Треугольник мощностей активная реактивная и полная мощность: 220v.guru — 220v Ресурсы и информация.

Содержание

Электрическая мощность. Треугольник мощностей. — Теоретические основы электротехники — Каталог статей


Электрическая мощность. Треугольник мощностей.


 Сегодня мы поговорим об электрической мощности, о том, что это такое, о её видах и о том, чем они отличаются.Начнем с определения. Электрическая мощность – величина, характеризующая скорость передачи (преобразования) электроэнергии. Соответственно, если мощность это скорость преобразования электроэнергии, то по аналогии с расчетом обычной скорости (например автомобиля), для её расчета необходимо в знаменатель поставить время, а в числитель электроэнергию. Пример — электрочайник включили, чтобы вскипятить воду, за 6 минут счетчик «накрутил» 0,2 кВт*ч, найдем мощность чайника: Р = W / t (Р – активная мощность, W – электроэнергия, t – время), Р = 0,2 / (6/60) = 2 кВт. Если то же количество электроэнергии фен «потребил» за время 9 мин, то по той же формуле Р2 = W2 / t = 0,2 / (9/60) = 1,33 кВт. Обратите внимание, чайник потребил одинаковое количество электроэнергии, но за меньшее время, именно поэтому он мощнее, то есть он обладает большей мощностью.

То? о чем мы говорили в предыдущем абзаце, отражает физический смысл понятия «электрическая мощность». Теперь поговорим о мощности в энергетическом ракурсе. В зависимости от вида мощности измеряться она может в ВА (Вольт-Амперах) – полная мощность, Вт (ваттах) – активная мощность  или вар (Вольт-Ампер реактивный) – реактивная мощность. Кстати, несмотря на присутствие имен собственных в единице вар, в международной системе единиц (СИ) принято решение обозначать единицы реактивной мощности с маленькой буквы– вар. Итак, полная мощность, судя по названию, выражает всю мощность переданную или преобразованную электроустановкой. Она обозначается буквой
S
и измеряется в Вольт-Амперах (ВА). Полная мощность однофазной цепи S = U*I, ВА, 3-хфазной цепи S = √3*U*I, где U – линейное напряжение, I – фазный ток (данная формула применима для симметричной нагрузки, при нессиметричной нагрузке необходимо суммировать мощность каждой фазы). Активная мощность является частью полной и характеризует электрическую энергию, преобразуемую в любой другой вид энергии. Например, вентилятор преобразовывает электрическую энергию в механическую, а печка в тепловую и т.п. Активная мощность обозначается Р и измеряется в Вт. Формула активной мощности Р = S
*cos φ, для однофазной цепи Р = U*I* cos φ, для 3-хфазной Р = √3*U*I*cos φ, где U – линейное напряжение, I – фазный ток. Угол φ – так называемый угол сдвига фаз (между током и напряжением цепи) или коэффициент мощности, он может изменяться в пределах от 0 до 1. В случае, когда cos φ = 1, активную мощность можно выразить как Р = I2*R (вспоминаем правило Джоуля-Ленца), в этом случае Р = I2*R = S. Есть ещё реактивная мощность, характеризующая циклические режимы в электротехнических устройствах, или можно сказать, что реактивная мощность учитывает нагрузки, создаваемые в электроустановках колебаниями энергии в цепях переменного тока. Довольно непонятно, не правда ли? Попробуйте выучить любое из понравившихся Вам определений, чтобы блеснуть им в каком-нибудь умном разговоре. На этом его польза и закончится. Итак, реактивная мощность – обозначается Q, измеряется в вар. Она численно равна
Q
= S*sinφ (1-нофазные цепи) и Q = √3*U*I* sin φ.

Для понимания связи всех видов электрической мощности удобно воспользоваться графическим их изображением (рис. 1). Это так называемый, треугольник мощностей. Как мы видим S = √(Р

2 + Q2).

Приведем пример: Полная мощность цепи S = 100 кВА, cos φ = 0,9. Найти активную и реактивную мощность. Решение: если косинус φ равен 0,9 , то синус равен sin φ = 1-0.92 (основное тригонометрическое тождество) = 0,436. Тогда Р = 100*0,9, а Q = 100*0,436. Находим Р = 90 кВт, а Q = 43.6 квар.

Пример2: 3-хфазный асинхронный двигатель (номинальное напряжение 380 В) имеет номинальную электрическую мощность 15 кВт, cos φ = 0,85. КПД принять 100 %. Рассчитать номинальный ток двигателя для последующего выбора кабельной линии. Решение I = P/(√3*U* cos φ) = 15/(1,73*0,38*0,85) = 26,8 А.



Вадим Д.
г.Волгодонск
Ростовская обл.

Основы электротехники и электроники: Курс лекций, страница 15

Полупроизведение амплитуд напряжения и тока, без сомнения, равно произведению их действующих значений:

.

Тогда (19.4) будет выглядеть так:

                                              .                                                                                (19.5)

Преобразуем косинус суммы углов, используя формулу:

.

      .                                                                                (19.6)

На Рис. 19.2 показаны кривые  и . Мощность  – это мощность полезной работы, мощность  – это мощность электромагнитного обмена между источником и приемником энергии.

Рис. 19.2

Для оценки мощности требуются не мгновенные, а интегральные величины. В качестве таковых используются активная и реактивная мощность.

Под активной мощностью понимают среднее за период значение мощности полезной работы:

                                                             .     (19.7)

Под реактивной мощностью понимают максимальное значение, которого может достигать мощность электромагнитного обмена:

                                                                         .                  (19.8)

На резисторе (Рис. 19.3) напряжение и ток совпадают по фазе и угол  равен нулю. Следовательно, равна нулю и реактивная мощность. Поэтому резистор часто называют активным сопротивлением.



Рис. 19.3

На индуктивности (Рис. 19.4) напряжение опережает ток на , поэтому угол  равен . Активная мощность равна нулю, а реактивная мощность положительна.



Рис. 19.4

На емкости (Рис. 19.5) напряжение отстает от тока на , поэтому угол  равен . Активная мощность равна нулю, а реактивная мощность отрицательна.



Рис. 19.5

Следует понимать, что знаки плюс и минус не означают направления или количественного значения реактивной мощности, так как мощность по своей физической природе – величина скалярная. Знак реактивной мощности показывает лишь положение фазы напряжения по отношению к фазе тока. Именно поэтому различают индуктивную и емкостную реактивную мощность.

Если напряжение опережает ток, говорят, что реактивная мощность и  имеют индуктивный характер. Если напряжение отстает от тока, говорят, что реактивная мощность и  имеют емкостной характер.

Для цепей переменного тока необходимо составлять два баланса: баланс активной и баланс реактивной мощности.

Баланс активной мощности:

                                               .                                                                                (19.9)

Баланс реактивной мощности:

                                               .                                                                               (19.10)

Следует иметь в виду, что при составлении баланса реактивной мощности в правой части выражения (19.10) необходимо учитывать знак мощности: индуктивная мощность имеет знак плюс, емкостная – минус.

Помимо активной и реактивной мощности широко используется такое понятие как полная мощность (иногда ее также называют кажущейся). Полная мощность определяется соотношением:

                                                                            .                   (19.11)

Полная мощность равна произведению действующих значений тока и напряжения в ветви. Единица полной мощности – Вольт-Ампер (ВА).

Активная, реактивная и полная мощность связаны между собой соотношением:

                                                                        .              (19.12)

Графически эту связь можно изобразить в виде прямоугольного треугольника (Рис. 19.6).

Рис. 19.6

Сравнивая треугольник мощностей с треугольниками токов, напряжений и сопротивлений, нетрудно обнаружить, что:

                                                               ,      (19.13)

где     

           

Также очевидны следующие соотношения:

                                                                         .                (19.14)

В выражениях (19.14) фигурирует параметр . Его называют коэффициентом мощности. Коэффициент мощности равен отношению активной мощности к полной мощности.

Мощность синусоидального режима в комплексной форме

Чрезвычайно удобно рассчитывать мощность синусоидального режима в комплексной форме. Пусть напряжение на некотором участке цепи:

                                                                           .                  (19.15)

Ток участка:

                                                                            .                   (19.16)

При определении мощности надо знать угол между напряжением и током:

.

Если комплекс напряжения (19.15) умножить на комплекс, сопряженный с комплексом тока, результирующее комплексное число будет содержать в себе разность (а не сумму) углов  и . Это число и есть комплекс полной мощности:

                                             .                                                                               (19.17)

Знак ~ над комплексом полной мощности показывает, что, с одной стороны, полная мощность – это не синусоидальная функция времени (комплексы которых обозначаются точкой), с другой стороны – это и не параметр цепи (комплексы параметров цепи обозначаются здесь чертой под символом).

Как и всякое комплексное число, полную мощность можно представить в тригонометрической и алгебраической форме:

                                             .                                                                               (19.18)

Таким образом, в комплексной форме действительная часть полной мощности – это активная мощность, мнимая часть – реактивная мощность.

Пусть комплексное сопротивление участка цепи равно , комплексный ток участка равен . Тогда напряжение участка по закону Ома:

                                                                             .                    (19.19)

Подставим (19.19) в (19.17):

                                                                .       (19.20)

Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности. Понятия активной, полной и реактивной мощностей

Реактивная мощность – часть электрической энергии, возращенная нагрузкой источнику. Явление возникновения ситуации считается вредным.

Возникновение реактивная мощность

Допустим, цепь содержит источник питания постоянного тока и идеальную индуктивность. Включение цепи порождает переходный процесс. Напряжение стремится достичь номинального значения, росту активно мешает собственное потокосцепление индуктивности. Каждый виток провода согнут круговой траекторией. Образуемое магнитное поле будет пересекать соседствующий сегмент. Если витки расположены один за другим, характер взаимодействия усилится. Рассмотренное называется собственным потокосцеплением.

Характер процесса таков: наводимая ЭДС препятствует изменениям поля. Ток пытается стремительно вырасти, потокосцепление тянет обратно. Вместо ступеньки видим сглаженный выступ. Энергия магнитного поля потрачена, чтобы воспрепятствовать процессу создавшему. Случай возникновения реактивной мощности. Фазой отличается от полезной, вредит. Идеально: направление вектора перпендикулярно активной составляющей. Подразумевается, сопротивление провода нулевое (фантастический расклад).

При выключении цепи процесс повторится обратным порядком. Ток стремится мгновенно упасть до нуля, в магнитном поле запасена энергия. Пропади индуктивность, переход пройдет внезапно, потокосцепление придает процессу иную окраску:

  1. Уменьшение тока вызывает снижение напряженности магнитного поля.
  2. Произведенный эффект наводит противо-ЭДС витков.
  3. В результате после отключения источника питания ток продолжает существовать, понемногу затухая.

Графики напряжения, тока, мощности

Реактивная мощность некое звено инерции, постоянно запаздывающее, мешающее. Первый вопрос: зачем тогда нужны индуктивности? О, у них хватает полезных качеств. Польза заставляет мириться с реактивной мощностью. Распространенным положительным эффектом назовем работу электрических двигателей. Передача энергии идет через магнитный поток. Меж витками одной катушки, как было показано выше. Взаимодействию подвержены постоянный магнит, дроссель, все, способное захватить вектором индукции.

Случаи нельзя назвать в смысле описательном всеобъемлющими. Иногда применяется поток сцепления в виде, показанном для примера. Принцип используют пускорегулирующие аппараты газоразрядных ламп. Дроссель снабжен несметным количеством витков: отключение напряжения вызывает не плавное снижение тока, но выброс большой амплитуды противоположной полярности. Индуктивность велика: отклик поистине потрясающий. Превышает исходные 230 вольт на порядок. Достаточно, чтобы возникла искра, лампочка зажглась.

Реактивная мощность и конденсаторы

Реактивная мощность запасается энергией магнитного поля индуктивностями. А конденсатор? Выступает источником возникновения реактивной составляющей. Дополним обзор теорией сложения векторов. Поймет рядовой читатель. В физике электрических сетей часто используются колебательные процессы. Всем известные 220 вольт (теперь принятые 230) в розетке частотой 50 Гц. Синусоида, амплитуда которой равна 315 вольт. Анализируя цепи, удобно представить вращающимся по часовой стрелке вектором.

Анализ цепей графическим методом

Упрощается расчет, можно пояснить инженерное представление реактивной мощности. Угол фазы тока считают равным нулю, откладывается вправо по оси абсцисс (см. рис.). Реактивная энергия индуктивности совпадает фазой с напряжением UL, опережает на 90 градусов ток. Идеальный случай. Практикам приходится учитывать сопротивление обмотки. Реактивной на индуктивности будет часть мощности (см. рис.). Угол меж проекциями важен. Величина называется коэффициентом мощности. Что означает на практике? Перед ответом на вопрос рассмотрим понятие треугольника сопротивлений.

Треугольник сопротивлений и коэффициент мощности

Чтобы проще вести анализ электрических цепей, физики предлагают использовать треугольник сопротивлений. Активная часть откладывается, как ток, – вправо оси абсцисс. Договорились, индуктивность направлять вверх, емкость – вниз. Вычисляя полное сопротивление цепи, значения вычитаем. Исключено комбинированный случай. Доступно два варианта: реактивное сопротивление положительное, либо отрицательное.

Получая емкостное/индуктивное сопротивление, параметры элементов цепи домножают коэффициентом, обозначаемым греческой буквой «омега». Круговая частота – произведение частоты сети на удвоенное число Пи (3.14). Еще одно замечание по поводу нахождения реактивных сопротивлений укажем. Если индуктивность просто домножается указанным коэффициентом, для емкостей берутся величины обратные произведению. Понятно из рисунка, где приведены указанные соотношения, помогающие вычислять напряжения. После домножения берем алгебраическую сумму индуктивного, емкостного сопротивлений. Первые рассматриваются положительными величинами, вторые – отрицательными.

Формулы реактивных составляющих

Две составляющие сопротивления – активная и мнимая – являются проекциями вектора полного сопротивления на оси абсцисс и ординат. Углы сохраняются при переносе абстракций на мощности. Активная откладывается по оси абсцисс, реактивная — вдоль сои ординат. Емкости и индуктивности являются основополагающей причиной возникновения в сети негативных эффектов. Было показано выше: без реактивных элементов становится невозможным построение электротехнических устройств.

Коэффициентом мощности принято называть косинус угла меж полным вектором сопротивления и горизонтальной осью. Столь важное значение параметру приписывают, поскольку полезная часть энергии источника является долей полных трат. Доля высчитывается умножением полной мощности на коэффициент. Если векторы напряжения и тока совпадают, косинус угла равен единице. Мощность теряется нагрузкой, улетучиваясь теплом.

Сказанному верить! Средняя мощность периода при подключении к источнику чисто реактивного сопротивления равна нулю. Половину времени индуктивность принимает энергию, вторую отдает. Обмотка двигателя обозначается на схемах прибавлением источника ЭДС, описывающего передачу энергии валу.

Практическое истолкование коэффициента мощности

Многие замечают неувязку в случае практического рассмотрения реактивной мощности. Для снижения коэффициента рекомендуют параллельно обмоткам двигателя включать конденсаторы большого размера. Индуктивное сопротивление уравновешивает емкостное, ток вновь совпадает с напряжением фазой. Сложно понять вот по какой причине:

  1. Допустим, к источнику переменного напряжения подключили первичную обмотку трансформатора.
  2. В идеале активное сопротивление равно нулю. Мощность должна быть реактивной. Но это плохо: угол между напряжением и током стремятся сделать нулевым!

Но! Колебательный процесс безучастен работе двигателей, трансформаторов. Теория реактивной мощности предполагает: колебания совершает вся энергия. До последней капли. В трансформаторе, двигателе из поля происходит активная «утечка» энергии на совершение работы, наведение тока вторичной обмотки. Энергия циркулировать между источником и потребителем не может.

Реальная цепь процесс согласования отдельных участков затрудняет. Для перестраховки поставщики требуют установить параллельно обмотке двигателя конденсаторы, чтобы энергия циркулировала в локальном сегменте, не выходила наружу, нагревая соединительные провода. Важно избежать перекомпенсации. Если емкость конденсаторов будет слишком велика, батарея станет причиной увеличения коэффициента мощности.

Что касается сдвига фаз, возникает на вторичной обмотке трансформатора подстанции. Роль играет не это. Двигатель работает, часть энергии не преобразована в полезную работу, отражается назад. В результате возникает коэффициент мощности. Участвующая составляющая индуктивности – технологический, конструкционный дефект. Часть, не приносящая пользы. Скомпенсируем, добавляя конденсаторные блоки.

Проверка правильности согласования ведется по факту отсутствия сдвига фаз между напряжением и током работающего электродвигателя. Лишняя энергия циркулирует меж избыточной индуктивностью обмоток, установленным конденсаторным блоком. Достигнута цель мероприятия – избежать нагрева проводников питающей устройство сети.

Что предлагают под видом экономии электроэнергии

В сети предлагают купить устройства экономии электроэнергии. Компенсаторы реактивной мощности. Важно не перегнуть палку. Допустим, компенсатор будет уместно смотреться рядом с включенным компрессором холодильника, коллекторным двигателем пылесоса, обременять квартиру мерами при работающих лампочках накала – предприятие сомнительное. До установки потрудитесь узнать сдвиг фаз меж напряжением и током, согласно информации, правильно рассчитайте объем блока конденсаторов. Иначе попытки сэкономить таким образом потерпят неудачу, разве случайно удастся навести палец в небо, попасть в точку.

Вторым аспектом компенсации реактивной мощности является учет. Делается для крупных предприятий, где стоят мощные двигатели, создающие большие углы сдвига фаз. Внедряют специальные счетчики учета реактивной мощности, оплачиваемой согласно тарифу. Для расчетов коэффициента оплаты применяется оценка тепловых потерь проводов, ухудшение режима эксплуатации кабельной сети, некоторые другие факторы.

Перспективы дальнейшего изучения реактивной энергии, как явления

Реактивная мощность выступает явлением отражения энергии. Идеальные цепи явления лишены. Реактивная мощность проявляется выделенным теплом на активном сопротивлении кабельных линий, искажает синусоидальную форму сигнала. Отдельная тема разговора. При отклонениях от нормы двигатели работают не столь гладко, трансформаторам – помеха.

При этом выделяются два показателя, отражающие затраты полной мощности при обслуживании потребителя. Эти показатели называются активная и реактивная энергия. Полная мощность представляет собой сумму этих двух показателей. О том, что такое активная и реактивная электроэнергия и как проверить сумму начисленных оплат, попытаемся рассказать в этой статье.

Полная мощность

По сложившейся практике потребители оплачивают не полезную мощность, которая непосредственно используется в хозяйстве, а полную, которую отпускает предприятие-поставщик. Различают эти показатели по единицам измерения — полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), а полезная — в киловаттах. Активная и реактивная электроэнергия используется всеми запитанными от сети электроприборами.

Активная электроэнергия

Активная составляющая полной мощности совершает полезную работу и преобразовывается в те виды энергии, которые нужны потребителю. У части бытовых и промышленных электроприборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди таких устройств — электроплиты, лампы накаливания, электропечи, обогреватели, утюги и и прочее.

Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то полная мощность такого прибора будет составлять 1 кВА.

Понятие реактивной электроэнергии

Этот вид электроэнергии присущ цепям, в составе которых имеются реактивные элементы. Реактивная электроэнергия — это часть полной поступаемой мощности, которая не расходуется на полезную работу.

В электроцепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях реактивная составляющая возникает только в том случае, когда присутствует индуктивная или емкостная нагрузка. В таком случае наблюдается несоответствие фазы тока с фазой напряжения. Данный сдвиг фаз между напряжением и током обозначается символом «φ».

При индуктивной нагрузке в цепи наблюдается отставание фазы, при емкостной — ее опережение. Поэтому потребителю приходит только часть полной мощности, а основные потери происходят из-за бесполезного нагревания устройств и приборов в процессе эксплуатации.

Потери мощности происходят из-за наличия в электрических устройствах индуктивных катушек и конденсаторов. Из-за них в цепи в течение некоторого времени происходит накопление электроэнергии. После этого запасенная энергия поступает обратно в цепь. К приборам, в составе которых имеется реактивная составляющая электроэнергии, относятся переносные электроинструменты, электродвигатели и различная бытовая техника. Эта величина рассчитывается с учетом особого коэффициента мощности, который обозначается как cos φ.

Расчет реактивной электроэнергии

Коэффициент мощности лежит в пределах от 0,5 до 0,9; точное значение этого параметра можно узнать из паспорта электроприбора. Полная мощность должна быть определена как частное от деления активной мощности на коэффициент.

Например, если в паспорте электрической дрели указана мощность в 600 Вт и значение 0,6, тогда потребляемая устройством полная мощность будет равна 600/06, то есть 1000 ВА. При отсутствии паспортов для вычисления полной мощности прибора коэффициент можно брать равным 0,7.

Поскольку одной из основных задач действующих систем электроснабжения является доставка полезной мощности конечному потребителю, реактивные потери электроэнергии считаются негативным фактором, и возрастание этого показателя ставит под сомнение эффективность электроцепи в целом. Баланс активной и реактивной мощности в цепи может быть наглядно представлен в виде этого забавного рисунка:

Значение коэффициента при учете потерь

Чем выше значение коэффициента мощности, тем меньше будут потери активной электроэнергии — а значит конечному потребителю потребляемая электрическая энергия обойдется немного дешевле. Для того чтобы повысить значение этого коэффициента, в электротехнике используются различные приемы компенсации нецелевых потерь электроэнергии. Компенсирующие устройства представляют собой генераторы опережающего тока, сглаживающие угол сдвига фаз между током и напряжением. Для этой же цели иногда используются батареи конденсаторов. Они подключаются параллельно к рабочей цепи и используются как синхронные компенсаторы.

Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов

Для индивидуального пользования активная и реактивная электроэнергия в счетах не разделяется — в масштабах потребления доля реактивной энергии невелика. Поэтому частные клиенты при потреблении мощности до 63 А оплачивают один счет, в котором вся потребляемая электроэнергия считается активной. Дополнительные потери в цепи на реактивную электроэнергию отдельно не выделяются и не оплачиваются.

Учет реактивной электроэнергии для предприятий

Другое дело — предприятия и организации. В производственных помещениях и промышленных цехах установлено огромное число электрооборудования, и в общей поступаемой электроэнергии имеется значительная часть энергии реактивной, которая необходима для работы блоков питания и электродвигателей. Активная и реактивная электроэнергия, поставляемая предприятиям и организациям, нуждается в четком разделении и ином способе оплаты за нее. Основанием для регуляции отношений предприятия-поставщика электроэнергии и конечных потребителей в этом случае выступает типовой договор. Согласно правилам, установленным в этом документе, организации, потребляющие электроэнергию свыше 63 А, нуждаются в особом устройстве, предоставляющем показания реактивной энергии для учета и оплаты.
Сетевое предприятие устанавливает счетчик реактивной электроэнергии и начисляет оплату согласно его показаниям.

Коэффициент реактивной энергии

Как говорилось ранее, активная и реактивная электроэнергия в счетах на оплату выделяются отдельными строками. Если соотношение объемов реактивной и потребленной электроэнергии не превышает установленной нормы, то плата за реактивную энергию не начисляется. Коэффициент соотношения бывает прописан по-разному, его среднее значение составляет 0,15. При превышении данного порогового значения предприятию-потребителю рекомендуют установить компенсаторные устройства.

Реактивная энергия в многоквартирных домах

Типичным потребителем электроэнергии является многоквартирный дом с главным предохранителем, потребляющий электроэнергию свыше 63 А. Если в таком доме имеются исключительно жилые помещения, плата за реактивную электроэнергию не взимается. Таким образом, жильцы многоквартирного дома видят в начислениях оплату только за полную электроэнергию, поставленную в дом предприятием-поставщиком. Та же норма касается жилищных кооперативов.

Частные случаи учета реактивной мощности

Бывают случаи, когда в многоэтажном здании имеются и коммерческие организации, и квартиры. Поставка электроэнергии в такие дома регулируется отдельными Актами. Например, разделением могут служить размеры полезной площади. Если в многоквартирном доме коммерческие организации занимают менее половины полезной площади, то оплата за реактивную энергию не начисляется. Если пороговый процент был превышен, то возникают обязательства оплаты за реактивную электроэнергию.

В ряде случаев жилые дома не освобождаются от оплаты за реактивную энергию. Например, если в доме установлены пункты подключения лифтов для квартир, начисление за использование реактивной электроэнергии происходит отдельно, лишь для этого оборудования. Владельцы квартир по-прежнему оплачивают лишь активную электроэнергию.

Понимание сущности активной и реактивной энергии дает возможность грамотно рассчитать экономический эффект от установки различных компенсационных устройств, снижающих потери от реактивной нагрузки. Согласно статистике, такие устройства позволяют поднимать значение cos φ от 0.6 до 0.97. Тем самым автоматические компенсаторные устройства помогают сэкономить до трети предоставляемой потребителю электроэнергии. Значительное уменьшение тепловых потерь увеличивает срок эксплуатации приборов и механизмов на производственных участках и снижает себестоимость готовой продукции.

Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность (проходящая, потребляема) характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока.

Определение

Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. к. характеристики сети (силы тока и напряжения) у постоянного всегда равны. Единица измерений активной мощности Ватт, в то время, как реактивной – реактивный вольтампер и килоВАР (кВАР). Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах.

Электротехника используется активную составляющую в качестве измерения передачи энергии отдельными электрическими приборами. Рассмотрим, сколько мощности потребляют некоторые из них:

Исходя из всего, сказанного выше, активная мощность – это положительная характеристика конкретной электрической цепи, которая является одним из основных параметров для выбора электрических приборов и контроля расхода электричества.


Обозначение реактивной составляющей:

Это номинальная величина, которая характеризует нагрузки в электрических устройствах при помощи колебаний ЭМП и потери при работе прибора. Иными словами, передаваемая энергия переходит на определенный реактивный преобразователь (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и проявляется только в том случае, если система включает в себя эту составляющую.

Расчет

Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула:

S = U \ I, где U – это напряжение сети, а I – это сила тока сети.

Этот же расчет выполняется при вычислении уровня передачи энергии катушки при симметричном подключении. Схема имеет следующий вид:

Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда:

S = U * I * cos φ.

Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от того, какие характеристики имеет cos φ. Если у синусоидального тока угол сдвига фаз находится в пределах от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительная, если от 0 до -90 – то отрицательная. Правило действительно только для синхронного (синусоидального) тока (применяемого для работы асинхронного двигателя, станочного оборудования).

Также одной из характерных особенностей этой характеристики является то, что в трехфазной цепи (к примеру, трансформатора или генератора), на выходе активный показатель полностью вырабатывается.


Максимальная и активная обозначается P, реактивная мощность – Q.

Из-за того, что реактивная обуславливается движением и энергией магнитного поля, её формула (с учетом угла сдвига фаз) имеет следующий вид:

Q L = U L I = I 2 x L

Для несинусоидального тока очень сложно подобрать стандартные параметры сети. Для определения нужных характеристик с целью вычисления активной и реактивной мощности используются различные измерительные устройства. Это вольтметр, амперметр и прочие. Исходя от уровня нагрузки, подбирается нужная формула.

Из-за того, что реактивная и активная характеристики связаны с полной мощностью, их соотношение (баланс) имеет следующий вид:

S = √P 2 + Q 2 , и все это равняется U*I .

Но если ток проходит непосредственно по реактивному сопротивлению. То потерь в сети не возникает. Это обуславливает индуктивная индуктивная составляющая – С и сопротивление – L. Эти показатели рассчитываются по формулам:

Сопротивление индуктивности: x L = ωL = 2πfL,

Сопротивление емкости: хc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, по которому можно определить, какая часть энергии используется не по назначению или «теряется» при работе устройства.

При наличии в сети активной реактивной составляющей обязательно должен рассчитываться коэффициент мощности. Эта величина не имеет единиц измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные элементы. С помощью этого показателя становится понятным, в каком направлении и как сдвигается энергия относительно напряжения сети. Для этого понадобится диаграмма треугольников напряжений:

К примеру, при наличии конденсатора формула коэффициента имеет следующий вид:

cos φ = r/z = P/S

Для получения максимально точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.

Компенсация

Учитывая, что при резонансе токов реактивная мощность равняется 0:

Q = QL – QC = ULI – UCI

Для того чтобы улучшить качество работы определенного устройства применяются специальные приборы, минимизирующие воздействие потерь на сеть. В частности, это ИБП. В данном приборе не нуждаются электрические потребители со встроенным аккумулятором (к примеру, ноутбуки или портативные устройства), но для большинства остальных источник бесперебойного питания является необходимым.

При установке такого источника можно не только установить негативные последствия потерь, но и уменьшить траты на оплату электричества. Специалисты доказали, что в среднем, ИБП поможет экономить от 20 % до 50 %. Почему это происходит :

  • Провода меньше нагреваются, это не только положительно влияет на их работу, но и повышает безопасность;
  • У сигнальных и радиоустройств уменьшаются помехи;
  • На порядок уменьшаются гармоники в электрической сети.
  • В некоторых случаях специалисты используют не полноценные ИБП, а специальные компенсирующие конденсаторы. Они подходят для бытового использования, доступны и продаются в каждом электротехническом магазине. Для расчета планируемой и полученной экономии можно использовать все вышеперечисленные формулы.

    Мгновенная мощность p произвольного участка цепи, напряжение и ток которого изменяются по законуu =U m sin(t ), i = I m sin(t– ), имеет вид

    p = ui= U m sin(t )I m sin(t– ) = U m I m /2 =

    = U i cos — UI cos(2t — ) = (UI cos – UI cos cos2t ) – UI sin sin2t . (1)

    Активная мощность цепи переменного тока P определяется как среднее значение мгновенной мощностиp (t ) за период:

    так как среднее за период значение гармонической функции равно 0.

    Из этого следует, что средняя за период мощность зависит от угла сдвига фаз между напряжением и током и не равна нулю, если участок цепи имеет активное сопротивление. Последнее объясняет ее название активная мощность . Подчеркнем еще раз, что в активном сопротивлении происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии, например в тепловую. Активная мощность может быть определена как средняя за период скорость поступления энергии в участок цепи. Активная мощность измеряется в ваттах (Вт).

    Реактивная мощность

    При расчетах электрических цепей находит широкое применение так называемая реактивная мощность. Она характеризует процессы обмена энергией между реактивными элементами цепи и источниками энергии и численно равна амплитуде переменной составляющей мгновенной мощности цепи. В соответствии с этим реактивная мощность может быть определена из (1) как

    Q = UI sin.

    В зависимости от знака угла реактивная мощность может быть положительной или отрицательной. Единицу реактивной мощности, чтобы отличить ее от единицы активной, называют не ватт, а вольт-ампер реактивныйвар. Реактивные мощности индуктивного и емкостного элементов равны амплитудам их мгновенных мощностейp L иp C . С учетом сопротивленийэтих элементов реактивные мощности катушки индуктивности и конденсатора равныQ L =UI =x L I 2 иQ C =UI = x C I 2 , соответственно.

    Результирующая реактивная мощность разветвленной электрической цепи находится как алгебраическая сумма реактивных мощностей элементов цепи с учетом их характера (индуктивный или емкостный): Q =Q L –Q С. ЗдесьQ L есть суммарная реактивная мощность всех индуктивных элементов цепи, аQ С представляет собой суммарную реактивную мощность всех емкостных элементов цепи.

    Полная мощность

    Кроме активной и реактивной мощностей цепь синусоидального тока характеризуется полной мощностью, обозначаемой буквой S . Под полной мощностью участка понимают максимально возможную активную мощность при заданных напряженииU и токеI . Очевидно, что максимальная активная мощность получается при cos= 1, т. е. при отсутствии сдвига фаз между напряжением и током:

    S = UI.

    Необходимость во введении этой мощности объясняется тем, что при конструировании электрических устройств, аппаратов, сетей и т. п. их рассчитывают на определенное номинальное напряжение U ном и определенный номинальный токI ном и их произведениеU ном I ном = S ном дает максимально возможную мощность данного устройства (полная мощность S ном указывается в паспорте большинства электрических устройств переменного тока.). Для отличия полной мощности от других мощностей ее единицу измерения называют вольт-ампер и сокращенно обозначают ВА. Полная мощность численно равна амплитуде переменной составляющей мгновенной мощности.

    Из приведенных соотношений можно найти связь между различными мощностями:

    P = S cos, Q = S sin, S = UI =

    и выразить угол сдвига фаз через активную и реактивную мощности:

    .

    Рассмотрим простой прием, который позволяет найти активную и реактивную мощности участка цепи по комплексным напряжению и току. Он заключается в том, что нужно взять произведение комплексного напряжения и тока, комплексно сопряженного току рассматриваемого участка цепи. Операция комплексного сопряжения состоит в смене знака на противоположный перед мнимой частью комплексного числа либо в смене знака фазы комплексного числа, если число представлено в экспоненциальной форме записи. В результате получим величину, которая называетсяполной комплексной мощностью и обозначается. Если
    , то для полной комплексной мощности получаем:

    Отсюда видно, что активная и реактивная мощности представляют собой вещественную и мнимую части полной комплексной мощности, соответственно. Для облегчения запоминания всех формул, связанных с мощностями, на рис. 7, б (с. 38) построен треугольник мощностей.

    Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность (проходящая, потребляема) характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока.

    Определение

    Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. к. характеристики сети (силы тока и напряжения) у постоянного всегда равны. Единица измерений активной мощности Ватт, в то время, как реактивной – реактивный вольтампер и килоВАР (кВАР). Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах.

    Электротехника используется активную составляющую в качестве измерения передачи энергии отдельными электрическими приборами. Рассмотрим, сколько мощности потребляют некоторые из них:

    Исходя из всего, сказанного выше, активная мощность – это положительная характеристика конкретной электрической цепи, которая является одним из основных параметров для выбора электрических приборов и контроля расхода электричества.


    Обозначение реактивной составляющей:

    Это номинальная величина, которая характеризует нагрузки в электрических устройствах при помощи колебаний ЭМП и потери при работе прибора. Иными словами, передаваемая энергия переходит на определенный реактивный преобразователь (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и проявляется только в том случае, если система включает в себя эту составляющую.

    Расчет

    Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула:

    S = U \ I, где U – это напряжение сети, а I – это сила тока сети.

    Этот же расчет выполняется при вычислении уровня передачи энергии катушки при симметричном подключении. Схема имеет следующий вид:

    Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда:

    S = U * I * cos φ.

    Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от того, какие характеристики имеет cos φ. Если у синусоидального тока угол сдвига фаз находится в пределах от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительная, если от 0 до -90 – то отрицательная. Правило действительно только для синхронного (синусоидального) тока (применяемого для работы асинхронного двигателя, станочного оборудования).

    Также одной из характерных особенностей этой характеристики является то, что в трехфазной цепи (к примеру, трансформатора или генератора), на выходе активный показатель полностью вырабатывается.


    Максимальная и активная обозначается P, реактивная мощность – Q.

    Из-за того, что реактивная обуславливается движением и энергией магнитного поля, её формула (с учетом угла сдвига фаз) имеет следующий вид:

    Q L = U L I = I 2 x L

    Для несинусоидального тока очень сложно подобрать стандартные параметры сети. Для определения нужных характеристик с целью вычисления активной и реактивной мощности используются различные измерительные устройства. Это вольтметр, амперметр и прочие. Исходя от уровня нагрузки, подбирается нужная формула.

    Из-за того, что реактивная и активная характеристики связаны с полной мощностью, их соотношение (баланс) имеет следующий вид:

    S = √P 2 + Q 2 , и все это равняется U*I .

    Но если ток проходит непосредственно по реактивному сопротивлению. То потерь в сети не возникает. Это обуславливает индуктивная индуктивная составляющая – С и сопротивление – L. Эти показатели рассчитываются по формулам:

    Сопротивление индуктивности: x L = ωL = 2πfL,

    Сопротивление емкости: хc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

    Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, по которому можно определить, какая часть энергии используется не по назначению или «теряется» при работе устройства.

    При наличии в сети активной реактивной составляющей обязательно должен рассчитываться коэффициент мощности. Эта величина не имеет единиц измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные элементы. С помощью этого показателя становится понятным, в каком направлении и как сдвигается энергия относительно напряжения сети. Для этого понадобится диаграмма треугольников напряжений:

    К примеру, при наличии конденсатора формула коэффициента имеет следующий вид:

    cos φ = r/z = P/S

    Для получения максимально точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.

    Компенсация

    Учитывая, что при резонансе токов реактивная мощность равняется 0:

    Q = QL – QC = ULI – UCI

    Для того чтобы улучшить качество работы определенного устройства применяются специальные приборы, минимизирующие воздействие потерь на сеть. В частности, это ИБП. В данном приборе не нуждаются электрические потребители со встроенным аккумулятором (к примеру, ноутбуки или портативные устройства), но для большинства остальных источник бесперебойного питания является необходимым.

    При установке такого источника можно не только установить негативные последствия потерь, но и уменьшить траты на оплату электричества. Специалисты доказали, что в среднем, ИБП поможет экономить от 20 % до 50 %. Почему это происходит :

  • Провода меньше нагреваются, это не только положительно влияет на их работу, но и повышает безопасность;
  • У сигнальных и радиоустройств уменьшаются помехи;
  • На порядок уменьшаются гармоники в электрической сети.
  • В некоторых случаях специалисты используют не полноценные ИБП, а специальные компенсирующие конденсаторы. Они подходят для бытового использования, доступны и продаются в каждом электротехническом магазине. Для расчета планируемой и полученной экономии можно использовать все вышеперечисленные формулы.

    Что такое треугольник власти? — Определение и значение — Электрические концепции

    Power Triangle представляет собой прямоугольный треугольник, стороны которого представляют активную, реактивную и полную мощность. Основание, Перпендикуляр и Гипоген этого прямоугольного треугольника обозначают Активную, Реактивную и Полную мощность соответственно.

    Этот треугольник не является новой концепцией, это просто схематическое изображение векторной диаграммы индуктивной/емкостной нагрузки, подключенной к источнику. Его получают путем умножения тока цепи I, активного тока (IcosØ) и реактивного тока (IsinØ) на напряжение V.Умножение напряжения V на ток цепи I, активный ток IcosØ и реактивный ток IsinØ дает соответственно полную мощность (S), активную мощность (P) и реактивную мощность (Q).

    На приведенном выше рисунке показан треугольник власти. Стороны AB, BC и AC представляют P, Q и S соответственно. Вышеприведенный треугольник получен из приведенной ниже векторной диаграммы:

    .

    OA = активный ток

    ОС = реактивный ток

    OB = Ток цепи

    Power Triangle обеспечивает взаимосвязь между тремя величинами и следующую информацию

    1) Активная мощность P, реактивная мощность Q и полная мощность S связаны как

    S = P + jQ

    S 2 = P 2 + Q 2

    S = √(P 2 + Q 2 )

    2) Коэффициент мощности определяется как косинус угла между векторами напряжения и тока.Он обозначается как pf и дается как

    .

    pf = cosØ

    Таким образом, 0≤ pf ≤1

    Значение коэффициента мощности равно 1 для чистого сопротивления и 0 для чистого индуктора/конденсатора.

    3) Угол Ø между AB и AC в треугольнике мощностей представляет собой угол, на который ток отстает от напряжения.

    4) Активная мощность (P), реактивная мощность (Q) и полная мощность (S) даны как

    P = VIcosØ

    Q = VIsinØ

    С = ВИ

    5) Коэффициент мощности можно получить из треугольника мощностей, взяв соотношение активной мощности и полной мощности, поскольку cosØ = Base / Hypogenous = AB / AC

    Коэффициент мощности = Активная мощность / Полная мощность

                               = P/S

    6) Активная, реактивная и полная мощность измеряются в кВт, кВАр и кВА соответственно.кВт, квар и кВА связаны как

    (кВА) 2 = (кВт) 2 + (кВАр) 2

    Что такое треугольник власти? Активная, реактивная и полная мощность

    Треугольник мощности представляет собой представление активной мощности, реактивной мощности и полной мощности в прямоугольном треугольнике, показывающем соотношение между всеми тремя мощностями. Треугольник мощности полезен в цепи переменного тока, когда ток отстает или опережает напряжение.

    Ток отстающий, опережающий или синфазный с напряжением в зависимости от типа нагрузки.В чисто резистивной нагрузке напряжение и ток совпадают по фазе. В нагрузках индуктивного типа ток отстает от напряжения. В емкостных нагрузках ток опережает напряжение. Ниже представлена ​​векторная диаграмма напряжения и тока для всех трех типов нагрузок.

    Активная составляющая тока равна ISinɸ, а реактивная составляющая тока равна I Cosɸ. Когда эти составляющие тока умножаются на напряжение V, формируется треугольник мощности, показанный как belo w .

    Цепь переменного тока, в которой ток отстает или опережает напряжение, потребляет три типа энергии.

    1. Активная мощность

    2. Реактивная мощность

    3. Полная мощность

    Мощность, фактически потребляемая нагрузкой в ​​цепи переменного тока, называется активной мощностью или реальной мощностью. Активная мощность измеряется в ваттах или кВт.

    Активная мощность (P) = VI Cosɸ

    Цепь, которая имеет реактивный элемент, такой как катушка индуктивности и конденсатор, вместе с резистивной нагрузкой потребляет реактивную мощность. Реактивная часть нагрузки потребляет ток, который опережает или отстает от напряжения, и в результате этого мощность в реактивных нагрузках меняется.Реактивные элементы не потребляют активной мощности, они потребляют реактивную мощность. Реактивная мощность меньше мощности. Измеряется в вар, киловатт-ампер (квар) или мвар.

    Реактивная мощность (Q) = VI Sinɸ

    Таким образом, цепь переменного тока потребляет активную и реактивную мощность. Реактивная мощность увеличивает ток в цепи, не совершая никакой полезной работы.

    Векторная сумма активной мощности и реактивной мощности называется Полная мощность. Полная мощность (S) измеряется в ВА, кВА или МВА.Полная мощность может быть рассчитана по треугольнику мощностей. Формула полной мощности приведена ниже.

    Следующая точка показывает взаимосвязь между активной мощностью, реактивной мощностью и полной мощностью, а графическое представление всех этих трех мощностей называется треугольником мощности.

    1. Когда активная составляющая тока умножается на напряжение, мы получаем активную мощность, потребляемую схемой. Активная мощность измеряется ваттметром. Оборудование потребляет активную мощность для выполнения работы.Мощность, потребляемая двигателем для создания крутящего момента, нагрев, производимый нагревателем, являются примерами активной мощности.

    2. Когда реактивная составляющая тока умножается на напряжение, мы получаем реактивную мощность, потребляемую цепью. Оборудование потребляет реактивную мощность для своего функционирования. Двигатель и трансформатор потребляют реактивную мощность в качестве тока намагничивания для работы. Это оборудование работает, если потребляет реактивную мощность. Большая реактивная мощность является причиной плохого коэффициента мощности.

    3. Когда ток, потребляемый цепью, умножается на напряжение цепи, получается полная мощность.

    4. Коэффициент мощности можно рассчитать с помощью треугольника мощности.

    Активная мощность, реактивная мощность, кажущаяся мощность (сравнение)

    В этой статье мы дадим вам определения истинной, реактивной и полной мощности. Также мы проверим их отличия друг от друга.

    Что такое активная мощность?

    Активная мощность — это мощность, используемая нагрузкой для удовлетворения функционального выхода.Активная мощность выполняет полезную работу и является полезной частью энергии, присутствующей в сети. Ее еще называют истинной силой или реальной силой. Измеряется в ваттах и ​​обозначается буквой «P».

    Для расчета активной мощности можно использовать следующие формулы.

    В цепях постоянного тока

    P = В х I

    В однофазных цепях переменного тока

    P = V x I x Cosθ

    В трехфазных цепях переменного тока

    P = √3 x V x I x Cosθ

    Что такое реактивная мощность?

    Реактивная мощность — это мощность, которая поступает в нагрузку и возвращается к источнику, а не рассеивается в нагрузке.Это вызвано реактивными элементами в цепи переменного тока, особенно катушками индуктивности и конденсаторами, которые заряжаются и разряжаются во время нормальной работы. Реактивная мощность измеряется как вольт-ампер-реактивная (ВАр) и обозначается буквой «Q».

    Для расчета реактивной мощности можно использовать следующие формулы.

    В однофазных цепях переменного тока

    Q = V x I x Sinθ

    В трехфазных цепях переменного тока

    Q = √3 x V x I x Sinθ

    Реактивная мощность = √ (Полная мощность²– Реальная мощность²)

    ВАр =√ (ВА² – P²)

    Что такое полная мощность?

    Полная мощность — это полная мощность в цепи в любой момент времени.Он включает в себя как рассеиваемую (активную), так и возвращаемую (реактивную) мощность. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и обозначается буквой «S».

    Следующие формулы можно использовать для расчета полной мощности?

    В однофазных цепях переменного тока

    S = В х I

    В трехфазных цепях переменного тока

    S = √3 x V x I

    Полная мощность = √ (Истинная мощность² + Реактивная мощность²)

    ВА = √ (Вт² + ВАР²)

    Соотношение между истинной активной мощностью, реактивной мощностью и полной мощностью

    Отношения между этими тремя типами власти можно описать с помощью треугольника власти.Активная, реактивная и полная мощности тригонометрически связаны друг с другом. Каждый тип мощности можно описать следующим образом:

    P (активная мощность) – длина соседнего блока

    Q (реактивная мощность) — обратная длина

    S (полная мощность) — это гипотенуза

    Если вы хотите узнать больше о коррекции коэффициента мощности, вы можете купить указанную ниже книгу, нажав на ссылку ниже:

    Продолжить чтение

    Треугольники мощности и импеданса — тригонометрия и генерация однофазного переменного тока для электриков

    Здесь я попрошу вас взять меня за руку и довериться мне.Хорошо, тебе не нужно брать меня за руку, но ты должен доверять мне. Мы собираемся начать использовать некоторые термины, прежде чем полностью углубиться в теорию, стоящую за ними. Я обещаю, что в следующих уроках мы углубимся в эти концепции.

    При работе с цепями постоянного тока единственное, что противостоит току, это сопротивление в цепи.

    Рис. 20. Резистивная цепь постоянного тока

    Как мы узнаем из последующих разделов, переменный ток также добавляет компонент, противодействующий току.Это называется реактивным сопротивлением и проходит под углом 90 градусов к сопротивлению цепи. Это означает, что их невозможно сложить арифметически; это должно быть сделано с помощью теоремы Пифагора. Когда вы складываете эти два параметра вместе, вы получаете полную оппозицию текущему потоку, называемую импедансом .

    Рис. 21. Индуктивная цепь постоянного тока

    Треугольник, который образуется при добавлении сопротивления к реактивному сопротивлению, известен как треугольник импеданса .

    Рисунок 22.Треугольник импеданса

    В треугольнике импеданса сопротивление (r) всегда находится в нижней части треугольника, реактивное сопротивление (x) всегда находится сбоку, а гипотенуза всегда является импедансом (z).

    При работе с чисто резистивной цепью мощность, рассеиваемая в виде тепла или света, измеряется в ваттах и ​​известна как истинная или активная мощность . Это продукт I 2 R.

    Рисунок 23. Цепь резистивной мощности

    В цепи переменного тока с индуктивностью по-прежнему присутствуют ватты.Существует также реактивная мощность, поскольку ток проходит через реактивное сопротивление. Эта мощность называется реактивной мощностью , а также называется безваттной или квадратурной мощностью . Его единица — вары.

     

    Рис. 24. Индуктивная силовая цепь

    Подобно треугольнику импеданса, мы не можем просто сложить две мощности вместе, чтобы получить общую мощность. Их нужно складывать по теореме Пифагора. Их сумма равна полной мощности (ВА).

    Рис. 25. Треугольник мощности

    При расчете реактивной мощности мы по-прежнему можем использовать формулы мощности. Мы просто должны использовать их с реактивным сопротивлением вместо сопротивления.

    • I 2 X = переменная
    • E 2  (напряжение катушки индуктивности)   /X = Vars
    • I x E (напряжение катушки индуктивности) = Vars

    Вспомнить

    При построении треугольника импеданса или мощности резистивная составляющая всегда располагается внизу треугольника, а реактивная составляющая – сбоку.

     

    Силовой треугольник | Активная мощность

    Силовой треугольник:

    Анализ коэффициента мощности также может быть выполнен с точки зрения мощности, потребляемой сетью переменного тока. схема. Если каждую сторону треугольника токов oab на рис. 6.1 умножить на напряжение V, то получим треугольник мощностей OAB, показанный на рис. 6.2, где

    В треугольнике мощностей можно отметить следующие точки:
    Полная мощность переменного тока. схема состоит из двух компонентов, а именно., активная и реактивная мощности под прямым углом друг к другу.

    Таким образом, коэффициент мощности цепи также может быть определен как отношение активной мощности к полной мощности. Это совершенно общее определение, и его можно применять ко всем случаям, какой бы ни была форма сигнала.

    Отстающая реактивная мощность является причиной низкого коэффициента мощности. Из треугольника мощностей видно, что чем меньше реактивная составляющая мощности, тем выше коэффициент мощности цепи.

    Для опережающих токов треугольник мощности становится обратным. Этот факт является ключом к улучшению коэффициента мощности. Если устройство, потребляющее ведущую реактивную мощность (например, конденсатор), подключено параллельно нагрузке, то отстающая реактивная мощность нагрузки будет частично нейтрализована, что улучшит коэффициент мощности нагрузки.

    Коэффициент мощности цепи можно определить одним из следующих трех способов:

    Реактивная мощность в цепи не потребляется и не совершает никакой полезной работы.Он просто течет туда и обратно в обоих направлениях в цепи. Ваттметр не измеряет реактивную мощность.

    Иллюстрация. Проиллюстрируем соотношение сил в системе переменного тока. схема с примером. Предположим, цепь потребляет ток 10 А при напряжении 200 В и его пл. отстает на 0,8. Тогда

    Схема получает полную мощность 2000 ВА и способна преобразовать только 1600 Вт в активную мощность. Реактивная мощность составляет 1200 ВАР и не совершает полезной работы.Он просто периодически входит в цепь и выходит из нее. Фактически, реактивная мощность является обязательством источника, поскольку источник должен обеспечивать дополнительный ток (т. е. I sin Φ).

    Активная, реактивная и полная мощность

    Если вы работаете в сфере измерения, то необходимо знать мощность переменного тока (активную, реактивную и полную мощность). Давайте посмотрим на введение активной, реактивной и полной мощности.

    Активная мощность:

    Активная мощность также называется фактической мощностью, реальной мощностью или рабочей мощностью.Это мощность, которая фактически питает оборудование и выполняет полезную работу. Измеряется в киловаттах (кВт) или МВт.

    Реактивная мощность:

    Реактивная мощность — это мощность, необходимая магнитному оборудованию (трансформатору, двигателю и реле) для создания намагничивающего потока. Реактивная мощность течет туда и обратно, что означает, что она движется в обоих направлениях в цепи.

    Реактивная энергия вызывает перегрузку в линиях, трансформаторах и генераторах, не обеспечивая полезной работы.Однако он прописан в счете, поэтому может значительно увеличить общую сумму к оплате. Реактивная мощность измеряется в реактивных киловольт-амперах (кВАр) или МВАР.

    Полная мощность:

    Полная мощность — это «векторная сумма» кВАр и кВт. Полная мощность измеряется в кВА или МВА.

    Коэффициент мощности (cos φ):

    Коэффициент мощности является выражением энергоэффективности. Это отношение рабочей мощности (активной мощности), измеренной в киловаттах (кВт), к полной мощности, измеренной в киловольт-амперах (кВА).

    Полная мощность, также известная как потребление. Он относится к потреблению активной и полной энергии в установке. Полная энергия также зависит от активной и реактивной энергии.

    При одинаковом потреблении активной энергии, чем больше реактивной энергии используется, тем меньше коэффициент мощности и тем больше экономический штраф (в случае, если cosφ ниже определенного значения).

    Давайте посмотрим на треугольник мощности, чтобы понять взаимосвязь между активной, реактивной и полной мощностью.

    На приведенном изображении видно, что комплексная мощность представляет собой векторную сумму активной и реактивной мощности. Кажущаяся мощность – это величина комплексной мощности. давайте посмотрим на терминологию, которая использовалась на изображении

    .
    • P => Активная мощность
    • Q => Реактивная мощность
    • S => Комплексная мощность
    • |С| => Полная мощность
    • φ => Фаза напряжения относительно тока

    Таким образом, приведенное ниже выражение дает соответственно активную, реактивную и полную мощность.

    • Активная мощность P = V x I cosϕ = V I cosϕ
    • Реактивная мощность Pr или Q = V x I sinϕ = V I sinϕ
    • Комплексная мощность S = P + jQ
    • Полная мощность = |S| = √P² + Q² 90 104

     

    Давайте рассмотрим все концепции с помощью простой аналогии с пивом для лучшего понимания. Предположим, вы заказываете кружку любимого пива. Вы увидите, что вместе с пивом в кружке присутствует немного пены. Итак, если мы разделим пивную кружку на 3 части, то пиво — это активная мощность (кВт), пена — реактивная мощность (квар), а кружка — кажущаяся мощность (кВА).См. изображение ниже.

     

    Рекомендуемый пост

    Коэффициент мощности — треугольник мощности, типы, коррекция коэффициента мощности, применение, преимущества

    Коэффициент мощности является важным аспектом в любой электрической системе. Это указывает на качество проектирования и управления электроустановкой. Он определяет, насколько эффективно входящее питание используется в электрической системе. В этом посте мы обсудим, что такое коэффициент мощности, треугольник мощности, его типы, поправки PF (PFC), приложения, преимущества и недостатки.

    Что такое коэффициент мощности (PF)

    PF — это косинус углового смещения, возникающего, когда напряжение и ток не совпадают по фазе. Это зависит от активной (кВ) и полной (кВА) мощности.

    Рис. 1 – Уравнение PF

    Активная мощность «P» (кВт)

    крутящий момент двигателя и т. д. Выражается в киловаттах (кВт).

    Реактивная мощность «Q» (квар)

    Это сила, необходимая оборудованию, такому как трансформаторы и двигатели, для создания магнитного поля, которое позволяет выполнять реальную работу. Индуктивные нагрузки такого типа рассеивают нулевую энергию и потребляют ток, что создает обманчивое впечатление, что они действительно рассеивают энергию.

    Он часто течет туда-сюда по цепи. Он выражается в единицах вольт-ампер-реактивного (ВАР).

    Полная мощность S (кВА)

    Произведение напряжения и тока цепи.Единицей измерения является вольт-ампер (ВА).

    Значение PF изменяется от 0 до 1 независимо от нагрузки. Нагрузкой может быть одно или несколько токопотребляющих устройств.

    Что такое треугольник мощности

    Соотношение между активной, реактивной и полной мощностью представлено в виде векторов в форме треугольника, называемого «треугольником мощности».

    Количество активной и реактивной мощностей представлено в виде горизонтального вектора и вертикального вектора соответственно.Полная мощность — это гипотенуза прямоугольного треугольника, образованного соединением активного (действительного) и реактивного векторов.

    Рис. 2 – Треугольник мощности

    Концепцию PF можно лучше понять, используя простую аналогию, как показано на рисунке ниже. Здесь мы используем силу как власть для лучшего понимания. Здесь мужчина тащит тяжелую ношу. Его рабочая сила или фактическая сила (активная сила) в прямом направлении (где он тащит свой груз) составляет кВт.Поскольку груз тяжелый, человеку трудно тащить его по идеальной горизонтальной плоскости, и, следовательно, высота его плеч добавляет небольшую Реактивную силу, или КВАР. Кажущаяся сила равна KVA, которая является «векторной суммой» KVAR и KW.

    Рис. 3 — Пример PF

    Типы мощностей

    PF могут быть дифференцированы как:

      1. отстают PF
      2. ведущих PF

    отстают PF

    Коэффициент мощности цепи называется «отстающим», когда ток отстает от напряжения.Он отстает в индуктивных цепях. Асинхронные двигатели, катушки и т. д. являются примерами индуктивных нагрузок и имеют запаздывающий коэффициент мощности.

    Опережающий Коэффициент мощности

    Коэффициент мощности цепи называется опережающим, когда ток опережает напряжение (или напряжение отстает от тока). PF опережает, когда цепь емкостная. Синхронные конденсаторы, конденсаторные батареи и т. д. являются примерами емкостных нагрузок и имеют опережающий коэффициент мощности.

    Рис. 4 – Отстающий и опережающий коэффициент мощности

    Коррекция коэффициента мощности (PFC)

    Метод увеличения коэффициента мощности до значения «1» электрической системы называется коррекцией коэффициента мощности (PFC).

    В идеале кривые тока и напряжения должны совпадать по фазе друг с другом, а вся электроэнергия, потребляемая от сети переменного тока, должна эффективно использоваться. Однако всегда существует отставание по току/напряжению, что приводит к снижению коэффициента мощности из-за присутствия реактивных компонентов в большинстве цепей.

    Без PFC напряжение подает потребляемый ток большими импульсами, которые необходимо сгладить. Это достигается с помощью методов коррекции PF. На рисунке ниже показаны формы сигналов тока и напряжения до и после метода PFC.

    Рис. 5 – Формы тока и напряжения до и после коррекции коэффициента мощности

    Применение коэффициента мощности

    Применение коэффициента мощности: регулирование напряжения на нагрузке.

  • Его импровизация важна в системах, в которых добавляется дополнительная нагрузка, и, таким образом, потери в системе значительно снижаются.
  • Увеличен для обеспечения эффективной работы двигателей и предотвращения перегрева.
  • Преимущества Power Factor

    Преимущества PF включают:

    • Снижает расходы на электроэнергию.
    • Коррекция PF снижает уровень загрязнения в результате выброса углерода в атмосферу.
    • PFC снижает выделение тепла в кабелях, распределительных устройствах, трансформаторах и генераторах переменного тока.
    • Значительно снижено падение напряжения.

    Недостатки коэффициента мощности

    К недостаткам коэффициента мощности относятся:

    • Если коэффициент мощности мал, то вырабатываемый ток велик, что приводит к большому падению напряжения.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.