【原】当代科技“四个世界之最”

在《中国科技纵横》128期2011年10月下49-51页发表

当代科技“四个世界之最”

-----电工新学说----

 

摘要：中国一个无名的工程师，经过30多年的研究，发现当代电工理论与实践存在着矛盾，并且总结出新的学说----“视在功率中心说”，这个新学说具有“四个世界之最”。

在此同时节能专家高级工程师，在无功补偿中发现电能增大一倍的“节电奇迹”。 并提出了“谐振能”存在的新观点。

如果“谐振能”的存在被社会公认，新学说就会推动全社会生产力的大发展。

 

关键词：有功功率中心说、视在功率中心说、内电动势、谐振能、谐振能电动车。

 

正文：

早在15年前《鞍山电力报》编者按中说：鞍钢弓长岭矿山公司井下矿工程师曾凡昌同志（QQ425554627），从1977年初开始探讨节电问题，经过18年的潜心研究，发现了当代电工理论与实践存在许多矛盾，并总结出一个新的理论体系----“视在功率中心说”。

新的学说是电工学与理论力学杂交的产物，作者按物理意义称为“自由电子运动学”，简称为《电子力学》。

这个学说得到一部分专家教授赞同，先后在《潜科学》杂志和《冶金节能报》公开发表。这个新的理论如果被人们接受，对社会的生产力发展将会产生重大的影响。

在《电子力学》中有“四个世界之最”：（1）否认无功功率能做功，是最大的失误。（2）提出“视在功率中心说”，有最新的定律。（3）新的发现“电路谐振能”，是最好的能源。（4）应用“电子力学”新理论，有最大的效益。

1995年10月：世界第一本《电子力学》，经鞍山市新闻出版局批准，内部出版。书号：鞍新出版图字[1995]第040号。

当代的情况是：实践走在理论的前面，理论阻碍着实践的发展。理论与实践相矛盾必然产生新的理论。所以《电子力学》是时代发展的产物，是集体智慧的结晶，是学习毛主席写的《实践论》和《矛盾论》结的硕果。

对电工新学说说明如下：

 

一、电工新学说是时代发展的产物

 

任何事物的发生和发展都有一定的原因，电工新学说的产生不是偶然的，是事物发展的客观规律。其情况是：

1、电工理论与实践相矛盾是事物发展的动力。

（1）瞬时平均功率为“零”与无功功率量纲存在相矛盾：书中认为在纯电感负载中，瞬时平均功率是代数和的平均值，计算结果为“零”，零乘任何数都是“零”。误把无功功率当成“虚数”。书中观点是否正确呢？必须通过实践证明：

①书中讲在纯电感负载中有功功率为“零”，因纯电阻为“零”，瞬时功率也是“零”，所以平均有功功率是“零”是正确的。但在纯电感负载中研究的不是有功功率问题，而是无功功率怎样计算问题，书中讲有功功率为“零”是所问非所答。

②如果无功功率瞬时平均功率为“零”，那么，在电感负载中就没有电流通过，就测不出它的大小，无功功率的计算公式就推导不出来。从实践中得知，电感负载中有电流通过，并能测出它的大小，证明无功功率有实际的量纲存在。此事实说明：电感负载中瞬时平均功率不是“零”，无功功率是实数，不是虚数，书中观点计算有失误。

③在瞬时功率中讲的是无功功率瞬时值，瞬时平均功率也应当是无功功率的平均值。计算方法是：瞬时功率绝对值和的平均值，它不等于“零”，符合实践。因为瞬时平均功率不是“零”，所以才有无功功率的计算公式：Q=IU

（2）无功功率不消耗电能与产生电压降相矛盾。

在宏观力学中，当力与运动方向之间的夹角为90度时，力不做功，也不消耗能量，物体运动矩离为“零”，没有功率量纲。

在电工学中，感抗与自由电子运动方向夹角90度，不是空间角度，空间角度是0度或180度，所以对电子运动大小产生影响。书中把时间角度当成空间角度应用，产生重大失误。

在电阻与电感串联电路中，书中认为电流与电压相位差90度力不做功，电功率公式为：Ｐ＝IUCOS∮。

①在交流电路中存在两种阻抗（电阻和电感），必然消耗两种能量。根据能量守恒定律，只有消耗能量，才能转变其它的能量做功。感抗如果不消耗能量，就不会产生电压降。实践得知，感抗能产生电压降，就是消耗能量的铁证。

②从整个电路方面看，任何瞬间电源没有增大，负载也没有减小，只是电源与负载互相转变。因电压降是由于有负载产生的，所以就应当把电源消耗的能量当成负载消耗的能量，再把负载输出的能量当成电源输出的能量，因为做正功与做负功时间不同，不能互相抵消，在一个周期中的平均瞬时功率不等于零。

从实践中证明，无功功率有量纲存在，电源有电压降产生，电路中有自由电子流动形成电流。电压降是消耗能量的表现，无功功率量纲的存在是消耗能量的根据。

（3）无功功率不能做功与电感负载选择电阻小的材料做导体相矛盾。

①不同负载，产生能量不同：①消耗在纯电阻中的能量，转变为热能，可称《电热功率》；②消耗在电感中的能量转变为交变电磁场能，可称《电磁功率》。在电阻与电感串联的电路中，阻抗和感抗好比宏观中相差90度的两个分力，它们合力的功等于分力功的矢量合，视在功率代表总功率，总功率与总阻抗是互相对应的。

②不同负载，需要能量不同：纯电阻负载需要热能做功，利用电阻大的材料做导体；有功功率中心说，只适用于纯电阻性负载；电感负载需要磁能做功，利用电阻小的材料做导体。视在功率中心说适用于任何负载。

③无功功率不能做功与电感负载选择电阻小的材料做导体相矛盾。从计算公式中得知：导体电阻越大，功率因数越高，与实际应用电阻小的材料相矛盾。

2、电工实践向前发展，必然产生新的理论

（1）无功补偿时电能增大一倍多：南宁市亿丰节能科技有限公司总经理，教授级高工黄有银在光都混凝土公司二号搅拌站，做无功补偿时发现电能增大一倍的“节电奇迹”：
     ①节电前：负载做功功率28.8 KW，有功功率因数0.31；

②节电后：输入没测量，负载做功功率63.2 KW，有功功率因数0.98（因为电源电压不变，输入的电流减小，输入的电能不会增大）；
    做节电改造后，负载中的功率增大了34.4KW，（63.2-28.8）÷28.8×100%=119.44%。          

（2）治理有害谐波时节约电费50%以上：在电工论坛中发的文章：《治理谐波不但可以减少污染，还可节电》：

我们对中山市的一家塑料厂进行的治理就证明了这一点。结果是谐波的含量从80%下降到8%。波形也明显改善。供电公司对治理后进行了测量，结论是谐波含量达到国家标准。这个厂的电费也从每月22万下降到10万左右。（22-10）÷22×100%=54%；（原来的电费是治理后的2倍多）

（3）外加电感和电容的各种“节电器”节电率30-50%：如果不节约电能，节能器就不会生产 ，更不会销售出去。

（4）世界第一个交流“谐振扩电器”试验成功。在2009年6月12期《今日科宛》杂志中发表：世界第一台“谐振扩电器”在中国诞生。

试验结果：①安装“谐振扩电器”前：电源直接接入灯泡时，灯泡中的电流很小，输出有功功率为：1.859瓦；②当接“谐振能能器”后：输入电流减小，第1变输入电感电流减小9.32%；输入的有功功率不会增加。输出增加到4.3155瓦。

③输出与输入对比：（4.3155-1.859）÷1.859×100%=132.14%  ；

因为输出大于输入是客观事实，说明试验成功，节电器容量虽然小但说明问题很大，它同节电专家做出增大一倍的“节电奇迹”原理是相同的。与治理有害谐波节约电费50%的情况是一样的。

通过以上四种事例说明在电路谐振时电感负载做功是增大的，都节能50%以上，实际就是增大电能100%以上。利用当代的电工理论任何人也说不出节电的原因，就是做节电工作的本人也说不清楚。

在此种情况下，总结出电工新学说符合事物的发展规律，它是实践发展的结果。如果承认“谐振能”的存在，一切矛盾都解决了。

 

二、视在功率中心说具有“四个世界之最”  

 

因为对无功功率认识不同，就形成不同的学说，其情况是：

在当代认为有功功率代表总电能，就形成一个“有功功率中心说”；新观点认为视在功率代表总电能，就形成一个“视在功率中心说”。新的学说不是全部否认书中的理论，只是对无功功率和对谐振现象的认识不同，总结出符合实践的新观点、新定律和计算公式。

新学说的具有“四个世界之最”，其情况如下：

1、否认无功功率能做功，是最大的失误：

（1）因为无功功率的需要量比有功功率还要多，无功功率对人类贡献很大，所以否认无功功率能做功是一个最大失误。

（2）因为对无功功率认识失误，产生对谐振现象本质认识不清楚，阻碍了节电工作的发展，在经济上损失不可估量。

2、提出视在功率中心说，有最新的定律：

（1）视在功率守恒定律：①在交流电路中，电源（包括内电动势）输出的总视在功率与负载消耗的总视在功率相同；②输入负载的视在功率与负载消耗的视在功率相等。

此定律符合欧姆定律计算公式，符合实践。

（2）谐振能定律：在电工书中因为对无功功率认识失误，不可能产生谐振定律；当人们把视在功率当成总电能之时，能反映出谐振现象本质的理论必然称为“谐振定律”。

 ①电子运动同宏观物体运动一样存在着惯性，利用惯性就会节约能量。

②在交流电路中当感抗等于容抗时，它们互相结合，电子的惯性得到充分利用，产生“内电动势”，输出新的电能，负载做功增大；此能量称为“谐振能”或“再生能”；

 ③“内电动势”的大小，与感抗成正比，与纯电阻成反比。计算公式：Q₂=X₂/R；式中Q₂表示谐振时感抗与纯电阻的比。X₂代表电路中的感抗，R代表纯电阻。

④并、串联谐振时负载中的总阻抗不是减小，而是增大，其值为：Z=U/I_P；

式中Z为负载中的总阻抗，U为电源电压，I_P为原来的有功电流。

⑤并联谐振时负载中的电流为电源输入的有功电流与电容器输入的无功电流矢量和；因I_C=I_X2=Q₂I_P，I_L= ；注：假设电压不变。

⑥串联谐振时负载中的电压降为电源和电容输入的电压矢量和。

；注：假设电流值不变。

（3）新的发现“电路谐振能”，是最好的能源：

能源的好坏区别在什么地方呢？主要有三个方面：一个是成本低，二个用处广泛，三个是符合环保要求。

电路谐振能是通过利用谐振现象获得的，成本最低、应用最广泛、是最清洁的能源。特别是调谐电路具有选择信号的能力，是谐振能对人类的重大贡献，是其它任何能源无法做到的。另外成本最低、应用最方便，也是其它能源不具备的。

（4）应用“电子力学”新理论，有最大的效益：

①当代的电工教课书不能说明利用电容器节电的本质。学校是培养人材的地方，学习的是一百年前的理论，电工教课书因有重大失误，培养出来的大学生、研究生不仅不会做节电工作，反而反对节电工作。

现在生产的节电器和无功补偿节电效果虽然很大，但节约电能原因说不清楚，推广阻力很大。有的人误认为是窃电，在网上论坛中对节电的文章当成毒草一样的反对。

②《电子力学》是宣传节电的最好教材。从实践中看出，“谐振能”是利用电容器节电的“灵魂”。 《电子力学》是推广应用谐振能最好教课书，全面系统说明节电的理论和实践，是节电工作的“无价之宝”。

③具有巨大的科学研究价值。谐振能如果被全社会公认，就会产生各种发明创造。

如果将来人们发明“直流扩电器”，在电动车、摩托车中应用，经济意义则更大。

因为应用新理论，就会为社会创造极大的物质财富，所以有最大的效益。

 

三、为什么人们否认“节电奇迹”的存在？

 

节约能源是子孙万代的大事，电能增大一倍的“节电奇迹”是一件天大的好事。本应受到人们的重视和推广。可惜人们否认“节电奇迹”的存在，其原因如下：

1、利用理论否认客观存在的事实：实践被否认，就无法进行探讨。

2、有功功率因数不能大于1，输出不能大于输入。

（1）功率因数是有功功率与视在功率的比值，在总电路中的功率因数不能大于1，是正确的。新观点从来没有说功率因数会大于1的话。

（2）功率因数不等于负载做功的效率，效率是输入功率与输出功率的对比。在没有安装电容器时，负载做功大小等于电源输入的功率。安装适当的电容后，增加了一个新电源，输入的电流比原来增大，负载做功必然会增加。

（3）对负载本身来说，输出是不会大于输入的，但因为从电容器输入的能量略去不计算，所以负载做功功率大于电源输入的电功率，效率大于100%，输出大于输入。

3、电路谐振现象计算中的三大失误，影响了对谐振现象本质的认识。

（1）总阻抗计算失误：书中讲并、串联谐振时，负载中的总阻抗Z=R

①在串联电路中，总阻抗最小，电流最大；实践证明：总阻抗Z≠R

②在并联电路中，根据并联电路总阻抗比任何一个支路阻抗都小的理论，认为并联负载总阻抗最大，具有高阻抗的特性。推导出的总阻抗也是支路纯电阻。

对于电感负载来说不符合实践，谐振前的总阻抗是感抗与纯电阻的矢量和，大于纯电阻。谐振后如果感抗与容抗互相抵消，总阻抗Z应当等于纯电阻R；如果此观点正确，那么并联谐振时，负载中的总阻抗也会减小，电流增大。实践证明：总阻抗Z≠R

（2）负载中的电流计算失误：

①根据欧姆定律计算，总阻抗失误，电流算不可能正确。现在人们对负载中的电流大小有两种观点：

第一种人认为负载中的电流是减小的。负载中的电流等于电源输入的总电流，计算方法为：当功率因数为1时，负载中的电流等于原来的有功电流值。如果此观点正确，那么总阻抗Z≠R，总阻抗Z=R，是错误的。

第二种人认为负载中的电流大小不变。原来的有功电流从电源输入，原来的无功电流从电容支路输入，称无功补偿。如果此观点正确，那么负载电压降与电源电压不相同；无功电流大小是怎样计算出来的，利用欧姆定律公式无法计算。

从实践中得知：谐振时的电流大于谐振前的电流值。

（3）负载中的有功功率计算失误，认为谐振与不谐振时做功大小相同。在电工论坛中网友讲：电路谐振时，负载中的电流不变，做功大小不变。电感负载安装电容器不会节约电能，“节电奇迹”不存在。

4、输入功率测量方法不正确？

（1）输入电能表安装在电容器附近，测量出的电能是谐振后的电能。安装电容的单位发现输入电流减小很多，但消耗的电能不减少。根据此现象，认为“节电奇迹”不存在。

（2）输入电能表必须安装在变压器的输入端，电容器安装在变压器的输出端，电流表、功率因数表安装在变压器的输出端。

通过以上分析，可以看出否认的根据不正确，“节电奇迹”是无法否认的客观事实。

 

四、应用品质因数Q₁、Q₂、Q₃能计算出谐振时电流或电压值

 

1、利用书中计算公式计算不出谐振时的电流或电压值：

（1）从电工学中得知：电路谐振与不谐振的区别是：电流或电压比谐振前增大称为“电路谐振”。①在串联电路中，负载中的电压是输入电压的Q倍，U_L=QU；②在并联电路中，负载中的电流是输入电流的Q倍，I_L=QI；。③计算Q值大小的公式：Q=X/R；

（2）计算结果与实践相矛盾：对于上面讲的三个问题，如果不联系实际认真分析，都认为是正确的。但在实践计算中就发现了问题，计算结果谐振与不谐振电流或电压相同，反映不出电流或电压增大的现象。

例如：电动机输入电压220伏，总阻抗100欧姆，功率因为0.6，计算安装电容器后负载中的电流值？

解：①安装电容器前：负载电阻100×0.6==60欧姆，感抗= 欧姆，

电流=220÷100=2.2安，有功功率2.2×220×0.6=290.4瓦，Q=80÷60=1.33；有功电流2.2×0.6=1.32安。无功电流： =1.76；

②安装电容器后：根据公式I_L=QI计算：电流为1.33×1.32=1.7556安，计算结果比原来的2.2值还小。如果说I_L代表无功电流值，计算结果与原来相同，总电流大小不变。

同理在串联电路中，也计算不出电压的变化（略）。

2、利用应用品质因数Q₁、Q₂、Q₃能计算出谐振时的电流或电压值：

（1）品质因数Q₁：是电路谐振前纯电感与纯电阻的比值，计算公式：Q=X/R；当电路谐振计算时Q₁为了与其它Q的区别称为Q₁，也可以把1省略。

Q₁是节能设计时必须的物理量，也是计算Q₃的重要参数，没有Q₁就计算不出Q₃值。

（2）品质因数Q₂：是电路谐振时纯电感与纯电阻的比值，计算公式：Q₂=X₂/R；式中X₂为谐振时的感抗值，R为谐振时的纯电阻，与谐振前相同。因为感抗增大，品质因数增加；

Q₂是计算“内电动势”增大的重要参数，可以计算出各种电功率增大的值，计算出节电的效果。但计算出的电流或电压值不是实际值，比实际值大。

计算方法：①先求谐振时的总阻抗，Z₂=U/I_P ；②已知总阻抗和纯电阻，就可计算出X₂

③计算Q₂= X₂/ I_P ；

（3）品质因数Q₃：是Q₂值的修正值，是计算电流和电压实际值的参数。

因为谐振时电流和电压同时增加，当考虑电压变化时，电流变化必须减少，另外为了确定导体直径必须知道电流的实际值。对Q₂进行修改产生Q₃；Q₃=（Q₂- Q₁）×1/2+ Q₁

3、计算例题：外行13网友试验情况(来信)：

在变压器前串联一个电阻，模拟内阻较大的电网。如电路图：

其中，R₁=1kΩ，R₂=1Ω，C=0.5微法。

（1）并联电容前：

电源输入电流为0.08安，电压为160伏，视在功率约为12.8伏安，有功功率为8.1瓦。

输出端电流为2.75安，电压为2.75伏，功率约为7.56W。

（2）并联电容后：并联电容后：电源输入电流为0.06A，电压为174V，变压器输入电流:0.087安,视在功率约为15.138伏安，有功功率为9.6W。电路中的功率因数：COSφ_总=8.1÷(0.06×160)=0.844。

输出端电流为2.97安，电压为2.97伏，功率约为8.82瓦。

原边视在功率减少72.5%，有功功率增加18.5%。输出端功率增加16.7%。

（3）试验结果与计算对比：求负载中的电流、电压和电功率？

（4）负载中的电流计算：①计算安装电容器前的品质因数值：

A、负载总阻抗：Z=160÷0.08=2000欧姆，B、功率因数COS￠=8.1÷12.8=0.6328，

C、纯电阻R=2000×0.6328=1265.6欧姆，D、纯感抗X=1548.6欧姆，

E、品质因数Q=1548.6÷1265.6=1.2236

②计算安装电容器前的有功电流和无功电流值和电压降：

A、有功电流：0.08×0.6328=0.0506安，B、无功电流=0.06196安，

C、有功电压：1265.6×0.08=101.25伏，D、无功电压：1548.6×0.08=123.888伏

③计算安装电容器的总阻抗：Z₂=160÷0.06=2666.6欧姆，感抗X₂=2347.13欧姆，

④计算品质因数Q₂：Q₂=2347.13÷1265.6=1.8545

⑤计算品质因数Q₃： Q₃=(1.8545-1.2236)×1/4+1.2236=1.381; 因为输入功率因数小于1，所以乘1/4；如果功率因数为1时，乘1/2计算例题略。

⑥计算负载电流值：I_L3= =0.0863;

误差：(0.087-0.0863)÷0.087×100%=0.8%

⑦计算负载电压降值：U_L3== =172.64≈173；

误差：（174-173）÷174×100%=0.57%

上面的实例说明新的计算方法能反映出谐振现象的本质，电流、电压和电功率同时增大，证明谐振能是客观存在的事物，输出大于输入是一种物理现象中，不是谬论。

4、为什么补偿无功功率，有功功率也会增大？

（1）有功功率与无功功率是同胞兄弟，同时产生，同时消亡；

（2）电路谐振时，负载中的视在功率增大，有功功率因数值不变，所以计算结果有功功率也增加。

（3）不论任何负载，当阻抗不变时，负载做功功率，都与输入的电压成正比。因为谐振时负载中的电压增加，所以补偿无功功率，有功功率也会增大。

例如：电动机输入电压220伏，总阻抗100欧姆，功率因为0.6，计算输入电压减小或增大时的功率值？

①电压不变时，有功功率值：电流=220÷100=2.2安，视在功率220×2.2=484伏安，有功功率=484×0.6=290.4W

②电压减小20%，有功功率值：220×0.2=44；220-44=176伏；电流176÷100=1.76安；视在功率176×1.76=309.76伏安，有功功率309.760.6=185.856W

③电压增大20%，有功功率值：220+44=264；电流264÷100=2.64安；

视在功率264×2.64=696.96伏安，有功功率696.96×0.6=418.176W

因为谐振时负载中的电压增加，所以补偿无功功率，有功功率也会增大。

因为新学说内容很多，在此不能详细说明，只能简单介绍。

 

注：对于每秒50周的交流电，在不考虑相位的情况下，1μF电容器的容抗为：1÷（2π×50×0.000001）= 3183.1Ω

 

 

作者简介：曾凡昌， 1941.3.5生，男，籍贯：辽宁省辽阳市弓长岭区团山街头道沟委6组16-4-4，

单位：原工作单位在鞍钢弓长岭矿业公司审计处，职称：工程师（退休），研究节电30多年，发表节电论文六篇，编写《电子力学》95年内部出版（QQ425554627）。

电话：[phone]，手机：[phone]，邮箱：[e-mail]

2011.03.28