极性是阻碍电流变化的。
当电流增加时，将阻碍电流的增加，当电流减小时，将反过来阻碍电流的减小，这使得流过电感的电流不能发生突变，这是感性负载的特点。
02. 容性负载
容性负载一般是指带电容参数的负载，即负载电流超前负载电压一个相位差时负载为容性，如补偿电容负载。
容性负载充放电时，电压不能突变，其对应的功率因数为负值，对应的感性负载的功率因数为正值。
03. 阻性负载
阻性负载指的是通过电阻类的元件进行工作的纯阻性负载，即负载电流负载电压没有相位差时负载为阻性，如白炽灯，电炉等。
对于灯具来讲，靠电阻丝发光的属于阻性负载，如碘钨灯、白炽灯、电阻炉、烤箱、电热水器、热油汀等。
靠气体导通发光的灯具就是感性负载，如日光灯、高压钠灯、汞灯、金属卤化物灯等。
我们也可以这样理解感性负载、容性负载和阻性负载之间的区别。
感性负载具有电感的性质，一般采用电磁感应原理，此类负载电流不能突变。
容性负载具有电容的性质，需要进行充放电，此类负载电压不能突变。
阻性负载具有电阻的性质，它通过电阻类原件进行工作，如靠电阻丝发光的白炽灯。
针对不同类型、不同参数的负载，有着不同的电源选型方法，所以想为负载选择匹配合适的电源，需要提前知道负载的性质。
迪龙科技作为市场上老牌的电源制造商，其工作人员在电源选型方面有着丰富的经验，可为不同客户的不同负载，针对性地作出电源选型建议。
所以，我们在咨询迪龙科技工作人员进行电源选型时，需清楚告知工作人员匹配的负载是什么，负载具体参数是多少等信息，以便工作人员作出准确地判断，为您进行电源选型。
下面再来看看关于无功功率、功率因数都是什么吧！
一、无功功率
我们知道，电网中的许多电力设备多是根据电磁感应原理工作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。
电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往复交换、在三相之间流动，由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。
从物理概念来解释感性无功功率：
由于电感线圈是贮藏磁场能量的元件，当线圈加上交流电压后，电压交变时，相应的磁场能量也随着变化。电压增大时，电流及磁场能量也就相应加强，此时线圈的磁场能量就将外电源供给的能量以磁场能量形式贮藏起来；当电流减小和磁场能量减弱时，线圈把磁场能量释放并输回到外面的电路中。
交流电感电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与磁场能量之间的往复转换。
电感线圈（图片来源：网络）
从物理概念来解释容性无功功率：
由于电容器是贮藏电场能量的元件，当电容器加上交流电压后，电压交变时，相应的电场能量也随着变化。电压增大时，电流及电场能量也就相应加强，此时电容器的电场能量就将外电源供给的能量以电场能量形式贮藏起来；当电压减小和电场能量减弱时，电容器把电场能量释放并输回到外面的电路中。
交流电容电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与电场能量之间的往复转换。
二、无功分类
上文中，我们提到了感性无功和容性无功。除此之外，还有基波无功和谐波无功。
感性无功：电流矢量滞后于电压矢量90°。如电动机、变压器、晶闸管变流设备等；
容性无功：电流矢量超前于电压矢量90°。如电容器、电缆输配电线路等；
基波无功：与电源频率相等的无功（50HZ）；
谐波无功：与电源频率不相等的无功。
三、功率因数
实际供用电系统中的电力负荷，并不是纯感性或纯容性的，是既有电感或电容、又有电阻的负载。这种负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差，相位角的余弦cosφ称为功率因数，又称力率。它是有功功率与视在功率之比。
三相功率因数的计算公式为：
cosφ = P/S = P/√P²+Q²
在上面的式子中：cosφ指功率因数，P指有功功率（KW），Q指无功功率（Kvar），S指视在功率（KVA）。
功率因数通常分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数三种。
在三相对称电路中，各相电压、电流为对称，功率因数也相同。那么三相电路总的功率因数就等于各相的功率因数。
三相异步电动机（图片来源：网络）
四、无功补偿
电力系统中，不但有功功率要平衡，无功功率也要平衡。
有功功率、无功功率、视在功率之间的相量关系如下图所示：
由式子cosφ=P/S可知，在一定的有功功率下，功率因数cosφ越小，所需的无功功率就越大。为了满足用电的要求，供电线路和变压器的容量就需要增加。这样会增加供电投资、降低设备使用率、增加线路损耗。
为了提高电网的经济运行效率，需要根据电网中的无功类型，人为补偿容性无功或者感性无功，来抵消线路的无功功率。
而关于无功补偿的主要作用，则是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压、提高供电质量，在长距离输电中提高输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。
安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功功率在电网中的传输，相应减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。
我们先来看第一个作用：提高电压质量。其原理是什么？
把线路中电流分为有功电流la和无功电流lr，则线路中的电压损失可以用下面的式子来表示：
这个式子中，P指有功功率（KW），Q指无功功率（Kvar），U指额定电压（KV），R指线路总电阻（Ω），XI指线路感抗（Ω）。
因此，提高功率因数后可减少线路上传输的无功功率Q，若保持有功功率不变，而R、Xl均为定值，无功功率Q越小，电压损失就越小，从而提高了电压质量。
来看第二个作用：提高变压器的利用率、减少投资。其原理是什么？
把功率因数cosφ1提高到cosφ2，提高变压器利用率，如下图公式所示：
不难看出，补偿后变压器的利用率比补偿前提高ΔS%，可以带更多的负荷，这样就减少了输变电设备的投资。
第三个作用：减少用户电费支出。
可以避免因功率因数低于规定值而受罚。
可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，电费可相应降低。
第四个作用：提高电力网传输能力。
有功功率与视在功率的关系式为：P=Sxcosφ。可见，在传输一定有功功率的条件下，功率因数越高，需要电网传输的功率越小。
最后，我们来了解下无功补偿的安排方式有哪些。
1. 集中补偿：装设在企业或地方总变电所6KV至35KV母线上，可减少高压线路的无功损耗，而且能提高本变电所的供电电压质量。
2. 分散补偿：装设在功率因数较低的车间或村镇终端变、配电所的高压或低压母线上。这种方式与集中补偿有相同的优点，但无功容量较小，效果较明显。
3. 就地补偿：装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行补偿。这种方式既能提高用电设备供电回路的功率因数，又能改变用电设备的电压质量。
注意：无功补偿的节能只是降低了补偿点至发电机之间的供电损耗，因此，高压侧的无功补偿不能减少低压网侧的损耗，也不能使低压供电变压器的利用率提高。根据最佳补偿理论，就地补偿的节能效果最为显著。
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