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电力

2018-08-21 09:58:16     所属分类:电力
电力透过高压电线输送到不同地区。上图是新西兰400kV电网。

电力是指发电机所产生的电能。电功率的国际单位为瓦特。在交流电,视在功率包括实功及虚功。发电机必须同时提供实功及虚功,电力系统才可正常运作。视在功率的单位是伏安(VA),电力公司使用的电容及变压器通常以kVA或MVA作为额定值的单位。

当电流通过一个电路时,它能够转换能量成机械能,或是发热。运用电功率的电器设备的种类很多种,例如发热(电热器)、光(灯泡)、动能(电动机)、声音(扬声器)、或化学变化(电镀)。电功率可以经由发电机产生,或化学反应产生(电池),或是由太阳能(太阳能电池),或是转化为化学能储存于蓄电池。

目录

  • 1 电力系统
  • 2 电功率
    • 2.1 被动符号规定
    • 2.2 直流电路
    • 2.3 交流电路
    • 2.4 在空间
  • 3 电路属性(electrical properties)
    • 3.1 介电属性
    • 3.2 导电性
    • 3.3 电阻率
  • 4 参考文献
  • 5 参照
  • 6 外部链接

电力系统

一般而言,电力系统由以下几个部分组成:

发电系统

各式发电厂,下图红线的部分与其左侧,包括核能、燃煤、天然气、水电及可再生能源等。发电机输出由10kV到25kV,接驳升压变压器,再连接到输电网络。

输电系统

下图蓝线的部分。在北美洲,美加采用765、500、345、230及138kV。特高需求用电客户可直接由138或230kV主变电站供电,他们需要自行购买变压器来降压。

电力系统中,电压是指三相电的线电压(VLL),不是相电压。

配电系统

下图绿线的部分。高需求用电客户可直接由26或69kV副变电站供电,他们要使用自己的变压器来降压。

一般的工业及家庭用电则由13及4kV配电网络供电。然后,再降压到市电的单相120或240V。

Electricity grid simple- North America.svg

电功率

在英文中的Electric power,可以指电功率,也可以指电力。类似力学中的机械功率。使用P为符号,以W(瓦特)为单位。

被动符号规定

被动元件 (负载) P>0
主动元件 (电源) P<0

电功率采用被动符号规定(passive sign convention)。电流方向以负载端或被动元件的角度来定义。电流由正流向负代表负载,P是正数。相反,电流由负流向正代表电源或主动元件,P是负数。

在交流电,虚功率也是从被动元件的角度出发。电感消耗虚功,Q是正数。发电机或电容提供虚功,Q是负数。

直流电路

在直流纯电阻的电路中,功率的消耗计算,使用焦耳定律:

P:功率
V:电压
I:电流
R:电阻

在电阻性或线性负载时,可将欧姆定律的,代入计算之中:

交流电路

瞬间功率
在交流电路之中,电压与电流会随着时间改变,因此代入时间取当时的电压与电流值,用以计算瞬间功率P(t)
视在功率(Apparent Power)
在交流电路之中,有效电压与有效电流的乘积为视在功率S
平均功率P
虚功率
在交流电路之中,纯电感电路或纯电容电路,其瞬间功率虽不为零,但其一个电压周期的平均功率为零,因此称为虚功率Q,或称电抗功率(Reactive Power)。
功率因数 pf
功率三角形,视在功率等于实功和虚功的矢量和。
平均功率
复数功率(Complex Power)
在电机工程,通常使用复数计算电流、电压及功率。
复功率定义为电压乘上电流的共轭。虚数部分是正,代表电感性负载,负数代表电容性负载。
其中, j 是虚数单位。


在空间

在同一个平面,电路流向何方,受到电和磁场存在与波动的影响。其实是被简化过的计算。在正常情况下必须使用更复杂的计算,使用矢量积的积分,即:


电路属性(electrical properties)

介电属性

英文为electrical properties,与电介质相关或相似的属性,像是空气、陶瓷或蜡等物质,可作为绝缘体以维持电场的作用[1]

导电性

英文为electrical conductivity,电流能够通过材质的轻易程度[2]

电阻率

英文为resistivity,抵抗的力量或属性,特别指导电性的相反[3]

参考文献

  1. ^ 艺术与建 筑索引典—介电属性 互联网档案馆的存档,存档日期2011-11-04.于2011年3月23日查阅
  2. ^ 艺术与建 筑索引典—导电性 互联网档案馆的存档,存档日期2011-11-04.于2011年3月23日查阅
  3. ^ 艺术与建 筑索引典—电阻率 互联网档案馆的存档,存档日期2011-11-04.于2011年3月23日查阅
  • Croft, Terrell; Summers, Wilford I. American Electricans' Handbook Eleventh Edition. New York: McGraw Hill. 1987. ISBN 0-070-13932-6. (原始内容存档于2006-06-17). 
  • Fink, Donald G.; Beaty, H. Wayne. Standard Handbook for Electrical Engineers Eleventh Edition. New York: McGraw Hill. 1978. ISBN 0-070-20974-X. (原始内容存档于2006-10-16). 

参照

  • 高压电缆
  • 国家电力消耗排名列表

外部链接

  • (英文)IEEE Power & Energy Society

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