Полная активная реактивная мощность: Расчет полной мощности — Help for engineer

Содержание

Расчет полной мощности — Help for engineer

Расчет полной мощности

Полная мощность (S) образуется из двух составляющих:

— активная мощность (P) – выполняет полезную работу (полезная мощность), превращается в другие виды энергии (тепловая энергия: водонагреватель, утюг и т.д. являются активной нагрузкой)

— реактивная мощность (Q) – бывает индуктивная и емкостная, в зависимости от нагрузки в сети. Чаще всего дома мы используем индуктивную мощность, любой электрический прибор, где есть катушка, обмотки, является реактивной нагрузкой (электродрель, миксер, холодильник). Энергия не рассеивается на реактивных элементах, она на них за один полупериод накапливается и отдается обратно в сеть. Хотя без реактивной составляющей была бы невозможна работа многих электрических приборов, ее присутствие вызывает появление ряда негативных факторов:



— нагрев проводников;
— влияние на сеть – добавление в нее реактивной составляющей, которая плохо сказывается в дальнейшем на потребителях.

Конечно же между выше упомянутыми параметрами существуют зависимости. Расчет полной мощности осуществляется по следующей формуле:


где U и I – действующие значения напряжения и тока соответственно.

Активная и реактивная мощности находятся в прямой зависимости с коэффициентом мощности (cosφ):


Полная мощность дает потребителям все необходимые составляющие и рассчитывается:


На рисунке ниже (треугольник мощностей) изображена зависимость полной мощности и ее составляющих от угла cosφ, который является углом сдвига между напряжением и током.

Единицы измерений приняты немного разные, хотя смысл их остается один и тот же, полная мощность измеряется в ВА (Вольт Ампер), активная мощность в Вт (Ватт), а реактивная в ВАр (Вольт Ампер реактивный).

Недостаточно прав для комментирования

активную, реактивную, полную[br] (P, Q, S), а также коэффициент мощности (PF)

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
Алексей. 21 июнь 2007

 

 

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

 


 

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

  • Мощность трансформаторов указывается в ВА:
    http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
    http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf. pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
  • Мощность конденсаторов указывается в Варах:
    http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
    http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
  • Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.

 

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т.д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

  1. Активная мощность: обозначение P, единица измерения: Ватт
  2. Реактивная мощность: обозначение Q, единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
  3. Полная мощность: обозначение S, единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
  4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ, единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями:  S*S=P*P+Q*Q,   cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power FactorPF)

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

 

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

 




Приложение

 

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)


Трансформаторы питания номинальной выходной мощностью 25-60 ВА
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП)

 


http://metz. by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)

 












АОСН-2-220-82
Латр 1.25 АОСН-4-220-82
Латр 2.5 АОСН-8-220-82
АОСН-20-220
АОМН-40-220

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)

 

 

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)


http://www. elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39)

 


http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

 

 

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. — в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности).


http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР)

 


http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

 


Технические данные разрядных ламп содержат активную мощность (кВт) и cosФ
http://www. mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ)

 


http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

 

 

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Если нагрузка имеет низкий коэффициент мощности (менее 0.8 … 1.0), то в линии питания циркулируют большие реактивные токи (и мощности). Это паразитное явление приводит к повышению потерь в проводах линии (нагрев и др.), нарушению режима работы источников (генераторов) и трансформаторов сети, а также др. проблемам.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

 

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др. ) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

 

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

 

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

  • К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
  • К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.

 

Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

— (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

 

Дополнение 6

В различных областях техники мощность может быть либо полезной, либо паразитной НЕЗАВИСИМО от того активная она или реактивная. Например, необходимо различать активную полезную мощность рассеиваемую на рабочей нагрузке и активную паразитную мощность рассеиваемую в линии электропередачи. Так, например, в электротехнике при расчете активной и реактивной мощностей наиболее часто активная мощность является полезной мощностью, передаваемой в нагрузку и является реальной (не мнимой) величиной. А в электронике при расчёте конденсаторов или расчёте самих линий передач активная мощность является паразитной мощностью, теряемой на разогрев конденсатора (или линии) и является мнимой величиной. Причём, деление на мнимые и немнимые величины производится только для удобства рассчётов. На самом деле, все физические величины конечно реальные.

 

 

Дополнительные вопросы

 

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т. д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными [6].

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

  1. Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
  2. Полная мощность S=P+iQ
  3. Диэлектрическая проницаемость e=e’+ie»
  4. Магнитная проницаемость m=m’+im»
  5. и др.

 

 

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

 


 

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример [5] реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

 


 

 

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

 


 

 


См. дополнительную литературу, например:

 

[1]. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

[2]. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

[3]. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

[4]. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

[5]. Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

[6]. Международная система единиц, СИ, см напр. ГОСТ 8.417-2002. ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИН

Преобразование энергии в электрической цепи. Мгновенная, активная, реактивная и полная мощности синусоидального тока.

(Лекция №7)

Передача энергии w по электрической цепи (например, по линии электропередачи),
рассеяние энергии, то есть переход электромагнитной энергии в тепловую, а также
и другие виды преобразования энергии характеризуются интенсивностью, с которой
протекает процесс, то есть тем, сколько энергии передается по линии в единицу
времени, сколько энергии рассеивается в единицу времени. Интенсивность передачи
или преобразования энергии называется мощностью р. Сказанному соответствует
математическое определение:


. (1)

Выражение для мгновенного значения мощности в электрических цепях имеет вид:


. (2)

Приняв начальную фазу напряжения за нуль, а сдвиг фаз между напряжением и током
за , получим:


. (3)

Итак, мгновенная мощность имеет
постоянную составляющую и гармоническую составляющую, угловая частота которой
в 2 раза больше угловой частоты напряжения и тока.

Когда мгновенная мощность отрицательна, а это имеет место (см. рис. 1), когда
u и i разных знаков, т.е. когда направления напряжения и тока в двухполюснике
противоположны, энергия возвращается из двухполюсника источнику питания.

Такой возврат энергии источнику происходит за счет того, что энергия периодически
запасается в магнитных и электрических полях соответственно индуктивных и емкостных
элементов, входящих в состав двухполюсника. Энергия, отдаваемая источником двухполюснику
в течение времени t равна .

Среднее за период значение мгновенной мощности называется активной мощностью .

Принимая во внимание, что , из (3) получим:


. (4)

Активная мощность, потребляемая пассивным двухполюсником, не может быть отрицательной
(иначе двухполюсник будет генерировать энергию), поэтому , т.е. на входе пассивного двухполюсника
. Случай Р=0, теоретически возможен для двухполюсника,
не имеющего активных сопротивлений, а содержащего только идеальные индуктивные
и емкостные элементы.

1. Резистор (идеальное активное сопротивление).

Здесь напряжение и ток (см. рис. 2) совпадают
по фазе , поэтому мощность всегда положительна, т.е. резистор
потребляет активную мощность

2. Катушка индуктивности (идеальная индуктивность)

При идеальной индуктивности ток отстает от напряжения по фазе на .
Поэтому в соответствии с (3) можно записать

.

Участок 1-2: энергия , запасаемая в магнитном поле катушки, нарастает.

Участок 2-3: энергия магнитного поля убывает, возвращаясь в источник.

3. Конденсатор (идеальная емкость)

Аналогичный характер имеют процессы и для идеальной емкости. Здесь . Поэтому из (3) вытекает, что
. Таким образом, в катушке индуктивности
и конденсаторе активная мощность не потребляется (Р=0), так как в них не происходит
необратимого преобразования энергии в другие виды энергии. Здесь происходит
только циркуляция энергии: электрическая энергия запасается в магнитном поле
катушки или электрическом поле конденсатора на протяжении четверти периода,
а на протяжении следующей четверти периода энергия вновь возвращается в сеть.
В силу этого катушку индуктивности и конденсатор называют реактивными элементами,
а их сопротивления ХL и ХС , в отличие от активного сопротивления
R резистора, – реактивными.

Интенсивность обмена энергии принято характеризовать наибольшим значением скорости
поступления энергии в магнитное поле катушки или электрическое поле конденсатора,
которое называется реактивной мощностью.

В общем случае выражение для реактивной мощности имеет вид:


(5)

Она положительна при отстающем токе (индуктивная нагрузка- ) и отрицательна при опережающем
токе (емкостная нагрузка- ). Единицу мощности в применении
к измерению реактивной мощности называют вольт-ампер реактивный (ВАр).

В частности для катушки индуктивности имеем:

, так как .

.

Из последнего видно, что реактивная мощность для идеальной катушки индуктивности
пропорциональна частоте и максимальному запасу энергии в катушке. Аналогично
можно получить для идеального конденсатора:

.

Полная мощность

Помимо понятий активной и реактивной мощностей в электротехнике широко используется
понятие полной мощности:


. (6)

Активная, реактивная и полная мощности связаны следующим соотношением:


. (7)

Отношение активной мощности к полной называют коэффициентом мощности.
Из приведенных выше соотношений видно, что коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига между
током и напряжением. Итак,


. (8)

Комплексная мощность

Активную, реактивную и полную мощности можно определить, пользуясь комплексными
изображениями напряжения и тока. Пусть , а . Тогда комплекс полной мощности:


, (9)

где — комплекс, сопряженный с комплексом
.

.

Комплексной мощности можно поставить в
соответствие треугольник мощностей (см. рис. 4). Рис. 4 соответствует (активно-индуктивная нагрузка),
для которого имеем:

Применение статических конденсаторов для повышения cos

Как уже указывалось, реактивная мощность циркулирует между источником и потребителем. Реактивный
ток, не совершая полезной работы, приводит к дополнительным потерям в силовом
оборудовании и, следовательно, к завышению его установленной мощности. В этой
связи понятно стремление к увеличению в силовых электрических цепях.

Следует указать, что подавляющее большинство потребителей (электродвигатели,
электрические печи, другие различные устройства и приборы) как нагрузка носит
активно-индуктивный характер.

Если параллельно такой
нагрузке (см. рис. 5), включить конденсатор
С, то общий ток , как видно из векторной диаграммы (рис. 6), приближается по фазе к напряжению, т.е. увеличивается, а общая величина
тока (а следовательно, потери) уменьшается при постоянстве активной мощности . На этом основано применение конденсаторов
для повышения .

Какую емкость С нужно взять, чтобы повысить коэффициент мощности от значения
до значения ?

Разложим на активную и реактивную составляющие. Ток через конденсатор
компенсирует часть реактивной составляющей тока
нагрузки :


; (10)


; (11)


. (12)

Из (11) и (12) с учетом (10) имеем

,

но , откуда необходимая для повышения
емкость:


. (13)

Баланс мощностей

Баланс мощностей является следствием закона сохранения энергии и может служить
критерием правильности расчета электрической цепи.

а) Постоянный ток

Для любой цепи постоянного тока выполняется соотношение:


(14)

Это уравнение представляет собой математическую форму записи баланса мощностей:
суммарная мощность, генерируемая источниками электрической энергии, равна суммарной
мощности, потребляемой в цепи.

Следует указать, что в левой части (14) слагаемые имеют знак “+”, поскольку
активная мощность рассеивается на резисторах. В правой части (14) сумма слагаемых
больше нуля, но отдельные члены здесь могут иметь знак “-”, что говорит о том,
что соответствующие источники работают в режиме потребителей энергии (например,
заряд аккумулятора).

б) Переменный ток.

Из закона сохранения энергии следует, что сумма всех отдаваемых активных мощностей
равна сумме всех потребляемых активных мощностей, т.е.


(15)

В ТОЭ доказывается (вследствие достаточной громоздкости вывода это доказательство
опустим), что баланс соблюдается и для реактивных мощностей:


 , (16)

где знак “+” относится к индуктивным элементам , “-” – к емкостным .

Умножив (16) на “j” и сложив полученный результат с (15), придем к аналитическому
выражению баланса мощностей в цепях синусоидального тока (без учета взаимной
индуктивности):

или

.

Литература

  1. Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил,
    С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
  2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические
    цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных
    специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

Контрольные вопросы и задачи

  1. Что такое активная мощность?
  2. Что такое реактивная мощность, с какими элементами она связана?
  3. Что такое полная мощность?
  4. Почему необходимо стремиться к повышению коэффициента мощности ?
  5. Критерием чего служит баланс мощностей?
  6. К источнику с напряжением подключена активно-индуктивная
    нагрузка, ток в которой . Определить активную, реактивную
    и полную мощности.
  7. Ответ: Р=250 Вт; Q=433 ВАр; S=500 ВА.

  8. В ветви, содержащей последовательно соединенные резистор R и катушку индуктивности
    L, ток I=2 A. Напряжение на зажимах ветви U=100 B, а потребляемая мощность
    Р=120 Вт. Определить сопротивления R и XL элементов ветви.
  9. Ответ: R=30 Ом; XL=40 Ом.

  10. Мощность, потребляемая цепью, состоящей из параллельно соединенных конденсатора
    и резистора, Р=90 Вт. Ток в неразветвленной части цепи I1=5 A, а в ветви с
    резистором I2=4 A. Определить сопротивления R и XC элементов цепи.
  11. Ответ: R=10 Ом; XС=7,5 Ом.

Полная, активная и реактивная мощность

Угол сдвига фаз напряжения и тока φ=0°

 В цепях переменного синусоидального тока, по причине постоянного изменения значения напряжения и тока,
мощность нельзя вычислить путем простого перемножения напряжения на ток. Поэтому, выделяют сразу три вида электрической мощности:
активную, реактивную и полную.
Активная мощность в цепях синусоидального тока
Единица измерения — ватт (обозначение: Вт; международное обозначение: W).


 где P — активная мощность, Вт;

  U — среднеквадратическое напряжение, В;

  I — среднеквадратический ток, А;

  φ — угол сдвига фаз напряжения и тока, град.

Активная мощность определяет ту часть электрической энергии, которая используется непосредственно на выполнение полезной работы.

Реактивная мощность в цепях синусоидального тока
Единица измерения — вольт-ампер реактивный (обозначение: вар; международное обозначение: var)


 где Q — реактивная мощность, вар;

  U — среднеквадратическое напряжение, В;

  I — среднеквадратический ток, А;

  φ — угол сдвига фаз напряжения и тока, град.

Реактивная мощность определяет ту часть электрической энергии, которая бесполезно расходуется в электрических сетях.

Полная мощность в цепях синусоидального тока
Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (обозначение: ВА; международное обозначение: VA)


 где S — полная мощность, ВА;

  P — активная мощность, Вт;

  Q — реактивная мощность, вар;

Полная мощность соответствует всей энергии, которая расходуется в электрических сетях.

Ниже приводится схема мониторинга работы мощных компрессоров с управлением на контроллерах Lic Control

Данная система постоянно производит измерение потребляемых компрессорами токов и электрической мощности. Также учитывается
соотношение активной и реактивной мощности.
На основании полученных данных и информации о давлении в главном ресивере осуществляется включение/выключение компрессоров
в соответствии с программой оптимизации расходов электроэнергии и равномерности загрузки компрессоров.

Текущая информация о давлении, включенных компрессорах, полной, активной и реактивной мощности через WEB интерфейс отображается
на компьютере в диспетчерской или любом другом компьютере, смартфоне или планшете, который подключен в одну сеть с контроллером.

Если вы не нашли ответ на свой вопрос, задайте его нам On-Line: здесь

Реактивная мощность

Реактивная мощность представляет собой часть полной мощности, которая не производит работы, но необходима для создания электромагнитных полей в сердечниках магнитопроводов. Ее величина определяется конструктивными особенностями двигателей (оборудования), их режимами работы и характеризуется коэффициентом мощности – PF. В отечественной практике показателем реактивной мощности является значение cos (φ) и требования к нему находится в пределах 0,75 — 0,85 для нормального режима работы асинхронных двигателей, самого распространенного вида электрических машин в современной промышленности. Режимы работы электрических сетей предприятий могут значительно отличаться от этих значений. В таких случаях соотношение активных и реактивных мощностей могут измениться в худшую сторону, т.е. потребление реактивной мощности от поставщиков электроэнергии может увеличиться. Это приводит к дополнительным потерям в проводниках, вследствие увеличения тока, отклонения напряжения сети от номинального значения. В результате таких изменений параметров сети ухудшаются режимы работы как технологического (основного), так и энергетического (вспомогательного) оборудования – трансформаторов подстанций, кабелей (ускоренное старение изоляции).

Представим себе асинхронный электромотор, который работает на холостом ходу, едва не входя в синхронизм. В этом случае обмотка возбуждения имеет максимальную реактивную мощность, так как в короткозамкнутых витках ротора (беличьей клетке) практически не наводятся вихревые токи. С точки зрения источника питания эта конструкция представляет собой огромную индуктивную катушку с сотнями метров провода. На неё подается напряжение, которое не в состоянии создать электрический ток в таком количестве проводов, он, в свою очередь, и должен производить работу. В результате напряжение есть, а тока почти нет. Но этому двигателю и не нужно много энергии он работает вхолостую, преодолевая только сопротивление подшипников и вязкость воздуха. В данном случае нет синхронного воздействия на потребителя тока и напряжения.

На рисунке 1 изображен треугольник мощностей. P – активная мощность, Q – реактивная мощность, S – полная мощность, φ – сдвиг фаз между током и напряжением. Из треугольника мощностей видно, что при компенсации реактивной мощности будет снижаться и полная мощность потребляемая из сети.

Рисунок 1.

Конденсаторная установка для компенсации реактивной мощности

Как осуществляется компенсация реактивной мощности. Параллельно индуктивной нагрузке устанавливается емкостная. Напряжение не в силах быстро протолкнуть электрический ток через сотни метров проводов в статоре мотора. Но ток не будет из-за этого отставать от напряжения, он будет в это время заполнять (заряжать) батарею конденсаторов, включенную параллельно с мотором. И источник энергии не почувствует препятствия для протекания тока. Ток и напряжение для источника энергии будут работать синфазно.

Поэтому для разгрузки электрических сетей промышленных предприятий необходима компенсация реактивной мощности, т. е. оборудование, потребляющее реактивную мощность, должно быть оснащено соответствующими установками. Подключение установок компенсации реактивной мощности (КРМ, УКРМ) должно осуществляться как можно ближе к оборудованию потребителей с целью уменьшения влияния реактивных токов на силовые линии связи (кабельные и воздушные). coscp = (//coscp.(5.43) О  излучается на единицу time. In факт, продукт u cosqp = = //?;Для этого 。 *. Р = / 2Р. (5.44)

Активная мощность физически излучается в виде тепла в сечении контура энергии и сопротивления R

Людмила Фирмаль

Активная мощность измеряется в Ваттах (Вт). * Предполагается, что целочисленный T-период находится в пределах 1 секунды. Реактивная мощность Q является произведением напряжения U участка цепи, знака угла φ между током / напряжением U и током/вдоль этого участка Г = УИ грех <Р•(5.45)

Реактивная мощность обычно измеряется в «недопустимом болте» — аббревиатуре var. $1пф > q > о, если 0, и Q < о’, если sinф < 0. Рассмотрим, что представляет собой физически реактивная мощность. Для этого возьмем участок цепи, в котором R, L и C соединены последовательно, проходя через ток i = / t sin w/.

  • Напишите формулу для мгновенного значения суммы энергии магнитного поля и электрического поля контура. МЗср отдается 2 раза от генератора в цепь и возвращается 2 раза. Другими словами, реактивная мощность характеризует обмен энергией между генератором и приемником. Полная (кажущаяся) мощность Ы =

    Она измеряется в Вольт амперах, а сокращенно Вася. Существует связь между P, Q, S Р2 + К2 = = 52.(5.48)) Это отношение может быть графически представлено в виде прямоугольного треугольника (рис. 112), степенного треугольника с 1 ногой, равной P, другой ногой, равной Q, и гипотенузы S. Рисунок 112 Значение 5

    Появляется на приборной панели источник электрической энергии переменного тока (генератор, трансформатор и др.).Если этот источник является потребителем, то cos <p = 1 (то есть он представляет собой чисто активный резистор).

    Смотрите также:

    Предмет электротехника тоэ

    Понятие о реактивных и активных мощностях и нагрузках

    Главная цель при передаче электроэнергии – повышение эффективности работы сетей. Следовательно, необходимо уменьшение потерь. Основной причиной потерь является реактивная мощность, компенсация которой значительно повышает качество электроэнергии.

    Батареи статических конденсаторов

    Реактивная мощность вызывает ненужный нагрев проводов, перегружаются электроподстанции. Трансформаторная мощность и кабельные сечения вынужденно подвергаются завышениям, сетевое напряжение снижается.

    Понятие о реактивной мощности

    Для выяснения, что же такое реактивная мощность, надо определить другие возможные виды мощности. При существовании в контуре активной нагрузки (резистора) происходит потребление исключительно активной мощности, полностью расходуемой на энергопреобразование. Значит, можно сформулировать, что такое активная мощность, – та, при которой ток совершает эффективную работу.

    На постоянном токе происходит потребление исключительно активной мощности, рассчитываемой соответственно формуле:

    P = U x I.

    Измеряется в ваттах (Вт).

    В электроцепях с переменным током при наличии активной и реактивной нагрузки мощностной показатель суммируется из двух составных частей: активной и реактивной мощности.

    Реактивная нагрузка бывает двух видов:

    1. Емкостная (конденсаторы). Характеризуется фазовым опережением тока по сравнению с напряжением;
    2. Индуктивная (катушки). Характеризуется фазовым отставанием тока по отношению к напряжению.

    Емкостная и индуктивная нагрузка

    Если рассмотреть контур с переменным током и подсоединенной активной нагрузкой (обогреватели, чайники, лампочки с накаливающейся спиралью), ток и напряжение будут синфазными, а полная мощность, взятая в определенную временную отсечку, вычисляется путем перемножения показателей напряжения и тока.

    Однако когда схема содержит реактивные компоненты, показатели напряжения и тока не будут синфазными, а будут различаться на определенную величину, определяемую углом сдвига «φ». Пользуясь простым языком, говорится, что реактивная нагрузка возвращает столько энергии в электроцепь, сколько потребляет. В результате получится, что для активной мощности потребления показатель будет нулевой. Одновременно по цепи протекает реактивный ток, не выполняющий никакую эффективную работу. Следовательно, потребляется реактивная мощность.

    Реактивная мощность – часть энергии, которая позволяет устанавливать электромагнитные поля, требуемые оборудованием переменного тока.

    Расчет реактивной мощности ведется по формуле:

    Q = U x I x sin φ.

    В качестве единицы измерения реактивной мощности служит ВАр (вольтампер реактивный).

    Выражение для активной мощности:

    P = U x I x cos φ.

    Треугольник мощностей

    Взаимосвязь активной, реактивной и полной мощности для синусоидального тока переменных значений представляется геометрически тремя сторонами прямоугольного треугольника, называемого треугольником мощностей. Электроцепи переменного тока потребляют две разновидности энергии: активную мощность и реактивную. Кроме того, значение активной мощности никогда не является отрицательным, тогда как для реактивной энергии возможна либо положительная величина (при индуктивной нагрузке), либо отрицательная (при емкостной нагрузке).

    Треугольник мощностей

    Важно! Из треугольника мощностей видно, что всегда полезно снизить реактивную составляющую, чтобы повысить эффективность системы.

    Полная мощность не находится как алгебраическая сумма активного и реактивного мощностного значения, это векторная сумма P и Q. Ее количественное значение вычисляется извлечением квадратного корня из суммы квадратов мощностных показателей: активного и реактивного. Измеряться полная мощность может в ВА (вольтампер) или производных от него: кВА, мВА.

    Чтобы была рассчитана полная мощность, необходимо знать разность фаз между синусоидальными значениям U и I.

    Коэффициент мощности

    Пользуясь геометрически представленной векторной картиной, можно найти отношение сторон треугольника, соответствующих полезной и полной мощности, что будет равно косинусу фи или мощностному коэффициенту:

    cos φ = P/S.

    Данный коэффициент находит эффективность работы сети.

    Количество потребляемых ватт – то же самое, что и количество потребляемых вольтампер при мощностном коэффициенте, равном 1 или 100%.

    Важно! Полная мощность тем ближе к показателю активной, чем больше cos φ, или чем меньше угол сдвига синусоидальных величин тока и напряжения.

    Если, к примеру, имеется катушка, для которой:

    • Р = 80 Вт;
    • Q = 130 ВАр;
    • тогда S = 152,6 BA как среднеквадратичный показатель;
    • cos φ = P/S = 0,52 или 52%

    Можно сказать, что катушка требует 130 ВАр полной мощности для выполнения полезной работы 80 Вт.

    Коррекция cos φ

    Для коррекции cos φ применяется тот факт, что при емкостной и индуктивной нагрузке вектора реактивной энергии располагаются в противофазе. Так как большинство нагрузок является индуктивными, подключив емкость, можно добиться увеличения cos φ.

    Принцип компенсации реактивной мощности

    Главные потребители реактивной энергии:

    1. Трансформаторы. Представляют собой обмотки, имеющие индуктивную связь и посредством магнитных полей преобразуюшие токи и напряжения. Эти аппараты являются основным элементом электросетей, передающих электроэнергию. Особенно увеличиваются потери при работе на холостом ходу и при низкой нагрузке. Широко используются трансформаторы в производстве и в быту;
    2. Индукционные печи, в которых расплавляются металлы путем создания в них вихревых токов;
    3. Асинхронные двигатели. Крупнейший потребитель реактивной энергии. Вращающий момент в них создается посредством переменного магнитного поля статора;
    4. Преобразователи электроэнергии, такие как силовые выпрямители, используемые для питания контактной сети железнодорожного транспорта и другие.

    Конденсаторные батареи подсоединяются на электроподстанциях для того, чтобы контролировать напряжение в пределах установленных уровней. Нагрузка меняется в течение дня с утренними и вечерними пиками, а также на протяжении недели, снижаясь в выходные, что изменяет показатели напряжения. Подключением и отключением конденсаторов варьируется его уровень. Это делается от руки и с помощью автоматики.

    Как и где измеряют cos φ

    Реактивная мощность проверяется по изменению cos φ специальным прибором – фазометром. Его шкала проградуирована в количественных значениях cos φ от нуля до единицы в индуктивном и емкостном секторе. Полностью скомпенсировать негативное влияние индуктивности не удастся, но возможно приближение к желаемому показателю – 0,95 в индуктивной зоне.

    Фазометр

    Фазометры применяются при работе с установками, способными повлиять на режим работы электросети через регулирование cos φ.

    1. Так как при финансовых расчетах за потребленную энергию учитывается и ее реактивная составляющая, то на производствах устанавливаются автоматические компенсаторы на конденсаторах, емкость которых может меняться. В сетях, как правило, используются статические конденсаторы;
    2. При регулировании cos φ у синхронных генераторов путем изменения возбуждающего тока необходимо его отслеживать визуально в ручных рабочих режимах;
    3. Синхронные компенсаторы, представляющие собой синхронные двигатели, работающие без нагрузки, в режиме перевозбуждения выдают в сеть энергию, которая компенсирует индуктивную составляющую. Для регулирования возбуждающего тока наблюдают за показаниями cos φ по фазометру.

    Синхронный компенсатор

    Коррекция коэффициента мощности – одна из эффективнейших инвестиций для сокращения затрат на электроэнергию. Одновременно улучшается качество получаемой энергии.

    Видео

    Оцените статью:

    Активная мощность, Реактивная мощность, Комплексная мощность и Полная мощность

    Сегодня большинство электрических нагрузок работают от сети переменного тока. Каждая электрическая нагрузка обладает определенным сопротивлением. Некоторые нагрузки, помимо сопротивления, обладают емкостью или индуктивностью. Общий импеданс, обеспечиваемый нагрузкой току, определяет, сколько активной и реактивной мощности она будет потреблять. Понятия активной мощности, реактивной мощности и полной мощности могут быть немного сложными для понимания. Приведенный ниже контент может помочь вам понять их.

    Схема потока мощности

    Активная мощность или активная мощность

    Активная мощность — это фактическая мощность, рассеиваемая или потребляемая электрической нагрузкой. Это зависит от полного сопротивления нагрузки. Активная мощность также известна как Истинная мощность и Реальная мощность . Измеряется в ваттах. Активная мощность обозначается буквой P.

    .

    Активная мощность не вызывает сдвига фаз между током и напряжением. Следовательно, ток и напряжение всегда в фазе для резистивной нагрузки.

    Реактивная мощность

    Реактивная мощность может быть определена как мнимая мощность в емкостной или индуктивной нагрузке. Оно измеряется в ВАР (реактивное сопротивление вольт-ампер) и обозначается буквой Q.

    Реактивная мощность может немного сложно понять. Это происходит в системе, когда напряжение и ток в цепи переменного тока не совпадают по фазе. Пассивные устройства, такие как конденсаторы и катушки индуктивности, фактически не рассеивают мощность, а, в свою очередь, хранят ее в виде электрических зарядов или магнитного поля.Эту накопленную энергию можно будет восстановить в устройствах позже. Следовательно, это форма энергии, которая не теряется и не приобретается, но не влияет на производительность системы. Несмотря на то, что емкостные и индуктивные нагрузки не рассеивают мощность, это вызывает нежелательные провалы напряжения и протекание тока в системе.

    Скорость, с которой активная мощность и реактивная мощность
    потребляемая нагрузкой определяется коэффициентом мощности нагрузки.

    Комплексная и полная мощность

    Комплексная мощность — это комплексная сумма активной и реактивной мощностей. Полная мощность — абсолютное значение комплексной мощности. Это расчетное значение мощности, не зависящее от типа нагрузки. Измеряется в ВА (вольт-ампер) . Полная мощность обозначается буквой S. Она аналогична мощности в цепи постоянного тока, т.е. арифметическому произведению напряжения и тока.

    Расчет активной, реактивной, полной и комплексной мощности.

    Рассмотрим простую схему с сопротивлением R,
    Реактивное сопротивление X и импеданс Z.Пусть V — приложенное напряжение, а I — ток.
    расход в контуре.

    Активная мощность или Реальная мощность или Истинная мощность полностью зависит от сопротивления цепи в чисто резистивной нагрузке. Следовательно, активную мощность можно выразить следующим образом.

    Активная мощность, P = (Ток) 2 x Сопротивление = I 2 R

    Если цепь является чисто реактивной (сопротивление = 0), активная мощность должна быть равна нулю. Реактивную мощность в чисто реактивной цепи можно рассчитать по следующей формуле:

    Реактивная мощность, Q = (ток) 2 x Реактивное сопротивление = I 2 X

    В чисто реактивной цепи ток опережает напряжение или отстает от него в зависимости от типа реактивного сопротивления (индуктивного или емкостного). В цепи переменного тока, имеющей как резистивные, так и реактивные компоненты, потребляемая мощность может быть рассчитана по следующей формуле:

    Треугольник силы

    Активная мощность, P = VI.Cos Φ

    Реактивная мощность, Q = VI.Sin Φ

    Комплексная мощность S = VI.CosΦ + j.VI.SinΦ

    Полная мощность, | S | = VI = I 2 Z

    Где Z — полное сопротивление, обеспечиваемое схемой протеканию тока, а Φ — фазовый сдвиг между током и напряжением.

    Активная, реактивная и полная мощность | Самое простое объяснение


    Знание активной, реактивной и полной мощности необходимо для инженера-электрика.Но в большинстве случаев все эти силы запутываются. И, следовательно, если вы хотите получить кристально ясное объяснение активной, реактивной и полной мощности, я бы порекомендовал вам посмотреть это руководство.

    В этом руководстве мы узнаем о
    1. Мгновенная мощность
    2. Активная мощность
    3. Реактивная мощность
    4. Различие между активной и реактивной мощностью
    5. Полная мощность
    6. Коэффициент мощности

    В конце этого руководства мы также получим информацию о коэффициенте мощности, поэтому убедитесь, что вы дочитали до конца.Прежде чем мы начнем с объяснения, обратите внимание, что концепция активной, реактивной и полной мощности применима только для систем переменного тока . Понятие активной, реактивной и полной мощности не применимо для систем постоянного тока.
    Чтобы понять, что такое активная, реактивная и полная мощность, мы сначала должны знать, что такое мгновенная мощность.


    Мгновенная мощность

    Чтобы понять мгновенную мощность, рассмотрим следующий пример. Резистивная нагрузка подключена к источнику переменного тока 230 В.

    Теперь предположим, что я хочу вычислить мощность в момент «t», и для этого мне нужно умножить напряжение и ток в момент «t». Это даст нам мощность в конкретный момент «t». Эта мощность называется мгновенной мощностью . Почему мгновенно? Потому что мы измерили его в конкретный момент.

    Эта мгновенная мощность может быть положительной или отрицательной. Теперь вы можете спросить, что такое положительная сила или отрицательная сила? Итак, давайте разберемся с концепцией положительной силы и отрицательной силы.

    Положительная мощность

    Мощность называется положительной мощностью, когда она течет от источника к нагрузке. В нашем примере, приведенном выше, мощность положительна, если она течет от источника 230 В переменного тока к нагрузке.

    Отрицательная мощность

    Когда сила перетекает от господина к источнику, эта сила называется отрицательной силой. В приведенном выше примере мощность отрицательная, если она течет от нагрузки к источнику питания 230 В переменного тока.

    Теперь вопрос в том, как может передаваться мощность от нагрузки к источнику? И в каком случае это происходит? Мы увидим это через несколько минут.

    Перейти к содержанию


    Активная мощность (P)

    Чтобы понять активную мощность, снова рассмотрим схему, показанную ниже. В приведенной ниже схеме мы подключили источник питания 230 В переменного тока к чисто резистивной нагрузке.

    Как известно, в чисто резистивной схеме напряжение и ток совпадают по фазе. В фазе означает, что

    • напряжение и ток одновременно достигают своего положительного пика
    • Они одновременно становятся нулевыми
    • Также они достигают своего отрицательного пика в одно и то же время.

    Если вы изобразите кривую напряжения и тока резистивной цепи, она будет выглядеть следующим образом.

    Чтобы вычислить мощность в этой цепи, вы можете в любой момент умножить напряжение и ток, и вы обнаружите, что результирующая мощность — это только положительная мощность.

    И такая мощность, которая всегда остается положительной, называется активной мощностью.

    Характеристики активной мощности

    1. Всегда положительный
    2. Не меняет своего направления
    3. Поток мощности всегда от источника к нагрузке
    4. Обозначается буквой «P» и измеряется в Вт

    Перейти к содержанию


    Реактивная мощность (Q)

    Чтобы понять, что такое реактивная мощность, в нашем примере мы заменим резистивную нагрузку чисто емкостной нагрузкой, как показано на рисунке ниже.

    Если вы нарисуете форму напряжения и тока для этой схемы, она будет выглядеть следующим образом.

    Как видите, ток имеет преимущество перед напряжением. Или просто ток опережает напряжение. Это означает, что напряжение и ток в этой цепи не совпадают по фазе. Не в фазе означает,

    • Напряжение и ток не достигают своего положительного пика одновременно.
    • Они не достигают нулевого значения одновременно.
    • . И они также не достигают своего отрицательного пика одновременно.

    Итак, если вы рассчитываете мощность в момент, показанный на рисунке ниже, вы получите положительную мощность, потому что и напряжение, и ток положительны.

    Если вы рассчитываете мощность в момент, показанный ниже, вы получите отрицательную мощность, потому что напряжение положительно, а ток отрицателен. Отрицательное умножение на положительное — Отрицательное .

    На что указывает эта отрицательная сила? Это говорит нам о том, что мощность течет от нагрузки к источнику.
    Если вы продолжите вычислять мощность в цепи, форма волны будет продолжаться.

    Эта мощность движется вперед и возвращается назад, как маятник, не выполняя никакой полезной работы в системе. И этот вид мощности называется реактивной мощностью.

    Конденсатор, катушка индуктивности и любое устройство без лайнера могут вводить / поглощать реактивную мощность в систему.

    Почему мощность течет от нагрузки к источнику?

    Когда питание положительное, конденсатор заряжается или накапливает в нем энергию.Когда мощность становится отрицательной, конденсатор разряжается или высвобождает накопленную энергию. И это причина того, почему мощность перетекает от нагрузки к источнику.

    Свойства реактивной мощности

    1. Эта мощность может быть как положительной, так и отрицательной.
    2. Это только сила, которая движется вперед и назад, не выполняя никакой полезной работы.
    3. Обозначается буквой «Q» и измеряется в ВАР (вольт-ампер, реактивный).
    4. Конденсатор, катушка индуктивности и любое устройство без облицовки может вводить / поглощать реактивную мощность в систему

    Различие между активной и реактивной мощностью

    1. Мы не можем преобразовать активную мощность в реактивную, а реактивную мощность в активную.
    2. Активная мощность — это отдельная величина, а реактивная мощность — это отдельная величина.
    3. Обе силы ложатся бременем на ЛЭП.
    4. Активная мощность производит тепло, механическую энергию, свет и т. Д.
    5. Реактивная мощность представляет собой только мощность, которая колеблется вперед и назад.

    Вы также можете посмотреть подробное руководство по разнице между активной и реактивной мощностью.

    Перейти к содержимому.


    Полная мощность (S)

    В системе у вас будут все типы нагрузок одновременно.У вас может быть резистивная нагрузка, вы также можете иметь индуктивную нагрузку или емкостную нагрузку или, возможно, комбинацию всех типов нагрузок. Рассмотрим приведенный ниже пример, в котором резистивная нагрузка и индуктивная нагрузка подключены к одному источнику.

    Резистивная нагрузка потребляет активную мощность, а индуктивная нагрузка — реактивную мощность. Теперь мы не можем сказать, что схема потребляет активную мощность или реактивную мощность, потому что она потребляет обе мощности. Следовательно, нам нужно другое название для комбинации активной и реактивной мощности.Итак, такое сочетание обеих мощностей называется кажущейся мощностью.

    Комбинация активной и реактивной мощности называется полной мощностью .

    Мы можем рассчитать полную мощность по,

    Полная мощность обозначается буквой « S » и измеряется в ВА / кВА / МВА. Трансформаторы указаны в ВА / кВА / МВА.

    Перейти к содержимому.


    Коэффициент мощности

    Коэффициент мощности очень тесно связан с активной, реактивной и полной мощностью, и поэтому я кратко изложу его здесь.Если вы хотите подробно узнать о коэффициенте мощности, у меня есть отдельный плейлист, который вы можете посмотреть здесь.

    Если вы попросите любого инженера-электрика определить коэффициент мощности, он / она ответит: «Коэффициент мощности — это угол между напряжением и током». Это может быть верное определение, но это неправильный способ определения коэффициента мощности.
    Правильное определение коэффициента мощности:

    «Отношение активной мощности к полной мощности называется коэффициентом мощности».

    Когда кто-то говорит, что коэффициент мощности системы равен 0.8, что это значит? Это просто означает, что при 100% мощности 80% — это активная мощность, а 20% — реактивная мощность.

    Коэффициент мощности показывает, сколько активной мощности потребляет система / оборудование.

    Перейти к содержимому.

    Что такое активная, реактивная и полная мощность?

    Мощность, потребляемая нагрузкой для выполнения работы, называется истинной мощностью, или активной мощностью, или реальной мощностью. Когда электрическая энергия подается на нагрузку, электрическая энергия преобразуется в другие формы энергии, такие как тепловая, механическая или химическая.Таким образом, мощность, фактически потребляемая электрической нагрузкой, называется активной мощностью. Нагреватель на 220 В, 400 Вт потребляет 400 Вт, когда на его резистивный элемент подается 220 В. Мощность 400 Вт, потребляемая нагревателем, является реальной мощностью или активной мощностью. Активная мощность измеряется в киловаттах (кВт) или МВт.

    Для расчета активной мощности рассчитывается ток, протекающий синхронно с приложенным напряжением.

    Произведение напряжения и тока по фазе с напряжением дает реальную мощность или активную мощность.

    Реактивная мощность

    Мощность, которая течет от источника к нагрузке и от нагрузки к источнику, называется реактивной энергией. Реактивная энергия течет в обоих направлениях. Реактивная мощность измеряется в киловольт-амперах, реактивная (кВАр) или мвар.

    Индуктивная нагрузка вызывает реактивное сопротивление току, и, следовательно, ток отстает от приложенного напряжения. Емкостная нагрузка вызывает реактивное сопротивление приложенному напряжению, и, таким образом, ток опережает приложенное напряжение. Сдвиг фаз между напряжением и током всегда существует, если нагрузка емкостного или реактивного типа.

    Импеданс, создаваемый емкостной и индуктивной нагрузкой, вызывает перетекание мощности назад и вперед от источника к нагрузке и от нагрузки к источнику. В индуктивной цепи с малым током ток отстает от напряжения на 90 электрических градусов. В чисто емкостной цепи ток опережает напряжение на 90 электрических градусов.

    Активная мощность в случае чисто индуктивной и емкостной цепи VICosΦ = VI Cos90 = 0. Реактивная мощность в случае чисто индуктивной и емкостной цепи VISinΦ = VI Sin90 = VI.

    Если нагрузка не является ни резистивной, ни чисто реактивной, ток, потребляемый нагрузкой, имеет две составляющие тока.

    Активная составляющая тока:

    Ток, который находится в фазе с приложенным напряжением, называется активной составляющей тока. Активная или реальная потребляемая мощность нагрузки зависит от активной составляющей тока цепи.

    Реактивная составляющая тока:

    Ток, который на 90 градусов не совпадает по фазе с приложенным напряжением, называется реактивной составляющей тока или током без мощности. Реактивная составляющая тока вносит вклад в реактивную мощность.

    Нагрузка, потребляет ли активный или реактивный ток, общий ток системы будет увеличиваться. Следовательно, мощность электрической системы выражается в полной мощности, кВА или МВА. Система должна обрабатывать как активный, так и реактивный ток, поэтому система разработана с учетом полной мощности.

    Пусть электрическая индуктивная нагрузка потребляет ток I и сдвиг фаз между напряжением и током равен Φ.

    Активную, реактивную и полную мощность, потребляемую индуктивной нагрузкой, можно рассчитать следующим образом.

    Активная составляющая тока в фазе с напряжением — это ICosΦ, а реактивная составляющая тока, составляющая противофазу с напряжением, — ISinΦ.

    Активная мощность однофазной нагрузки

    Активная мощность (P)

    = Напряжение x Ток в фазе с напряжением

    = V x ICosΦ

    = V I CosΦ

    Активная мощность трехфазной нагрузки

    Активная мощность (P)

    = Напряжение x Ток в фазе с напряжением

    = √3 Vx ICosΦ

    = √3 В I CosΦ

    Реактивная мощность однофазной нагрузки

    Реактивная мощность (Q)

    Q = Напряжение x Ток не в фазе с напряжением

    = V x ISinΦ

    = V I Sin Φ

    Реактивная мощность трехфазной нагрузки

    Реактивная мощность (Q)

    Q = Напряжение x Ток не в фазе с напряжением

    = √3V x ISinΦ

    = √3 В I SinΦ

    Полная мощность — это векторная сумма активной и реактивной мощности.

    Для однофазной системы питания полная мощность потребляемого кулачка может быть выражена следующим математическим выражением.

    Для трехфазной нагрузки полная мощность составляет;

    Определение реактивной мощности — Руководство по электрическому монтажу

    Для большинства электрических нагрузок, таких как двигатели, ток I отстает от напряжения V на угол φ.

    Если токи и напряжения являются идеально синусоидальными сигналами , для представления может использоваться векторная диаграмма.

    На этой векторной диаграмме вектор тока можно разделить на две составляющие: одна в фазе с вектором напряжения (компонент I a ), вторая в квадратуре (отставание на 90 градусов) с вектором напряжения (составляющая I r ). См. Рис. L1.

    I a называется активной составляющей тока.

    I r называется реактивной составляющей тока.

    Рис. L1 — Векторная диаграмма токов

    Предыдущая диаграмма, составленная для токов, также применима к мощности путем умножения каждого тока на общее напряжение V. См. Рис. L2.

    Таким образом, мы определяем:

    • Полная мощность : S = V x I (кВА)
    • Активная мощность : P = V x Ia (кВт)
    • Реактивная мощность : Q = V x Ir (квар)

    Рис. L2 — Векторная диаграмма мощности

    На этой диаграмме мы видим, что:

    • Коэффициент мощности : P / S = cos φ

    Эта формула применима для синусоидального напряжения и тока. Вот почему коэффициент мощности затем обозначается как «Коэффициент мощности смещения» .{2}}

    Коэффициент мощности, близкий к единице, означает, что полная мощность S минимальна. Это означает, что мощность электрического оборудования минимальна для передачи данной активной мощности P на нагрузку. Тогда реактивная мощность мала по сравнению с активной.
    мощность.

    Низкое значение коэффициента мощности указывает на противоположное состояние.

    Полезные формулы (для сбалансированных и почти сбалансированных нагрузок в 4-проводных системах):

    • Активная мощность P (в кВт)
      • Однофазный (1 фаза и нейтраль): P = V. I.cos φ
      • Однофазный (между фазами): P = U.I.cos φ
      • Трехфазный (3 провода или 3 провода + нейтраль): P = √3.U.I.cos φ
    • Реактивная мощность Q (в квар)
      • Однофазный (1 фаза и нейтраль): Q = V.I.sin φ
      • Однофазный (между фазами): Q = U.I.sin φ
      • Трехфазный (3 провода или 3 провода + нейтраль): Q = √3.U.I.sin φ
    • Полная мощность S (в кВА)
      • Однофазный (1 фаза и нейтраль): S = V.Я
      • Однофазный (между фазами): S = U.I
      • Трехфазный (3 провода или 3 провода + нейтраль): S = √3.U.I

    где:

    В = Напряжение между фазой и нейтралью
    U = Напряжение между фазами
    I = Линейный ток
    φ = Фазовый угол между векторами V и I.

    Пример расчета мощности (см.

    рис. L3)

    Рис. L3 — Пример расчета активной и реактивной мощности

    Тип цепи Полная мощность S (кВА) Активная мощность P (кВт) Реактивная мощность Q (квар)
    Однофазный (фаза и нейтраль) S = VI P = VI cos φ Q = VI sin φ
    Однофазный (между фазами) S = UI P = UI cos φ Q = UI sin φ
    Пример: нагрузка 5 кВт, cos φ = 0. 5 10 кВА 5 кВт 8,7 квар
    Трехфазное 3-проводное или 3-проводное + нейтраль S = 3 {\ displaystyle {\ sqrt {3}}} пользовательского интерфейса P = 3 {\ displaystyle {\ sqrt {3}}} UI cos φ Q = 3 {\ displaystyle {\ sqrt {3}}} грех пользовательского интерфейса φ
    Пример Двигатель Pn = 51 кВт 65 кВА 56 кВт 33 квар
    cos φ = 0,86
    ρ = 0.91 (КПД двигателя)

    Расчеты для трехфазного примера, приведенного выше, следующие:

    Pn = поставленная мощность на валу = 51 кВт

    P = потребляемая активная мощность

    P = Pnρ = 510,91 = 56 кВт {\ displaystyle P = {\ frac {Pn} {\ rho}} = {\ frac {51} {0.91}} = 56 \, кВт}

    S = полная мощность

    S = Pcosφ = 560,86 = 65 кВА {\ displaystyle S = {\ frac {P} {cos \ varphi}} = {\ frac {56} {0. 86}} = 65 \, кВА}

    Таким образом, при обращении к рис. L16 или использовании карманного калькулятора значение tan φ, соответствующее cos φ, равному 0.{2}}} = 33 \, квар}

    Рис. L4 — Расчетная диаграмма мощности

    Активная, реактивная и полная мощность

    Активная мощность:

    Активная мощность — это реальная мощность, потребляемая в электрической цепи. Это полезная мощность, которая может быть преобразована в другую форму энергии, такую ​​как тепловая энергия в нагревателе, световая энергия в лампочке и т. Д. Она также известна как истинная или реальная мощность и измеряется в ваттах, кВт (киловаттах) или МВт (1 Мега Вт = 10 6 Вт).

    Значение:

    Требуется для выполнения разного рода полезной работы.Для работы любого устройства или нагрузки требуется активная мощность, например, телевизор, двигатель, холодильник и т. Д.

    Реактивная мощность:

    Реактивная мощность не выполняет никакой реальной работы. Здесь настоящая работа означает, что эту мощность нельзя использовать для обогрева, освещения или других полезных целей. Он только пульсирует вперед и назад по контуру. Оно измеряется в кВАр (реактивное напряжение в киловольтах) или в мВАр (реактивное мегавольтное напряжение).

    Значение:

    Хотя реактивная мощность не выполняет никакой полезной работы, она все же необходима для удовлетворительной работы электрической машины.Требуется создать магнитное поле в воздушном зазоре машины, без которого активная мощность не может генерироваться генератором и потребляться двигателем.

    Полная мощность:

    Полная мощность — это вольт-ампер электрического прибора или машины. Если на машину подается напряжение V (среднеквадратичное значение), а через машину протекает ток I (среднеквадратичное значение), то это умножение среднеквадратичного значения напряжения и тока, т. Е. VI. Он измеряется в кВА или МВА.

    Полная мощность, S = VI

    Значение:

    Потери в электрической машине зависят только от напряжения и тока. Это не зависит от коэффициента мощности. Таким образом, полная мощность дает представление о потерях в машине.

    Расчет активной и реактивной мощности:

    Электрическая нагрузка может быть резистивной, индуктивной, емкостной или их комбинациями. Природа тока, протекающего через эти нагрузки при подключении к источнику напряжения, следующая:

    • Чисто резистивная нагрузка принимает ток в фазе с приложенным напряжением.
    • Чисто индуктивная нагрузка принимает ток, отстающий от приложенного напряжения на 90 градусов.
    • Чисто емкостная нагрузка принимает ток, опережающий приложенное напряжение на 90 градусов.

    Таким образом, угол между напряжением и током для чисто резистивных, индуктивных и емкостных нагрузок составляет 0º, 90º и 90º градусов соответственно. Но когда нагрузка состоит из индуктивности и сопротивления, ток I через нагрузку будет отставать от напряжения V на некоторый угол Ø, как показано ниже.

    Этот ток I теперь можно разделить на две составляющие:

    • По напряжению i.е. IcosØ
    • Перпендикулярно напряжению, т.е. Isin Ø

    Активный ток:

    Составляющая тока нагрузки вдоль напряжения называется активным током. Нагрузка потребляет активную мощность из-за этой составляющей тока. Следовательно, истинная или реальная мощность задается как

    .

    Реальная мощность = напряжение x (активный ток)

    = VIcos Ø

    Реактивный ток:

    Составляющая тока нагрузки, перпендикулярная напряжению, называется реактивным током.Реактивная мощность в цепи возникает из-за этой составляющей тока. Следовательно,

    Реактивная мощность, Q = напряжение x (реактивный ток)

    = Висин Ø

    Активная / активная мощность Реактивная мощность Полная мощность
    VIcos Ø Висин Ø VI

    Почему сопротивление потребляет только реальную мощность?

    Как обсуждалось ранее в этом посте, угол Ø для чистого сопротивления составляет 0 °, а для катушки индуктивности и конденсатора — 90 °. Это означает, что чистое сопротивление будет потреблять только активную мощность, поскольку VIcos0 = VI, и не будет реактивной мощности, поскольку VIsin0 = 0.

    Почему индуктор и конденсатор не потребляют реальной энергии?

    Чистая катушка индуктивности и конденсатор потребляет только реактивную мощность, как VIsin90 = VI, и не активную мощность, как VIcos90 = 0. Это также можно понять по-другому. Какая бы мощность ни была получена от источника в одном полупериоде этими элементами схемы, такое же количество энергии возвращается к источнику в следующем полупериоде.Следовательно, средняя потребляемая мощность за полный цикл равна нулю. Следовательно, истинная мощность не потребляется.

    Активная, реактивная и полная мощность

    В этом блоге мы разберемся с концепцией активной, реактивной и полной мощности. Мы также изучим мгновенную мощность. Мы также увидим, как активная, реактивная и полная мощность связаны друг с другом, что объясняется треугольником мощности. Итак, в конце этого блога мы рассмотрим Треугольник власти. Следовательно, в этом блоге есть о чем рассказать.Итак, начнем.

    Как инженер-электрик, очень важно знать активную, реактивную и полную мощность, потому что эта тема является одним из строительных блоков энергосистемы.

    Активная, реактивная и полная мощность проявляется только в случае цепей переменного тока, а не в случае цепей постоянного тока, потому что все мы знаем, что формы сигналов напряжения и тока синусоидальны в случае цепей переменного тока.

    Вот почему мы изучаем активную, реактивную и полную мощность в цепях переменного тока только не в цепях постоянного тока.В цепях постоянного тока мы изучаем мощность постоянного тока.

    Прежде чем изучать активную, реактивную и полную мощность, мы должны знать, «что такое мгновенная мощность?»

    МГНОВЕННАЯ СИЛА

    Мощность, которая измеряется в конкретный момент времени, известна как мгновенная мощность.

    (ИЛИ)

    Умножение напряжения и тока в определенный момент времени известно как мгновенной мощности.

    Чтобы понять концепцию мгновенной мощности, давайте рассмотрим форму волны некоторой цепи, показанной на схеме ниже.

    В момент t 1

    P 1 = V 1 (+ ve) * I 1 (-ve) = -ve

    Мгновенная мощность P 1 в момент t 1 отрицательна.

    В момент t 2

    P 2 = V 2 (+ ve) * I 2 (+ ve) = + ve

    Мгновенная мощность P 2 в момент t 2 положительна.

    Из приведенного выше примера мы можем сказать, что

    • Мгновенная мощность может быть положительной и отрицательной.

    Что такое положительная сила и отрицательная сила?

    Положительная мощность

    Когда мощность течет от источника к нагрузке в цепи, мощность называется Положительная мощность.

    Отрицательная мощность

    В некоторых ситуациях мощность может течь от нагрузки к источнику.В этом случае мощность известна как отрицательная мощность.

    • Отрицательная мощность индуцируется в цепи в случае индуктивной нагрузки, емкостной нагрузки и при наличии некоторых нелинейных устройств, таких как выпрямительный мост.

    АКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ

    Чтобы понять концепцию активной мощности, давайте рассмотрим пример чисто резистивной цепи.

    На принципиальной схеме чисто резистивная нагрузка питается от источника переменного тока с напряжением В и током в цепи I.

    В случае чисто резистивной нагрузки напряжение и ток остаются в одной фазе, как показано на векторной диаграмме. Это означает, что формы сигнала как напряжения, так и тока достигают своего положительного и отрицательного пика одновременно, и обе формы сигнала пересекают нулевое значение в один и тот же момент времени, и это можно проверить на формах сигналов, приведенных ниже.

    Теперь мы увидим полярность мгновенной мощности в разные моменты времени.

    В момент t 1

    P 1 = V 1 (+ ve) * I 1 (+ ve) = + ve

    В момент t 2

    P 2 = V 2 (-ve) * I 2 (-ve) = + ve

    Следовательно, в случае чисто резистивной нагрузки мощность всегда положительна в каждый момент времени, что означает, что мощность всегда течет от источника к нагрузке.Этот тип мощности известен как активная мощность .

    Свойства активной мощности

    • Активная мощность всегда положительная.
    • Активная мощность не меняет своего направления, как вы можете видеть на осциллограмме.
    • Всегда перетекает от источника к загрузке.
    • Активная мощность всегда отвечает за полезную работу, например: свет, звук, движение и т. Д.
    • Она обозначается буквой «P» и измеряется в «Вт».{\ circ}} \)
    • \ (\ Rightarrow P = VI \ quad Watts \) ​​

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ

Мы поймем концепцию реактивной мощности с помощью чисто индуктивной цепи.

На принципиальной схеме чисто индуктивная нагрузка питается от источника переменного тока с напряжением В и током в цепи I.

В случае чисто индуктивной нагрузки ток отстает от напряжения питания на 90 o , как показано на векторной диаграмме.

Это означает, что форма волны тока достигает своего положительного пика, отрицательного пика и пересекает нулевое значение 90 o после формы волны напряжения. Ниже приведены кривые напряжения, тока и мощности для чисто индуктивной нагрузки.

Теперь мы увидим полярность мгновенной мощности в разные моменты времени.

В момент t 1

P 1 = V 1 (+ ve) * I 1 (-ve) = -ve

В момент t 2

P 2 = V 2 (-ve) * I 2 (-ve) = + ve

Следовательно, в случае чисто индуктивной нагрузки мощность бывает положительной и отрицательной. Это означает, что мощность движется вперед и назад между источником и нагрузкой точно так же, как маятник, не выполняя никакой полезной работы в системе. Этот тип мощности известен как реактивная мощность .

Теперь посмотрим, что происходит в случае чисто емкостной нагрузки .

В случае чисто емкостной нагрузки, ток опережает напряжение на 90 o , что означает, что форма волны тока достигнет своего положительного пика, отрицательного пика и нулевого значения 90 o перед формой волны напряжения.Векторная диаграмма и формы сигналов для чисто емкостной нагрузки приведены ниже.

На осциллограмме мощности видно, что мощность также является положительной и отрицательной, что означает, что мощность колеблется между источником и нагрузкой, не выполняя никакой полезной работы. Этот тип мощности известен как реактивная мощность .

Если мы внимательно понаблюдаем за формами колебаний мощности как для чисто индуктивной, так и для чисто емкостной нагрузки, мы обнаружим, что величина положительной и отрицательной мощности абсолютно одинакова.

Следовательно, средняя мощность в случае чисто индуктивной нагрузки и чисто емкостной нагрузки равна нулю.

Почему мощность течет назад и вперед в случае индуктивных и емкостных нагрузок?

Во время положительного полупериода, когда мощность положительная, то есть мощность течет от источника к нагрузке, конденсатор сохраняет энергию в виде электрического поля.

Во время отрицательного полупериода электрическое поле конденсатора коллапсирует, и вся энергия, накопленная в конденсаторе, отправляется обратно в источник, и мощность начинает течь от нагрузки к источнику.Следовательно, мы получаем отрицательную мощность.

Аналогичным образом, в случае индуктивной нагрузки, во время положительного полупериода, когда мощность положительная, т.е. мощность течет от источника к нагрузке, индуктор накапливает энергию в форме магнитного поля.

Во время отрицательного полупериода магнитное поле индуктора схлопывается, и вся энергия, накопленная в индукторе, высвобождается и отправляется обратно к источнику, и мощность начинает течь от нагрузки к источнику. {\ circ}} \)

  • \ (\ Rightarrow Q = VI \ quad VAR \)
  • ВНЕШНЯЯ МОЩНОСТЬ

    Случаи, которые мы видели до сих пор (чисто резистивная, чисто индуктивная и чисто емкостная нагрузка), являются стандартными случаями.

    На самом деле, большинство нагрузок, которые мы используем в нашей повседневной жизни (например: электрический вентилятор, электрический утюг, асинхронный двигатель и т. Д.), Представляют собой комбинацию резистивной и индуктивной нагрузки. Некоторые нагрузки также могут быть комбинацией резистивной и емкостной нагрузки, но большинство бытовых и промышленных нагрузок представляют собой смесь резистивной и индуктивной нагрузки.

    Общая схема для смеси резистивной и индуктивной нагрузки показана на схеме.

    Резистивный компонент потребляет активную мощность, а индуктивный компонент потребляет реактивную мощность.Таким образом, общая мощность, отдаваемая источником, представляет собой комбинацию активной и реактивной мощности, и эта мощность известна как полная мощность .

    В случае комбинации резистивной и индуктивной нагрузки ток отстает от напряжения питания на угол \ (\ phi \), что означает, что форма волны тока достигает своего положительного пика, отрицательного пика и нулевого значения с фазовой задержкой \ (\ phi \) От формы сигнала напряжения.

    Векторная диаграмма и формы сигналов для смеси резистивной и индуктивной нагрузки приведены ниже.

    На диаграмме формы сигнала мы можем видеть, что мощность бывает положительной и отрицательной из-за наличия активной и реактивной мощности в цепи. Кроме того, величина положительной мощности больше, чем величина отрицательной мощности.

    Следовательно, средняя мощность в этом случае не будет равна нулю и, следовательно, мы получим некоторую мощность от системы. Но в этом случае средняя мощность меньше по сравнению со средней мощностью чисто резистивной цепи.

    Свойства полной мощности

    • Полная мощность — это комбинация активной и реактивной мощности. {2} \)

    СИЛОВОЙ ТРЕУГОЛЬНИК

    Треугольник мощности — это прямоугольный треугольник, который показывает соотношение между активной, реактивной и полной мощностью.

    Основание, нормаль и гипотенуза прямоугольного треугольника обозначают активную, реактивную и полную мощность соответственно.

    Чтобы получить треугольник мощности, мы будем использовать векторную диаграмму смеси резистивной и емкостной нагрузки.

    В случае сочетания резистивной и емкостной нагрузки ток опережает напряжение питания на некоторый угол \ (\ phi \).Теперь ток можно разделить на две перпендикулярные составляющие:

    • \ (I \ cos {\ phi} \) = Составляющая тока (I), которая находится в фазе с напряжением питания (В).
      • \ (I \ cos {\ phi} \) известен как Активная или Ваттная составляющая тока (I)
    • \ (I \ sin {\ phi} \) = Составляющая тока (I) который на 90 o не совпадает по фазе с напряжением питания (В).
      • \ (I \ sin {\ phi} \) известен как Реактивная или безватная составляющая тока (I)

    Теперь, чтобы получить треугольник мощности, давайте отдельно нарисуем треугольник тока.{2} \)

    Наблюдать за активной, реактивной и полной мощностью

    Подробнее

    Распределительное устройство и защита

    Системы управления и виды систем управления

    Поделиться этой записью:

    в Твиттере

    на Фейсбуке

    в Google+

    Активная, реактивная и полная мощность в цепях переменного тока

    Активная мощность:

    Если активное сопротивление (т. е.грамм. нагревательный элемент) подключен к цепи переменного тока, результирующее напряжение и ток совпадают по фазе (синяя и красная кривые на схеме ниже). Умножение связанных пар мгновенных значений напряжения и тока дает мгновенную мощность (зеленая кривая).

    Такая кривая мощности всегда положительна, потому что для активного сопротивления напряжение и ток всегда либо положительные, либо отрицательные. Положительная мощность передается от генератора к потребителю.Зеленые зоны отображают проделанную активную работу. Поскольку мощность имеет частоту в два раза превышающую частоту напряжения или тока, не может быть отображен вместе с током и напряжением на нормальной векторной диаграмме.

    Мощность переменного тока p ( t ) имеет пиковое значение p 0 = u 0 · i 0 и может быть преобразовано путем приравнивания площадей под кривой в эквивалентную мощность постоянного тока , или активной мощности P . Активная мощность для активного сопротивления составляет половину пиковой мощности, т.е.

    Другими словами:

    Активная мощность активного сопротивления является произведением среднеквадратичного напряжения и действующего тока.

    Реактивная мощность:

    Если чистое реактивное сопротивление, т. Е. Емкостное или индуктивное сопротивление, подключено к цепи переменного тока, сдвиг фаз j между током и напряжением составляет 90 °, ток опережает напряжение в случае емкости и отстает от напряжения в случай индуктивности (как показано на схеме ниже).Кривая мощности здесь симметрична относительно оси времени, так что положительная и отрицательная (серые) области компенсируют друг друга, и в целом активная мощность не потребляется. Отрицательные значения означают, что мощность возвращается от потребителя к генератору. В течение одного периода энергия дважды возвращается от катушки (потребителя) к генератору. Общая энергия постоянно колеблется между генератором и потребителем. В результате получается чистая потребляемая реактивная мощность индуктивного или емкостного характера в зависимости от используемого компонента.Реактивная мощность обозначается Q и выражается в единицах Var .

    Полная мощность:

    Если нагрузка, включающая компоненты активного и реактивного сопротивления, подключена к переменному напряжению, возникают компоненты активной и реактивной мощности. Схема ниже демонстрирует это в случае индуктивной нагрузки, ток и напряжение которой сдвинуты по фазе на 60 °. Кривая мощности здесь в основном расположена выше оси времени.Серые области частично компенсируют друг друга и представляют компонент реактивной мощности, а зеленые области представляют активную мощность (или выполненную активную работу).

    Умножение измеренных значений напряжения и сдвинутого по фазе тока дает здесь полную мощность S , которая выражается в вольт-амперах (ВА):

    Кажущаяся мощность — это , а не мера преобразования электрической энергии в цепи, вместо этого она служит просто вычисляемой переменной, состоящей из активной и реактивной мощности.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *