Активная и реактивная мощность формулы: как найти, формула расчёта, в чем измеряется

активная, реактивная, полная (P, Q, S), 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 Factor – PF)

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

Активная реактивная и полная мощность

Активная, реактивная и полная мощность напрямую связаны с током и напряжением в замкнутой электрической цепи, когда включены какие-либо потребители. Для проведения вычислений применяются различные формулы, среди которых основной является произведение напряжения и силы тока. Прежде всего это касается постоянного напряжения. Однако в цепях переменного тока мощность разделяется на несколько составляющих, отмеченных выше. Вычисление каждой из них осуществляется с помощью формул.

Формулы активной, реактивной и полной мощности

Основной составляющей считается активная мощность. Она представляет собой величину, характеризующую процесс преобразования электрической энергии в другие виды энергии. То есть по-другому является скоростью, с какой потребляется электроэнергия. Именно это значение отображается на электросчетчике и оплачивается потребителями. Вычисление активной мощности выполняется по формуле: P = U x I x cosф.

В отличие от активной, которая относится к той энергии, которая непосредственно потребляется электроприборами и преобразуется в другие виды энергии – тепловую, световую, механическую и т. д., реактивная мощность является своеобразным невидимым помощником. С ее участием создаются электромагнитные поля, потребляемые электродвигателями. Прежде всего она определяет характер нагрузки, и может не только генерироваться, но и потребляться. Расчеты реактивной мощности производятся по формуле: Q = U x I x sinф.

Полной мощностью является величина, состоящая из активной и реактивной составляющих. Именно она обеспечивает потребителям необходимое количество электроэнергии и поддерживает их в рабочем состоянии. Для ее расчетов применяется формула: S = .

Как найти активную, реактивную и полную мощность

Активная мощность относится к энергии, которая необратимо расходуется источником за единицу времени для выполнения потребителем какой-либо полезной работы. В процессе потребления, как уже было отмечено, она преобразуется в другие виды энергии.

В цепи переменного тока значение активной мощности определяется, как средний показатель мгновенной мощности за установленный период времени. Следовательно, среднее значение за этот период будет зависеть от угла сдвига фаз между током и напряжением и не будет равной нулю, при условии присутствия на данном участке цепи активного сопротивления. Последний фактор и определяет название активной мощности. Именно через активное сопротивление электроэнергия необратимо преобразуется в другие виды энергии.

При выполнении расчетов электрических цепей широко используется понятие реактивной мощности. С ее участием происходят такие процессы, как обмен энергией между источниками и реактивными элементами цепи. Данный параметр численно будет равен амплитуде, которой обладает переменная составляющая мгновенной мощности цепи.

Существует определенная зависимость реактивной мощности от знака угла ф, отображенного на рисунке. В связи с этим, она будет иметь положительное или отрицательное значение. В отличие от активной мощности, измеряемой в ваттах, реактивная мощность измеряется в вар – вольт-амперах реактивных. Итоговое значение реактивной мощности в разветвленных электрических цепях представляет собой алгебраическую сумму таких же мощностей у каждого элемента цепи с учетом их индивидуальных характеристик.

Основной составляющей полной мощности является максимально возможная активная мощность при заранее известных токе и напряжении. При этом, cosф равен 1, когда отсутствует сдвиг фаз между током и напряжением. В состав полной мощности входит и реактивная составляющая, что хорошо видно из формулы, представленной выше. Единицей измерения данного параметра служит вольт-ампер (ВА).

Реальная, реактивная и активная мощность — интеллектуальные сети

Цепь пост. . Единицами мощности постоянного тока являются ватты [названы в честь Джеймса Ватта (1736-1819)]. Мощность постоянного тока можно рассматривать как мощность, потребляемую резистором.

Цепь переменного тока
В цепи переменного тока питание становится намного сложнее. В США мощность переменного тока вырабатывается по стандарту 60 Гц, 120 вольт. Гц означает количество циклов в секунду. Следовательно, 60 раз в секунду генерируется синусоидальная волна с пиковой амплитудой приблизительно 170 вольт. Эта циклическая синусоида переменного тока может создавать три типа мощности: 1) активная мощность, 2) реактивная мощность и 3) полная мощность.

1.  Реальная, активная или средняя мощность — это мощность, потребляемая резистором. Обозначается буквой «П». Как и в цепях постоянного тока, реальная мощность измеряется в ваттах. Для расчета активной мощности можно использовать только две формулы мощности:
   P = I ² R или P = V ² /R.
   Примеры 
   #1    Рассчитайте мощность, потребляемую резистором 1 кОм, через который протекает ток 5 мА.
   P = I ² R = (5 мА) ² *1 кОм = 25 мВт
   #2 Рассчитайте мощность, потребляемую резистором 1 кОм при падении напряжения на нем 15 В.
   P = V ² /R = (15 В) ² /1 кОм = 225 мВт
   Примерами электрических устройств, которые потребляют только реальную мощность, являются электрические плиты, фены, электрические водонагреватели и тостеры.
2. Реактивная мощность — это мощность, потребляемая катушками индуктивности и конденсаторами. Обозначается буквой «Q». Реактивная мощность измеряется в варах (реактивных вольтамперах). Следовательно, в катушках индуктивности и конденсаторах сохраняется и высвобождается в 60 раз больше энергии, чем в секунду. Индуктивное сопротивление чистых катушек индуктивности +jX _л . Это означает, что индуктор на +90 градусов не совпадает по фазе с резистором (который находится на 0 градусов). Емкостное сопротивление чистого конденсатора -jX _C . Это означает, что конденсатор на -90 градусов не совпадает по фазе с резистором (который находится на 0 градусов). Чистое реактивное сопротивление в цепи равно X = +jX _L -jX _C . Следовательно, реактивное сопротивление всегда будет либо чистым емкостным, либо чистым индуктивным. Для расчета реактивной мощности можно использовать только две формулы мощности:
   Q = I ² X или Q = V ² /X. Если чистое реактивное сопротивление индуктивное, Q положительное, а если чистое реактивное сопротивление емкостное, Q отрицательное.
   
   Примеры 
   #1    Рассчитайте мощность, потребляемую индуктивным сопротивлением 2 кОм при протекании через него тока 4 мА.
   Q = I ² R = (4 мА) ² *2 кОм = 32 мВАР
   #2 Рассчитайте мощность, потребляемую катушкой индуктивности 1 кОм при падении напряжения на ней 15 В.
   P = V ² /XL = (15v) ² /1 кОм = 225 мВАР
   Примерами электрических устройств, генерирующих некоторую реактивную мощность, являются микроволновые печи, стиральные машины, вентиляторы и кондиционеры.
3. Полная мощность представляет собой гипотенузу активной и реактивной мощности (см. рисунок ниже). Обозначается буквой «С». Полная мощность измеряется в ВА (Вольт-Ампер). Полная мощность полезна, поскольку она показывает общий ток, используемый комбинацией резистивных, индуктивных и емкостных компонентов. Полная мощность = V*I. S = sqrt(R ² + Q ² ).
   изображение автора
4. Коэффициент мощности
   Коэффициент мощности определяется как Fp = cos Θ. Где Θ — угол в треугольнике мощности, показанном выше (угол между кажущейся мощностью и реальной мощностью). Если Fp = 1 (единица), то реальная и кажущаяся мощности совпадают; следовательно, реактивная мощность будет равна нулю. В идеале коммунальные предприятия хотели бы, чтобы все потребители электроэнергии просто использовали только реальную мощность, чтобы коэффициент мощности оставался равным единице. Дома в среднем имеют коэффициент мощности 0,9.5, рестораны 0,88 и промышленное производство 0,77 (Кутитас 15).
   ПРИМЕРЫ
   Вот несколько примеров. В таблице ниже предполагается источник переменного тока 120 В и R _L = 5 Ом для всех катушек индуктивности.

   Значение	Общее сопротивление = RL + R	Импеданс прямоугольный	Текущий	Реальная мощность	Реактивная мощность	Полная мощность	Коэффициент мощности
   1 мкФ + 47 мГн f = 100 Гц	5 Ом	5 + j29 -j 1592 Ом = 5 -j1562 Ом	76,8 мА	29,5 мВт	-9,2 ВАР	9,2 ВА	приблизительно 0
   1 мкФ + 47 мГн f = 1 кГц	5 Ом	5 + j295 -j 159 Ом = 5 +j139 Ом	863 мА	3,74 Вт	+104 ВАР	104 ВА	приблизительно 0
   1 мкФ + 47 мГн f = 10 кГц	5 Ом	5 + j2953 -j 16 Ом = 5 +j2938 Ом	40,8 мА	8,3 мВт	+4,9 ВАР	4,9 ВА	приблизительно 0
   300 Ом + 47 мГн + 1 мкФ f = 100 Гц	305 Ом	305 + j29 -j 1592 Ом = 305 -j1562 Ом	75,4 мА	1,73 Вт	-8,88 ВАР	9,04 ВА	0,191
   300 Ом + 47 мГн + 1 мкФ f = 1 кГц	305 Ом	305 + j295 -j 159 Ом = 305 + j139 Ом	358 мА	39,1 Вт	+17,8 ВАР	43 ВА	0,909
   300 Ом + 47 мГн + 1 мкФ f = 10 кГц	305 Ом	305 + j2953 -j 16 Ом = 305 +j2938 Ом	40,63 мА	503 мВт	+4,84 ВАР	4,87 ВА	0,1
   3,3 кОм + 22 нФ + 470 мГн    f = 100 Гц	3305 Ом	3305 + j29 -j 1592 Ом = 3305 -j1562 Ом	32,83 мА	3,56 Вт	-1,68 ВАР	3,94 ВА	0,904
   3,3 кОм + 22 нФ + 470 мГн    f = 1 кГц	3305 Ом	3305 + j295 -j 159 Ом = 3305 +j139 Ом	36,3 мА	4,34 Вт	+183 мВАр	4,34 ВА	примерно 1
   3,3 кОм + 22 нФ + 470 мГн    f = 10 кГц	3305 Ом	3305 + j2953 -j 16 Ом = 3305 +j2938 Ом	27,13 мА	2,43 Вт	+2,16 ВАР	3,256 ВА	0,746

   Выполните прилагаемый рабочий лист https://kirkwood. pressbooks.pub/app/uploads/sites/13/2022/01/Real-Reactive-and-Apparent-Power-2.docx

    

   Процитированные работы
   Кутитас, Джордж и Стэн Макклеллан. Smart Grid как платформа для разработки приложений . Дом Артех, 2017.

Трехфазный калькулятор — расчет мощности переменного тока фазовая цепь?

Как рассчитать полную мощность, используя линейное напряжение и ток?

Что такое активная или реальная мощность?

Что такое реактивная мощность?

В чем разница между потребляемой мощностью при соединении по схеме «звезда» и «треугольник»?

Как рассчитать трехфазный ток?

Как использовать трехфазный калькулятор для расчета мощности переменного тока?

Часто задаваемые вопросы

Добро пожаловать в трехфазный калькулятор , который может вам помочь:

• Расчет трехфазной мощности по напряжению, току и фазовому углу или коэффициенту мощности;
• Оценка других видов мощности по заданному виду мощности и фазовому углу или коэффициенту мощности; и
• Нахождение величин в линии и других величин фаз по величине фаз, одному типу мощности и фазовому углу или коэффициенту мощности.

Наш 3-фазный калькулятор представляет собой комплексный инструмент — он может определить значение тока, напряжения и мощности в вашей 3-фазной цепи!

Кроме того, мы объясняем , как вывести уравнения трехфазной мощности в терминах линейных величин для звездообразных и треугольных систем.

Не только это, наш калькулятор также полезен для понимания:

• три типа мощности в цепи переменного тока;
• разницы между активной мощностью и полной мощностью ;
• Как кажущаяся мощность относится к электрической мощности; и
• Что вызывает реактивную мощность в цепи переменного тока, а преимущества прилагаются.

Готов? Поехали!

🙋 В этом трехфазном калькуляторе мы имеем дело только с симметричными трехфазными цепями . Сбалансированная трехфазная цепь имеет одинаковые напряжения, токи и коэффициенты мощности во всех трех фазах. Если один из этих параметров различен для каждой фазы, это несимметричная трехфазная цепь .

Что такое полная мощность в трехфазной цепи?

Полная мощность – это полная электрическая мощность в трехфазной цепи. Рассчитываем полную мощность трехфазной цепи через фазный ток и фазное напряжение как:

• S = 3 × V _Ph × I _Ph ,

где:

• S – полная мощность;
• В _Ph – фазное напряжение; и
• I _Ph – фазный ток.

💡 Полная мощность измеряется в вольт-ампер ( ВА ). Чтобы узнать больше о ВА и о том, почему он используется вместо ватт ( Вт ), взгляните на наш калькулятор кВА.

Как рассчитать полную мощность, используя линейное напряжение и силу тока?

В пересчете на линейное напряжение и линейный ток полная мощность трехфазной цепи составляет:

• S = √3 × V _{линейный} × I _{линейный} ,

где:

• В _линия линейное напряжение; и
• I _линия — ток линии.

💡 Хотите узнать о различиях между конфигурациями линейного и линейного напряжения применительно к трехфазным токам? Здесь вам поможет наш калькулятор преобразования ватт в ампер.

Что такое активная или реальная мощность?

Активная мощность – это фактическая мощность, которая действительно передается в нагрузку и рассеивается в цепи. Мы рассчитываем активную мощность как произведение полной мощности и коэффициента мощности.

• P = S × PF,

где:

• P – активная мощность; и
• PF — коэффициент мощности, равный cos φ . Здесь φ — фазовый угол ; — угол опережения или угол отставания фазы тока по отношению к фазе напряжения.

Таким образом, мы можем рассчитать активную мощность, используя две фазы, как:

• P = V _ф × I _ф × PF

Или, с точки зрения линейного напряжения и линейного тока:

• P = √3 × V _линия × I _линия × PF

💡 Активная мощность измеряется в Вт ( Вт ), так как указывает на полезную работу, проделанную в цепи.

Что такое реактивная мощность?

Резисторы поглощают электроэнергию и рассеивают ее в виде тепла или света, в то время как конденсаторы и катушки индуктивности возвращают мощность, полученную в одной половине цикла, в источник питания в следующей половине. Электрическая мощность, которая течет в цепь и из нее благодаря конденсаторам и катушкам индуктивности, представляет собой реактивную мощность или безваттную мощность ( Q ).

Рассчитаем реактивную мощность для трехфазной цепи как мощность, обусловленную синусоидальной составляющей фазного тока, т. е. произведение полной мощности ( S ) на синус фазового угла:

• Q = S × sin φ

Таким образом, реактивная мощность в пересчете на фазы равна:

• Q = 3 × V _Ph × I _Ph × sin φ

Формула реактивной мощности с точки зрения количества линий:

• Q = √3 × V _линия × I _линия × sin φ

💡 Реактивная мощность измеряется в реактивных вольт-ампер ( вар ).

💡 Чтобы узнать больше об электроэнергии, связанной с резистивной цепью, взгляните на наш калькулятор мощности резистора!

В чем разница между потребляемой мощностью при соединении по схеме «звезда» и «треугольник»?

При соединении звездой линейный ток и фазный ток одинаковы, а линейное напряжение равно √3 фазного напряжения.

• I _строка = I _фот
• В _линия = √3 × В _фаза

Линейное напряжение и фазное напряжение одинаковы при соединении треугольником , а линейный ток в √3 раза превышает фазный ток.

• I _строка = √3 × I _фот
• В _строка = В _фот

Следовательно, как для соединения треугольником, так и для соединения звездой, полная мощность равна:

• S = √3 × V _линия × I _линия

Таким образом, формула активной мощности при соединении по схеме «звезда» и «треугольник» будет следующей:

и формула реактивной мощности в обоих соединениях:

• Q = √3 × V _строка × I _строка × sin φ

⚠️ Хотя мы можем использовать одни и те же уравнения мощности для обеих трехфазных систем, параметры линии не совпадают.

Например, если фазное напряжение 400 В, фазный ток 10 А и фазовый угол 30 градусов:

• Соединение звездой:
  • В _L = √3 В _фазы = 693 В
  • I _L = I _ф = 10 А
  • S = √3 В _L I _L = 12 кВА
  • P = √3 В _L I _L cos φ = 10,4 кВт
  • Q = √3 В _L I _L sin φ = 6 кВАр
• Соединение треугольником:
  • В _L = В _ф = 400 В
  • I _L = √3 I _ф = 17,3 A
  • S = √3 В _L I _L = 12 кВА
  • P = √3 В _L I _L cos φ = 10,4 кВт
  • Q = √3 В _L I _L sin φ = 6 кВАр

Следовательно, соединения треугольником и звездой с одним и тем же фазным током, напряжением и углом имеют одинаковую мощность в своих цепях, хотя количество их линий различно.

Как рассчитать трехфазный ток?

Формулы для определения трехфазного тока от источника питания.

Известный параметр	Формула для определения тока
Полная мощность	Полная мощность / (В × 1,73)
Активная мощность	Активная мощность / (В × коэффициент мощности × 1,73)
Реактивная мощность	Реактивная мощность / (В × sin(acos(PF)) × 1,73)

3-фазный калькулятор Omni также является 3-фазным калькулятором тока для соединений треугольником и звездой (звездой). 🔥🔥 Смотрите!

💡 Знаете ли вы, что нулевой провод не нужен в сбалансированной трехфазной системе? Когда три нагрузки равны, обратный ток в нейтрали равен нулю. Следовательно, ток нейтрали в сбалансированной трехфазной системе равен нулю, и нулевой провод не нужен.

Как использовать трехфазный калькулятор для расчета мощности переменного тока?

❓ Пример: Реальная мощность трехфазного двигателя переменного тока составляет 5 кВт . Если напряжение и ток двигателя равны 400 В и 8,6 А соответственно, определите коэффициент мощности системы треугольник?

Провести правильный расчет трехфазной мощности по приведенной выше задаче:

1. Определить заданные параметры — активную мощность = 5 кВт , фазное напряжение = 400 В и линейный ток = 8,6 А .
2. Выберите тип подключения. По умолчанию тип трехфазного подключения трехфазного калькулятора Omni — Delta (D) . Поскольку в задаче не указан тип соединения, вы можете оставить этот вариант как есть.
3. Выберите соответствующую единицу измерения из раскрывающегося списка рядом с каждым параметром.
4. Введите значения заданных параметров в соответствующие поля ввода.

Готово! Трехфазный калькулятор показывает значения других параметров:

• Фазный ток =5 А ;
• Напряжение сети = 400 В ;
• Фазовый угол = 33 градуса ;
• Коэффициент мощности = 0,84 ;
• Полная мощность = 5,96 кВА ; и
• Реактивная мощность = 3,24 кВАр .

💡 Хотите узнать больше о трехфазных системах? Вам обязательно понравится наш конвертер дельта-звезда!

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между активной мощностью и полной мощностью?

Существует много различий между активной и полной мощностью. Вот некоторые из них, перечисленные рядом в таблице для удобства сравнения.

Полная мощность	Активная мощность
Известный как «воображаемая сила»	Известный как «реальная сила»
Измеряется в вольт-амперах ( ВА , кВА , МВА )	Измерения в ваттах ( Вт , кВт и т. д.)
Теоретическая максимальная мощность, отдаваемая источником напряжения в течение определенного интервала времени	Доля электроэнергии, преобразованная в полезную работу
Сочетание активной и реактивной мощностей	Составляющая полной мощности

Что вызывает реактивная мощность в цепи переменного тока?

В любой цепи переменного тока реактивная мощность вызывает фазовый сдвиг между кривыми напряжения и тока и уменьшает перекрытие между двумя кривыми. Это приводит к тому, что на нагрузку подается меньшая мощность.

Каковы преимущества реактивной мощности?

Важным преимуществом реактивной мощности является то, что она помогает поддерживать уровни напряжения для подачи активной мощности по линиям электропередачи. Линии электропередач действуют как конденсаторы при очень низких уровнях нагрузки и повышают напряжение.