Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

как найти, формула расчёта, в чем измеряется

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Мощность в цепи переменного электрического тока

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная «полезная» мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с напряжением 220В, однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная «вредная» мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт), а в вольт-амперах реактивных (Вар).

Рассчитывается по формуле:

Q = U⋅I⋅sinφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (

емкостной и индуктивной) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи

)– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100%). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Также рассчитать полную мощность можно путем перемножения напряжения и силы тока соответственно.

S = U⋅I

ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Далее, исходя из треугольника мощностей, найдем реактивную мощность равную квадрату из разности квадратов полной и активной мощностей.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром. Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

  1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
  2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Что такое реактивная мощность и её компенсация

17.08.2017

Что такое реактивная мощность и что с ней делать.

Асинхронные двигатели, трансформаторы, газоразрядные и люминесцентные лампы, индукционные и дуговые печи и т.д. в силу своих физических свойств вместе с активной энергией потребляют из сети также и реактивную энергию, которая необходима для создания электромагнитного поля. В отличие от активной энергии, реактивная не преобразуется в другие виды – механическую или тепловую – и не выполняет полезной работы, однако вызывает потери при ее передаче. На Рис.1 изображены направления протекания тока при работе с реактивными нагрузками.

Тепловой компонент = полезная работа, циркулирующий компонент работы не совершает

Рис.1. Полная мощность.

Наличие в сети реактивной мощности (Q, Вар) характеризуется коэффициентом мощности (PF, cos ф) и является соотношением активной (P, Вт) к полной (S, ВА). Ниже можно увидеть зависимость полной мощности от ее составляющих как на векторной диаграмме, так и на более житейском уровне – бокале пива, где пиво является активной составляющей, а пена – реактивной. Никто же не хочет иметь бокал только с пеной?

Что такое коэффициент мощности?

Рис.2. Треугольник мощностей. Расчет коэффициента мощности.

При низких значениях коэффициента мощности в сети будет возникать ряд нежелательных явлений, которые могут привести к существенному уменьшению срока службы оборудования. Рекомендуется иметь cos ф не менее 0,9 (например, в Чехии за cos ф менее 0,95 штрафуют). Для этого разработан ряд мероприятий по регулированию баланса реактивной мощности в сети – компенсация реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности (КРМ).

Следует понимать, что реактивная мощность бывает двух характеров – индуктивная и емкостная. Нас интересует компенсация только первого типа, т.к. второй встречается редко. В нашем случае – сетях с индуктивной нагрузкой – для увеличения cos ф требуется устанавливать компенсационные конденсаторы. Но как это сделать?

Выбор способа компенсации предполагает определение места установки конденсаторов (зачастую в составе конденсаторной установки (далее КУ)). Существует три основных варианта:

  • Индивидуальная компенсация

Размещение конденсаторов у устройств с низким cos ф и включение одновременно с последними.

  • Групповая компенсация

Размещение конденсаторов у группы устройств (например, пожарных насосов).

  • Централизованная компенсация

Предусматривает установку КУ на главном распределительном щите. Если предыдущие варианты могли быть как регулируемыми, так и нет, то этот, как правило, регулируемый.

Способы компенсации реактивной мощности

Рис.3. Способы компенсации.

При правильном подборе КУ мероприятия по компенсации реактивной мощности позволяют:

  • существенно уменьшить нагрузку на трансформаторах, а следовательно уменьшить их нагрев и увеличить срок службы

  • при включении КУ в расчет при проектировании новых объектов, существенно уменьшить сечение проводников

  • при включении КУ в уже существующие сети, разгрузить их, повышая пропускную способность без реконструкции

  • снизить расходы на электроэнергию за счет снижения потери в проводниках

  • повысить стабильность напряжения (все) и качество электроэнергии (при использовании ФКУ)

Где мы можем сэкономить видно невооруженным глазом, но для начала придется и потратиться.

Во-первых, необходимо заказать проект, который следует доверить проверенной организации. Которая в свою очередь проведет ряд измерений или сделает расчеты для новых объектов и исходя из них даст рекомендации по способу компенсации, типу КУ и их параметрам.

Во-вторых, следует выбрать организацию-сборщика, которая соберет, установит и настроит наши КУ.

Схема конденсаторной установки Что может входить в состав КУ?

Рассмотрим максимально возможную комплектацию конденсаторной установки:

  1. Вводное устройство – автоматический выключатель, разъединитель предохранительный или выключатель нагрузки (при наличии еще одного вводного устройства, например, в ГРЩ).

  2. Защитные устройства ступеней – большинство производителей (например, ZEZ Silko) рекомендуют использовать плавкие вставки с характеристикой gG (см. таблицу ниже), но нередко можно встретить и защиту автоматическими выключателями.

  3. Коммутационное устройство (для статической компенсации НН) – контактор с токоограничевающей приставкой (контакты предварительного включения с сопротивлениями). Важно выбрать качественного производителя, т.к. через контактор при включении ступени проходят огромные токи (до 200Iе), обусловленные зарядом конденсатора, например, Benedict-Jager или Eaton (Moeller).

  4. Антирезонансные дроссели (реакторы) – используются для защиты от перегрузки токами конденсаторов при наличии в сети высших гармоник.

  5. Компенсационные конденсаторы – главный компонент всей установки – емкостной элемент. Читать подробнее о применении, конструкции и монтаже низковольтных цилиндрических компенсационных конденсаторов в предыдущей статье.

  6. Регулятор реактивной мощности – своего рода анализатор сети с функцией управления ступенями. В зависимости от модели разные регуляторы кроме основных параметров (U, I, P, cos ф, количество подключенных ступеней) контролируют и ряд дополнительных (нелинейные искажения, температура и т.д). Также могу быть и дополнительные функции, например, коммуникация или автонастройка.

* Рассмотрена только основная комплектация без оболочек и микроклимата, защиты вторичных цепей.

Номинальный ток 3-фазного конденсатора

[A]

3-фазн. компенсационная мощность при 400 V

[kvar]

Рекомендуемое сечение Cu проводников

[mm2]

Номинальный ток предохранителя

[A]

2,9

2

2,5

8

3,6

2,5

2,5

8

4,5

3,15

2,5

10

5,8

4

2,5

10

7,2

5

2,5

16

9

6,25

2,5

16

11,5

8

4

20

14,4

10

4

25

18,1

12,5

6

32

21,7

15

6

40

28,8

20

10

50

36,1

25

10

63

43,4

30

16

80

50,5

35

16

100

57,7

40

25

100

72,2

50

25

125

86,6

60

35

160

115,5

80

70

200

144,3

100

95

250

Таблица 1. Подбор предохранителей и проводников.

В заключение хочется напомнить, что неверно спроектированные, собранные и настроенные компенсационные установки или из материалов сомнительного происхождения имеют обыкновение громко выходить из строя.


Коммерческое предложение действительно на 04.08.2020 г.

Понятие о реактивных и активных мощностях и нагрузках: формула и единицы измерения

В технической литературе и сопроводительной документации применяют разные обозначения электрических параметров. Реактивная мощность определяет часть процессов при подключении индуктивных (емкостных) нагрузок. Вместе с активной (рабочей) составляющей она формирует полные энергетические характеристики цепи переменного тока.

Наглядная демонстрация физических понятий

Наглядная демонстрация физических понятий

Мощность активная, реактивная и полная

Перечисленные понятия рассматривают с учетом особенностей нагрузки. Активная мощность потребляется обычным проводником. При увеличении силы тока энергия расходуется на повышение температуры (ТЭН чайника) или световое излучение (нить лампы накаливания).

Индуктивная нагрузка и конденсатор потребляют реактивную мощность. Энергия в этих вариантах преобразуется в магнитное (электрическое) поле, соответственно. Суммарная величина – полная мощность.

Смысл реактивной нагрузки

Любая реактивная нагрузка создает временной сдвиг между фазами тока и напряжения. Эту величину измеряют в градусах. Наиболее наглядным является векторное представление электрических параметров. Если подключить индуктивность, напряжение будет опережать ток. Угол между ними обозначают в формулах буквой «ϕ» («Фи» греч.).

Временные и векторные диаграммы показывают, как изменяются основные параметры при подключении индуктивных (емкостных) элементов

Временные и векторные диаграммы показывают, как изменяются основные параметры при подключении индуктивных (емкостных) элементов

На картинке показано, что при подключении емкостной нагрузки вектора «меняются» местами. В идеальных условиях сдвиг между векторами равен 90°. В действительности следует учитывать влияние электрического сопротивления цепи, несовершенство конструкций. С учетом особенностей элементов следует напомнить, что в индуктивности (емкости) при сохранении параметров источника питания плавно изменяется ток (напряжение), соответственно.

Почему в сети напряжение переменное

Для объяснения настоящей ситуации надо сделать краткий экскурс в историю. Электричество известно человеку сотни (по некоторым данным, тысячи лет). Однако действительно массовое использование этой энергии началось сравнительно недавно – в конце 19 века. Именно тогда (1879 г.) Эдисон запатентовал первый функциональный прибор, который помогал решать проблемы освещения. Для питания лампочек он стал монтировать сети постоянного тока.

Через десять лет Тесла создал генераторы переменного тока. После ожесточенной конкурентной борьбы именно его способ передачи энергии на расстояния одержал победу. Этот результат был обеспечен скорее рыночными методами, чем внимательным сравнением потребительских характеристик.

К сведению. Метрополитен Нью-Йорка до сих пор функционирует с подключением к сети постоянного тока.

Выгода от переменного напряжения

Важные для потребителей преимущества этого варианта приведены в следующем перечне:

  • простая конструкция генераторов/ электродвигателей;
  • минимальные потери при передаче электроэнергии на сравнительно небольшие расстояния;
  • простота преобразования напряжения с применением трансформатора;
  • поддержание стабильности оборотов электрических приводов без лишних трудностей;
  • отсутствие полярности.

Каждый из пунктов можно рассмотреть подробно. Генератор (электромотор) переменного тока, например, нетрудно создать без токосъемных щеток и постоянных магнитов. Простота конструкции обеспечивает:

  • разумную стоимость;
  • минимальные затраты при обслуживании и ремонте;
  • долговечность;
  • надежность.

Обороты мощных электродвигателей регулируют изменением частоты. Это значит, что в обычных условиях эксплуатации обеспечивается поддержание расчетных параметров без дополнительных схем управления и контроля. В частности, отмеченные особенности идеально подходят для создания насосной станции.

Для повышения/ уменьшения напряжения в сетях переменного тока используют типовые сравнительно недорогие конструкции. Изменяя количество витков обмотки на едином сердечнике, можно получить необходимый коэффициент трансформации с высокой точностью. В процессе работы дополнительная настройка не требуется.

Постоянное напряжение снижают с применением электрического сопротивления, которое в данном случае не выполняет никаких полезных функций. Для повышения – применяют сложные схемы с промежуточным преобразованием в переменный сигнал.

Какой из способов предпочтительнее, можно определить после перечисления преимуществ сетей постоянного тока:

  • возможность подключения непосредственно к источнику питания светодиодов, гальванических ванн, иных потребителей;
  • простая зарядка аккумуляторных батарей;
  • отсутствие необходимости согласования нагрузок;
  • высокая точность измерений;
  • минимальные потери при передаче электроэнергии на большие расстояния;
  • применение «однопроводной» линии питания (метро, трамвай).

Убытки от переменного напряжения

Формулы расчетов активной и реактивной мощностей подробно рассмотрены в следующих разделах статьи. Однако для изучения потерь в сетях переменного тока необходимо привести определение поправочного коэффициента cosϕ (косинус Фи). Это значение производители указывают в технических паспортах и на бирках корпусов мощных моторов, сварочных аппаратов, другой техники.

Потери в электрической схеме а) с диаграммой полной б) и частичной в) компенсации

Потери в электрической схеме а) с диаграммой полной б) и частичной в) компенсации

В этом примере рассмотрена приближенная к реальной ситуация, когда подключены активные нагрузки вместе с реактивными. Если cosϕ=0,75, то при одной и той же потребляемой мощности номинальный ток в цепи (100 А) увеличится следующим образом:

I = Ia/ cosϕ = 100/0,75 ≈ 133 А.

При этом на повышение температуры будет расходоваться мощность, пропорциональная квадрату тока. Считать ее можно по формуле:

Pнагр = I2 * Rc.

Соответствующие потери увеличатся в 1,77 раза.

Следует отметить! Изменения силы тока сопровождаются колебаниями напряжения. Иные потребители, подключенные к этой же сети, будут работать в неблагоприятных режимах. При этом счетчик будет показывать неизменное потребление энергетических ресурсов.

Понятной является ситуация, когда ИБП или другой источник питания начинает выдавать ток, превышающий расчетные параметры. Перегревается не только генератор, но и проводка. Значительно возрастает риск аварий, поломок.

Активная, реактивная и полная мощности в формулах

Чтобы рассчитать или измерить мощность: полную, активную и реактивную, служат основные формулы:

  • активная мощность = полная * cosϕ;
  • реактивная = напряжение * ток * sinϕ.

Для упрощения можно начать с примера на основе цепи постоянного тока, где действительна известная формула:

Pa = U * I.

Это активная (рабочая, полная) мощность. Единицы измерения – ватт (Вт), киловатт (кВт), другие производные. При подключении сопротивления (R) ее можно вычислить следующим образом:

  • Pa = I2 * R;
  • Pa = U2 / R.

Простота исчезает при рассмотрении сигналов синусоидальной формы. Именно такими параметрами отличаются стандартные сети питания (220/380V). Активная мощность в этом случае зависит от фазового сдвига между векторами тока и напряжения.

Соответствующие зависимости выражают следующим образом:

Pa = U * I * cosϕ.

Эта формула подходит для расчета обычной сети 220V, которой пользуется большинство рядовых потребителей. Мощные насосы и станки подключают к трехфазным источникам питания 380 V. Для этого варианта нужна коррекция:

Pa = √3 * U * I * cosϕ = 1,732 * U * I * cosϕ.

Реактивная мощность (Pq) не только потребляется нагрузкой, но и возвращается обратно в источник питания. Ее значение определяют следующим образом:

Pq = U * I * sinϕ.

К сведению. Измеряется эта величина в реактивных вольт-амперах (вар).

Для вычисления полной мощности формула содержит перечисленные выше компоненты:

Ps = √( Pa2 + Pq2).

Что такое реактивная мощность

Эту мощность можно назвать бесполезной, так как она обозначает переход энергии между источником питания и нагрузкой. Недоступный для практического применения энергетический потенциал в данном случае только увеличивает потери.

Треугольник мощностей

На картинке ниже рядом с электрической схемой приведены графические изображения мощностей. Соответствующими векторами обозначены мощности:

  • S – полная;
  • Q – реактивная;
  • P – активная.

Коэффициент мощности

Этим термином обозначают потери, созданные реактивной нагрузкой. Обозначение – cosϕ.

Коррекция cos ϕ

Для компенсации угла сдвига фаз используют дополнительные электрические компоненты. При индуктивном характере нагрузки подключают параллельно конденсатор. Емкость рассчитывают по формуле:

C=I/(w*U), где w – угловая частота.

Как и где измеряют cos ϕ

Потери определяют по изменению силы тока, напряжения и мощности в цепях с мощными реактивными нагрузками:

cosϕ = P/ (I * U).

Можно найти в магазине либо арендовать специализированный прибор –  «фазометр». Специализированные сервисы предлагают расчет электрических параметров онлайн.

Колебательный процесс в цепях переменного тока сопровождается изменением магнитного (электрического) поля для индуктивной и емкостной нагрузки, соответственно.

Электроприборы, влияющие на качество потребления

Коэффициент мощности равен единице при подключении ламп и нагревателей. Он уменьшается до 0,7 и менее, когда в цепи добавляют преобладающие по потреблению энергии электромоторы, другие компоненты с реактивными составляющими.

Правильное применение определений и расчетов мощности помогает оптимизировать проект электрической сети с учетом особенностей подключаемых нагрузок. Приведенные выше сведения пригодятся на стадии определения параметров проводки, защитных автоматов. Комплексное использование этих знаний повысит надежность электроснабжения, предотвратит возникновение и развитие аварийных ситуаций.

Видео

Реактивная мощность - это... Что такое Реактивная мощность?

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

Мгновенная электрическая мощность

Мгновенная электрическая мощность P (t), выделяющаяся на элементе электрической цепи — произведение мгновенных значений напряжения U (t) и силы тока I (t) на этом элементе:

 P = I \cdot U

Если элемент цепи — резистор c электрическим сопротивлением R, то

 P = I^2 \cdot R = \frac{U^2}{R}

Мощность постоянного тока

Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени, то среднюю мощность можно вычислить по формулам:

 P = I \cdot U = I^2 \cdot R = \frac{U^2}{R}

Мощность переменного тока

Активная мощность

Среднее за период Т значение мгновенной мощности называется активной мощностью: ~ P = \frac{1}{T} \int\limits_0^T p(t)dt . В цепях однофазного синусоидального тока P = U \cdot I \cdot cos \varphi , где U и I — действующие значения напряжения и тока, φ — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле P = I^2 \cdot r =V^2 \cdot g. В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S активная связана соотношением P = S \cdot cos \varphi . Единица активной мощности — ватт (W, Вт). Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом активной мощности является мощность, поглощаемая нагрузкой.

Реактивная мощность

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока, равна произведению действующих значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: Q = UI sin φ. Единица реактивной мощности — вольт-ампер реактивный (var, вар). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Р соотношением: ~ Q = \sqrt{S^2 - P^2} . Реактивная мощность в электрических сетях вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторых электрических установках реактивная мощность может быть значительно больше активной. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности. Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом реактивной мощности является мощность, отраженная от нагрузки.

Необходимо отметить, что величина sinφ для значений φ от 0 до плюс 90 ° является положительной величиной. Величина sinφ для значений φ от 0 до минус 90 ° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой Q = UI sinφ реактивная мощность может быть отрицательной величиной. Но отрицательное значение мощности нагрузки характеризует нагрузку как генератор энергии. Активное, индуктивное, емкостное сопротивление не могут быть источниками постоянной энергии. Модуль величины Q = UI sinφ приблизительно описывает реальные процессы преобразования энергии в магнитных полях индуктивностей и в электрических полях емкостей. Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения. Измерительные преобразователи реактивной мощности, использующие формулу Q = UI sinφ, более просты и значительно дешевле измерительных преобразователей на микропроцессорной технике.

Полная мощность

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи I и напряжения U на её зажимах: S = U×I; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: S = \sqrt{(P^2 + Q^2)}, где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0). Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (VA, ВА).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой: \stackrel{\longrightarrow}{S}=\stackrel{\longrightarrow}{P}+\stackrel{\longrightarrow}{Q}

Измерения

Литература

  • Бессонов Л. А. — Теоретические основы электротехники: Электрические цепи — М.: Высш. школа, 1978

Ссылки

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

Реактивная мощность - это... Что такое Реактивная мощность?

Реактивная мощность
        величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока (См. Переменный ток). Р. м. Q равна произведению действующих значений напряжения U и тока /, умноженному на синус угла сдвига фаз (См. Сдвиг фаз) φ между ними: Q = UI sinφ. Измеряется в Варах. Р. м. связана с полной мощностью (См. Полная мощность) S и активной мощностью (См. Активная мощность) Р соотношением: Мощности коэффициента электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности (см. Компенсирующие устройства).

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Реактивная лампа
  • Реактивная сила

Смотреть что такое "Реактивная мощность" в других словарях:

  • реактивная мощность — Величина, равная при синусоидальных электрическом токе и электрическом напряжении произведению действующего значения напряжения на действующее значение тока и на синус сдвига фаз между напряжением и током двухполюсника. [ГОСТ Р 52002 2003]… …   Справочник технического переводчика

  • РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — электр. мощность в цепи переменного тока, расходуемая на поддержание вызываемых переменным током периодических изменений: 1) магнитного поля при наличии в цепи индуктивности; 2) заряда конденсаторов при наличии конденсаторов и проводов (напр.… …   Технический железнодорожный словарь

  • РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q =… …   Большой Энциклопедический словарь

  • РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — величина, характеризующая скорость обмена энергией между генератором переменного тока и магнитным (млн. электрическим) полем цепи, создаваемым электротехническими устройствами (индуктивностью и ёмкостью). Р. м. возникает в цепи при наличии сдвига …   Большая политехническая энциклопедия

  • Реактивная мощность — Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность 2 Мощность постоянного тока …   Википедия

  • реактивная мощность — 3.1.5 реактивная мощность (вар): Реактивная мощность сигналов синусоидальной формы какой либо отдельной частоты в однофазной цепи, определяемая как произведение среднеквадратических значений тока и напряжения и синуса фазового угла между ними.… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Menamoji kompleksinės galios dalis, skaičiuojama pagal formulę Q² = S² – P²; čia Q – reaktyvioji galia, S – pilnutinė galia, P – aktyvioji galia. Matavimo vienetas –… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. reactive power; wattless power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. безваттная мощность, f; реактивная мощность, f pranc. puissance déwatée, f; puissance réactive, f …   Fizikos terminų žodynas

  • реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними:… …   Энциклопедический словарь

  • реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. reactive power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. реактивная мощность, f pranc. puissance réactive, f …   Automatikos terminų žodynas


Активная и реактивная мощность. За что платим и работа

Активная и реактивная мощность — потребители электрической энергии на то и потребители, чтобы эту энергию потреблять. Потребителя интересует та энергия, потребление которой идет ему на пользу, эту энергию можно назвать полезной, но в электротехнике ее принято называть активной. Это энергия, которая идет на нагрев помещений, готовку пищи, выработку холода, и превращаемая в механическую энергию (работа электродрелей, перфораторов, электронасосов и пр.).

Кроме активной электроэнергии существует еще и реактивная. Это та часть полной энергии, которая не расходуется на полезную работу. Как понятно из вышесказанного, полная мощность – это активная и реактивная мощность в целом.

В понятиях активная и реактивная мощность сталкиваются противоречивые интересы потребителей электрической энергии и ее поставщиков. Потребителю выгодно платить только за потребленную им полезную электроэнергию, поставщику выгодно получать оплату за сумму активной и реактивной электроэнергии. Можно ли совместить эти кажущиеся противоречивыми требования? Да, если свести количество реактивной электроэнергии к нулю. Рассмотрим, возможно ли подобное, и насколько можно приблизиться к идеалу.

Активная и реактивная мощность
Активная мощность

Существуют потребители электроэнергии, у которых полная и активная мощности совпадают. Это потребители, у которых нагрузка представлена активными сопротивлениями (резисторами). Среди бытовых электроприборов примерами подобной нагрузки являются лампы накаливания, электроплиты, жарочные шкафы и духовки, обогреватели, утюги, паяльники и пр.

Указанная у этих приборов в паспорте, одновременно является активная и реактивная мощность . Это тот случай, когда мощность нагрузки можно определить по известной из школьного курса физики формуле, перемножив ток нагрузки на напряжение в сети. Ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В), мощность в ваттах (Вт). Конфорка электрической плиты в сети с напряжением 220 В при токе в 4,5 А потребляет мощность 4,5 х 220 = 990 (Вт).

Реактивная мощность

Иногда, проходя по улице, можно увидеть, что стекла балконов покрыты изнутри блестящей тонкой пленкой. Эта пленка изъята из бракованных электрических конденсаторов, устанавливаемых с определенными целями на питающих мощных потребителей электрической энергии распределительных подстанциях. Конденсатор – типичный потребитель реактивной мощности. В отличие от потребителей активной мощности, где главным элементом конструкции является некий проводящий электричество материал (вольфрамовый проводник в лампах накаливания, нихромовая спираль в электроплитке и т.п.). В конденсаторе главный элемент – не проводящий электрический ток диэлектрик (тонкая полимерная пленка или пропитанная маслом бумага).

Реактивная емкостная мощность

Красивые блестящие пленки, что вы видели на балконе – это обкладки конденсатора из токопроводящего тонкого материала. Конденсатор замечателен тем, что он может накапливать электрическую энергию, а затем отдавать ее – своеобразный такой аккумулятор. Если включить конденсатор в сеть постоянного тока, он зарядится кратковременным импульсом тока, а затем ток через него протекать не будет. Вернуть конденсатор в исходное состояние можно, отключив его от источника напряжения и подключив к его обкладкам нагрузку. Некоторое время через нагрузку будет течь электрический ток, и идеальный конденсатор отдает в нагрузку ровно столько электрической энергии, сколько он получил при зарядке. Подключенная к выводам конденсатора лампочка может на короткое время вспыхнуть, электрический резистор нагреется, а неосторожного человека может «тряхнуть» или даже убить при достаточном напряжении на выводах и запасенном количестве электричества.

Интересная картина получается при подключении конденсатора к источнику переменного электрического напряжения. Поскольку у источника переменного напряжения постоянно меняются полярность и мгновенное значение напряжения (в домашней электросети по закону, близкому к синусоидальному). Конденсатор будет непрерывно заряжаться и разряжаться, через него будет непрерывно протекать переменный ток. Но этот ток не будет совпадать по фазе с напряжением источника переменного напряжения, а будет опережать его на 90°, т.е. на четверть периода.

Это приведет к тому, что суммарно половину периода переменного напряжения конденсатор потребляет энергию из сети, а половину периода отдает, при этом суммарная потребляемая активная электрическая мощность равна нулю. Но, поскольку через конденсатор течет значительный ток, который может быть измерен амперметром, принято говорить, что конденсатор – потребитель реактивной электрической мощности.

Вычисляется реактивная мощность как произведение тока на напряжение, но единица измерения уже не ватт, а вольт-ампер реактивный (ВАр). Так, через подключенный к сети 220 В частотой 50 Гц электрический конденсатор емкостью 4 мкФ течет ток порядка 0,3 А. Это означает, что конденсатор потребляет 0,3 х 220 = 66 (ВАр) реактивной мощности – сравнимо с мощностью средней лампы накаливания, но конденсатор, в отличие от лампы, при этом не светится и не нагревается.

Реактивная индуктивная мощность

Если в конденсаторе ток опережает напряжение, то существуют ли потребители, где ток отстает от напряжения? Да, и такие потребители, в отличие от емкостных потребителей, называются индуктивными, оставаясь при этом потребителями реактивной энергии. Типичная индуктивная электрическая нагрузка – катушка с определенным количеством витков хорошо проводящего провода, намотанного на замкнутый сердечник из специального магнитного материала.

На практике хорошим приближением чисто индуктивной нагрузки является работающий без нагрузки трансформатор (или стабилизатор напряжения с автотрансформатором). Хорошо сконструированный трансформатор на холостом ходу потребляет очень мало активной мощности, потребляя мощность в основном реактивную.

Реальные потребители электрической энергии и полная электрическая мощность

Из рассмотрения особенностей емкостной и индуктивной нагрузки возникает интересный вопрос – что произойдет, если емкостную и индуктивную нагрузку включить одновременно и параллельно. Ввиду их противоположной реакции на приложенное напряжение, эти две реакции начнут компенсировать друг друга. Суммарная нагрузка окажется только емкостной или индуктивной, и в некотором идеальном случае удастся добиться полной компенсации. Выглядеть это будет парадоксально – подключенные амперметры зафиксируют значительные (и равные!) токи через конденсатор и катушку индуктивности, и полное отсутствие тока в объединяющих их общей цепи. Описанная картина несколько нарушается лишь тем, что не существует идеальных конденсаторов и катушек индуктивности, но подобная идеализация помогает понять суть происходящих процессов.

Вернемся к реальным потребителям электрической энергии. В быту мы пользуемся в основном потребителями чисто активной мощности (примеры приведены выше), и смешанной активно-индуктивной. Это электродрели, перфораторы, электродвигатели холодильников, стиральных машин и прочей бытовой техники. Также к ним относятся электрические трансформаторы источников питания бытовой радиоэлектронной аппаратуры и стабилизаторов напряжения. В случае подобной смешанной нагрузки, помимо активной (полезной) мощности, нагрузка потребляет еще и реактивную мощность, в итоге полная мощность отказывается больше активной мощности. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), и всегда представляет собой произведение тока в нагрузке на напряжение на нагрузке.

Таинственный «косинус фи»

Отношение активной мощности к полной называется в электротехнике «косинусом фи». Обозначается cos φ. Это отношение называется также и коэффициентом мощности. Нетрудно видеть, что для случая чисто активной нагрузки, где полная мощность совпадает с активной, cos φ = 1. Для случаев чисто емкостной или индуктивной нагрузок, где нулю равна активная мощность, cos φ = 0.

В случае смешанной нагрузки значение коэффициента мощности заключается в пределах от 0 до 1. Для бытовой техники обычно в диапазоне 0,5-0,9. В среднем можно считать его равным 0,7, более точное значение указывается в паспорте электроприбора.

За что платим?

И, наконец, самый интересный вопрос – за какой вид энергии платит потребитель. Исходя из того, что реактивная составляющая суммарной энергии не приносит потребителю никакой пользы, при этом долю периода реактивная энергия потребляется, а долю отдается, платить за реактивную мощность незачем. Но бес, как известно, кроется в деталях. Поскольку смешанная нагрузка увеличивает ток в сети, возникают проблемы на электростанциях, где электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами, а именно: индуктивная нагрузка «развозбуждает» генератор, и приведение его в прежнее состояние обходится в затраты уже реальной активной мощности на его «довозбуждение».

Таким образом, заставить потребителя платить за потребляемую реактивную индуктивную мощность вполне справедливо. Это побуждает потребителя компенсировать реактивную составляющую своей нагрузки, а, поскольку эта составляющая в основном индуктивная, компенсация заключается в подключении конденсаторов наперед рассчитанной емкости.

Потребитель находит возможность платить меньше

Если потребителем оплачивается отдельно потребляемая активная и реактивная мощность. Он готов идти на дополнительные затраты и устанавливать на своем предприятии батареи конденсаторов, включаемые строго по графику в зависимости от средней статистики потребления электроэнергии по часам суток.

Существует также возможность установки на предприятии специальных устройств (компенсаторов реактивной мощности), подключающих конденсаторы автоматически в зависимости от величины и характера потребляемой в данный момент мощности. Эти компенсаторы позволяют поднять значение коэффициента мощности с 0,6 до 0,97, т.е. практически до единицы.

Принято также, что если соотношение потребленной реактивной энергии и общей не превышает 0,15, то корпоративный потребитель от оплаты за реактивную энергию освобождается.

Что же касается индивидуальных потребителей, то, ввиду сравнительно невысокой потребляемой ими мощности, разделять счета на оплату потребляемой электроэнергии на активную и реактивную не принято. Бытовые однофазные счетчики электрической энергии учитывают лишь активную мощность электрической нагрузки, за нее и выставляется счет на оплату. Т.е. в настоящее время даже не существует технической возможности выставить индивидуальному потребителю счет за потребленную реактивную мощность.

Особых стимулов компенсировать индуктивную составляющую нагрузки у потребителя нет, да это и сложно осуществить технически. Постоянно подключенные конденсаторы при отключении индуктивной нагрузки будут бесполезно нагружать подводящую электропроводку. За электросчетчиком (перед счетчиком тоже, но за то потребитель не платит), что вызовет потребление активной мощности с соответствующим увеличением счета на оплату, а автоматические компенсаторы дороги и вряд ли оправдают затраты на их приобретение.

Другое дело, что производитель иногда устанавливает компенсационные конденсаторы на входе потребителей с индуктивной составляющей нагрузки. Эти конденсаторы, при правильном их подборе, несколько снизят потери энергии в подводящих проводах, при этом несколько повысив напряжение на подключенном электроприборе за счет уменьшения падения напряжения на подводящих проводах.

Но, что самое главное, компенсация реактивной энергии у каждого потребителя, от квартиры до огромного предприятия, снизит токи во всех линиях электропитания, от электростанции до квартирного щитка. За счет реактивной составляющей полного тока, что уменьшит потери энергии в линиях и повысит коэффициент полезного действия электросистем.

Похожие темы:

Реактивная мощность: от возникновения к практике

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

Возникновение реактивная мощность

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

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

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

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

Графики напряжения, тока, мощности

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

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

Реактивная мощность и конденсаторы

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

Анализ цепей на графике

Анализ цепей графическим методом

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

Треугольник сопротивлений и коэффициент мощности

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

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

Соотношения для вычисления напряжений

Формулы реактивных составляющих

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

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

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

Практическое истолкование коэффициента мощности

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

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

Коэффициент мощности

Величина энергии, запасаемой полем, определяется размером индуктивности или емкости. Прочитаете в любом учебнике физики для ВУЗов (Курс физики Жданова и Маранджяна, т. 2, стр. 234), точнее – пропорциональна квадрату величины. Теория реактивной мощности предполагает: некая энергия запасается каждый период паразитной индуктивностью, емкостью, потом уходит во внешнюю цепь. Получается своеобразная циркуляция внутри колебательного контура. Сильно нагреваются соединительные провода, если индуктивность находится слишком далеко от ёмкости.

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

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

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

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

Что предлагают под видом экономии электроэнергии

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

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

Перспективы дальнейшего изучения реактивной энергии, как явления

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

Полезна ли реактивная мощность? Важность реактивной мощности

Что такое реактивная мощность и почему она полезна?

В последние годы контроль реактивной мощности был предметом систематического исследования, поскольку он играет важную роль в поддержании безопасного профиля напряжения в крупномасштабной системе передачи. Хотя это побочный продукт систем переменного тока, он необходим для приемлемого функционирования различных электрических систем, таких как линии электропередач, двигатели, трансформаторы и т. Д.

Это важно для работы всех большинства всех электромагнитных энергетических устройств для создания магнитного поля. В некоторых случаях он принудительно вводится в сеть энергосистемы для поддержания более высокого напряжения узла. Давайте кратко обсудим важность реактивной мощности . Is Reactive Power Useful? Importance of Reactive Power Is Reactive Power Useful? Importance of Reactive Power

Что такое реактивная мощность?

Это количество, которое стало фундаментальной концепцией для анализа и понимания электрической системы переменного тока.Как правило, эта величина определяется только для электрических систем переменного тока.

Примечание. Вы можете проверить забавное, но логичное определение реактивной мощности здесь.

Это один из компонентов общей мощности в цепи переменного тока, который берет свое начало в фазовом сдвиге между синусоидальным напряжением и формами тока. Он определяется как амплитуда колебаний мощности без чистой передачи энергии. Active and Reactive power Active and Reactive power

Это является следствием или побочным продуктом системы переменного тока, которая перемещается назад и вперед в силовом проводнике, т.е.течь к реактивным компонентам от источника в течение одного полупериода и обратно к источнику в течение другого полупериода сигнала переменного тока.

Следовательно, среднее значение мощности равно нулю, что означает, что нагрузка никогда не получает, потребляет реактивную мощность. В случае трехфазного контура, в любой момент реактивные мощности трех фаз равны нулю. Чтобы отличить активную мощность, которая выполняет полезную работу, реактивную мощность измеряют в «VAR», что означает «Вольт-ампер-реактивная», а не в ваттах.What is Reactive Power? Var What is Reactive Power? Var Это можно выразить как Q = S sin ϕ

Q = VI sin ϕ

Q = P tan ϕ

Где S = полная мощность, а P = активная мощность.

Реактивная мощность временно сохраняется в виде электрических или магнитных полей, которые текут взад и вперед благодаря емкостным и индуктивным компонентам . Реактивная мощность может генерироваться, а также поглощаться элементами системы передачи энергии посредством шунтирования и последовательного реактивного сопротивления соответственно.

Как уже говорилось, это происходит из-за сдвига фаз, если ток через устройство отстает от напряжения, то устройство потребляет реактивную мощность.В зависимости от сдвига фаз между напряжением и током определяется величина потребляемой устройством реактивной мощности и потребления.

Поскольку реактивная мощность просто движется вперед и назад по линии (линия передачи или любой другой проводник), она действует как дополнительная нагрузка. Таким образом, реактивная мощность учитывается для всех кабелей, трансформаторов, распределительных устройств и другого электрического оборудования.

Это означает, что все эти установки должны быть рассчитаны на полную мощность, которая учитывает как активную, так и реактивную мощность.Если реактивная мощность существует в избыточных количествах, это значительно уменьшит коэффициент мощности системы и, следовательно, снизит эффективность работы. Это вызывает нежелательные падения напряжения, большие потери проводимости, чрезмерный нагрев и более высокие эксплуатационные расходы. Reactive power equipment Reactive power equipment

Чтобы преодолеть эти ограничения, методы компенсации реактивной мощности обычно используются в электрических системах передачи для повышения эффективности системы и даже для коррекции коэффициента мощности. С другой стороны, реактивная мощность важна для правильной работы электрооборудования по нескольким причинам, которые мы кратко обсудим в этой статье.

Цель этой статьи - дать нормальное утверждение, что достаточное количество реактивной мощности необходимо для работы многих электрических устройств, а также сети энергосистемы, и которое обеспечивается источниками реактивной энергии именно там, где она потребляется. ,

Источники и приемники реактивной мощности

Реактивная мощность вырабатывается или поглощается многими устройствами, подключенными к сети энергосистемы. Поэтому поток реактивной мощности через сеть контролируется этим оборудованием.Давайте посмотрим на эти реактивные источники энергии. Reactive power control by Alternator Sources and Sinks of Reactive Power Reactive power control by Alternator Sources and Sinks of Reactive Power

Генераторы: Синхронные машины, способные генерировать или поглощать реактивную мощность в зависимости от возбуждения постоянного тока на его обмотке возбуждения. Он генерирует реактивную мощность при избыточном возбуждении и поглощает реактивную мощность при недостаточном возбуждении. Это наиболее часто используемый источник реактивной мощности для контроля напряжения.

Конденсаторы и реакторы: Емкостные и индуктивные устройства используются последовательно и методом шунтирующей компенсации для управления реактивной мощностью, таким образом, для регулирования напряжения и стабильности системы.Емкостный компенсатор генерирует реактивную мощность, тогда как индуктивный компенсатор поглощает реактивную мощность.

Компенсация конденсаторов серии

обычно применяется для линий передачи для выработки реактивной мощности, когда это больше всего необходимо, в то время как шунтирующие конденсаторы устанавливаются на подстанциях в зонах нагрузки для выработки реактивной мощности и для поддержания напряжения в определенных пределах. Реакторы (шунт) в основном используются для поглощения реактивной мощности, чтобы снизить напряжение, а также для компенсации емкостной нагрузки в линии.

Линии передачи и подземные кабели : Линии передачи и кабели поглощают и генерируют реактивную мощность. Сильно нагруженная линия электропередачи потребляет реактивную мощность, уменьшая напряжение линии, в то время как слабо нагруженная линия электропередачи генерирует реактивную мощность, увеличивая напряжение линии.

Твердотельные преобразователи : В работе энергосистемы используется несколько твердотельных преобразователей, таких как преобразователи HVDC. Эти преобразователи всегда потребляют реактивную мощность, когда они работают.По этой причине большинство преобразователей используют устройства реактивной компенсации для управления потребностью реактивной мощности в преобразователях.

Трансформаторы: Для создания магнитного поля трансформатору нужна реактивная мощность, поэтому он поглощает реактивную мощность. Реактивная потребляемая мощность трансформатора зависит от номинальной и текущей нагрузки.

Нагрузки: Существует множество нагрузок, потребляющих реактивную мощность, которые оказывают большое влияние на напряжение и стабильность шины или системы.Некоторые из этих нагрузок включают в себя асинхронные двигатели, индукционные генераторы, дуговые печи, разряженное освещение, постоянные нагрузки, такие как (индукционный нагрев, отопление помещений, нагрев воды и кондиционирование воздуха.

Важность реактивной мощности

Реактивная мощность - это обе проблема и решение для сети энергосистемы . По нескольким причинам она играет важную роль в системе электроснабжения для различных функций, таких как удовлетворение требований по реактивной мощности, улучшение профилей напряжения, уменьшение потерь в сети, обеспечение достаточного резерва для обеспечения система безопасности в чрезвычайных ситуациях и ряд других функций.Давайте кратко обсудим некоторые причины, которые делают реактивную мощность очень важной.

  1. Управление напряжением

Importance of Reactive Power. Voltage Control by Reactive Power Importance of Reactive Power. Voltage Control by Reactive Power В целом, все электрооборудование рассчитано на удовлетворительную работу в определенных пределах номинального напряжения (то есть ± 6%) на клеммах потребителя. Изменения напряжения в основном вызваны изменением нагрузки на источник питания системы.

Если нагрузка на источник энергосистемы увеличивается, падение напряжения в компонентах энергосистемы увеличивается, в результате чего напряжение на клеммах потребителя уменьшается, и наоборот.Эти изменения напряжения в системе электропитания нежелательны, поскольку они отклоняют фактические характеристики оборудования на стороне потребителя, такого как лампы, двигатели и другое оборудование, чувствительное к изменениям напряжения.

Таким образом, система питания должна быть спроектирована таким образом, чтобы выдерживать эти колебания напряжения, обеспечивая оборудование для контроля напряжения в подходящих местах. Наиболее распространенный метод поддержания профиля напряжения заключается в подаче и поглощении реактивной мощности. Как правило, увеличение реактивной мощности вызывает повышение напряжения системы, тогда как уменьшение реактивной мощности вызывает падение напряжения.Reactive power and Voltage Control Reactive power and Voltage Control

Оборудование для контроля напряжения размещается в двух или более двух местах (избегая передачи реактивной мощности на большие расстояния из-за чрезмерных потерь реактивной мощности) в сети энергосистемы, поскольку в разных участках передачи будут различные падения напряжения и системы распределения, а также характеристики нагрузки будут различными в разных цепях энергосистемы.

Чаще всего это оборудование размещается на электростанциях, передающих подстанциях и фидерах.

Для управления напряжением в линии электропередачи используются различные методы, такие как управление возбуждением, трансформаторы с переключением ответвлений, шунтирующие конденсаторы, последовательные конденсаторы, синхронные конденсаторы и усилители. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. В зависимости от пригодности, доступности и дороговизны эти методы используются для управления напряжением на приемном конце.

В случае состояния высокой нагрузки (т.е. потребляемая реактивная мощность больше, чем потребляемая мощность), тем больше тока поступает от источника питания, что приводит к резкому падению напряжения на приемном конце.Если существует большее падение напряжения, это приводит к отключению генерирующих блоков, отказам оборудования и перегреву двигателей.

При этом условии автоматический рабочий механизм или реле активируют оборудование с реактивной мощностью, так что реактивная мощность увеличивается (например, увеличивается напряжение на клемме возбуждения генератора, чтобы обеспечить больше переменного тока для генератора), чтобы вернуть напряжение к номинальному значению. Это также достигается с помощью последовательных реакторов и последовательных конденсаторов.

В случае легкого нагружения (то есть, потребляемая мощность меньше, чем подача реактивной мощности), напряжение на приемном конце возрастает до большего значения. Это приведет к повреждению изоляции машин, снижению коэффициента мощности и автоматическому отключению оборудования.

При этом условии дополнительная реактивная мощность в линиях компенсируется автоматическими устройствами компенсации реактивной мощности, такими как синхронные конденсаторы, управление возбуждением от генератора переменного тока, шунтирующих конденсаторов и реакторов.

  1. Для удовлетворения потребности в реактивной мощности

Некоторым нагрузкам, таким как трансформаторы и преобразователи HVDC, для правильной работы требуется реактивная мощность. Когда нагрузка имеет большую потребность в реактивной мощности, произойдет падение напряжения.

По мере падения напряжения из источника будет потребляться больше тока для поддержания мощности, в результате чего линии будут потреблять больше реактивной мощности и, следовательно, падение напряжения будет продолжаться. Это приведет к падению напряжения, если напряжение упадет слишком низко.Это падение напряжения приводит к отключению генераторов, нестабильности системы и отключению другого оборудования, подключенного к энергосистеме. Reactive Power Demand By the Loads Reactive Power Demand By the Loads

Это падение напряжения связано с тем, что энергосистема не может обеспечить нагрузку реактивной мощности нагрузки, которая не удовлетворяется из-за нехватки выработки и передачи реактивной мощности.

Чтобы преодолеть это, источники реактивной мощности, такие как последовательные конденсаторы, подключаются к нагрузкам локально, где нагрузка требует реактивной мощности.Однако коммунальные предприятия взимают с потребителей плату за реактивную мощность, если нагрузки потребляют избыточную реактивную мощность сверх допустимой реактивной мощности.

  1. для уменьшения отключения электроэнергии

Reduce Electrical Blackouts by kVAR Reactive power Reduce Electrical Blackouts by kVAR Reactive power Недостаточная реактивная мощность в сети электроснабжения является основной причиной перебоев в подаче электроэнергии во всем мире. Как уже говорилось, недостаточное количество реактивной мощности вызывает падение напряжения, что в конечном итоге приводит к отключению генерирующих станций и различного оборудования.Некоторые из этих отключений включают в Токио 23 июля 1987 года; в Лондоне 28 августа 2003 года; в Швеции и Дании 23 сентября 2003 года.

  1. для создания магнитного потока

Supplying Reactive Power to Motors-Produce Magnetic Flux by reactive power Supplying Reactive Power to Motors-Produce Magnetic Flux by reactive power Большинство индуктивных нагрузок, таких как двигатели, трансформаторы, балласты и оборудование индукционного нагрева, требуют реактивной мощности для создания магнитного поля. В каждой электрической машине часть входной энергии, то есть реактивная мощность, расходуется на создание и поддержание магнитного потока для этого.Однако это приводит к снижению коэффициента мощности. Для достижения высокого коэффициента мощности конденсаторы обычно подключаются к этим устройствам для подачи реактивной мощности.

Это небольшая заметка о значении реактивной мощности. Надеюсь, вы получите представление об этой концепции. Возможно, у вас есть отличные знания по этой теме, поэтому, пожалуйста, не стесняйтесь добавлять любые комментарии, опыт и дополнительную информацию по этой теме в разделе комментариев ниже.

.
Основы реактивной мощности и компенсационного решения

Почему нам не нравится реактивная мощность

Общая мощность , так называемая полная мощность , сети передачи состоит из активной и реактивной мощности (рисунок 1). В то время как потребители энергии, подключенные к источнику питания, преобразуют активную мощность в активную энергию, реактивная энергия, относящаяся к реактивной мощности, не потребляется.

Reactive Power and Compensation Solutions Basics For Students Основы решений для реактивной мощности и компенсации для студентов (фото любезно предоставлено: eltrex.ро)

Реактивная мощность на стороне потребителя используется только для создания магнитного поля, например, для работы электродвигателей, насосов или трансформаторов.

Реактивная мощность генерируется, когда энергия поступает из сети питания, а затем подается обратно в сеть с задержкой по времени.

Таким образом, он колеблется между потребителем и генератором. Это создает дополнительную нагрузку на сеть и требует больших размеров, чтобы принимать колебательную реактивную мощность в дополнение к активной мощности, доступной.Как следствие, на меньше активной мощности можно транспортировать .

Composition of the total power of a transmission grid Composition of the total power of a transmission grid Рисунок 1 - Состав общей мощности передающей сети

Реактивная мощность имеет нулевого среднего значения, потому что она пульсирует вверх и вниз , усредняя до нуля. Реактивная мощность измеряется как максимальная пульсирующая мощность за цикл. Это может быть положительным или отрицательным, в зависимости от того, пики тока до или после напряжения.

По соглашению, реактивная мощность, как и реальная мощность, является положительной, когда она «подается», и отрицательной, когда она «потребляется».Потребление реактивной мощности снижает величины напряжения , в то время как подача реактивной мощности увеличивает величины напряжения.


Решение с компенсацией //

С системой компенсации реактивной мощности с конденсаторами мощности, непосредственно подключенными к сети низкого напряжения и близко к потребителю энергии , средства передачи могут быть освобождены, так как реактивная мощность больше не подается от сети, а обеспечивается конденсаторами (рисунок 2). ).

Principle of reactive power compensation using low voltage power capacitors Principle of reactive power compensation using low voltage power capacitors Рисунок 2 - Принцип компенсации реактивной мощности с использованием силовых конденсаторов низкого напряжения

Потери при передаче и потребление энергии уменьшаются, и дорогостоящие расширения становятся ненужными, поскольку одно и то же оборудование может использоваться для передачи более активной мощности благодаря компенсации реактивной мощности.


Определение мощности конденсатора

Система с установленной активной мощностью P должна быть компенсирована от коэффициента мощности cos φ 1 до коэффициента мощности cos φ 2 .Мощность конденсатора, необходимая для этой компенсации, рассчитывается следующим образом:

Q c = P · (загар φ 1 - загар φ 2 )

Компенсация

уменьшает передаваемую полную мощность S (см. Рисунок 3). Омические потери при передаче уменьшаются на квадрат токов.

Power diagram for a non-compensated (1) and a compensated (2) installation Power diagram for a non-compensated (1) and a compensated (2) installation Рисунок 3 - Схема питания для некомпенсированной (1) и компенсированной (2) установки

Оценка реактивной мощности

Для промышленных предприятий, которые все еще находятся на стадии конфигурирования, можно предположить, что потребителями реактивной мощности в основном являются асинхронные двигатели переменного тока, работающие со средним коэффициентом мощности cos φ ≥ 0.7 . Для компенсации до cos φ = 0,9 требуется конденсаторная мощность приблизительно , 50% от активной мощности:

Q c = 0,5 · P

В инфраструктурных проектах (офисы, школы и т. Д.) Применяется следующее:

Q c = 0,1-0,2 · P

Расчет реактивной мощности

(на основании счета за электроэнергию)

Для установок, которые уже работают, требуемая мощность конденсатора может быть определена путем измерения.Если имеются счетчики активной и реактивной работы, потребность в мощности конденсатора может быть взята из ежемесячного счета за электроэнергию.

tan φ = реактивная работа / активная работа

Для идентичного времени работы счетчика при измерении реактивной и активной работы //

tan φ = реактивная мощность Q / активная мощность P с
tan φ = √ (1 - cos 2 φ) / cos φ

Мощность компенсации Q c , соответствующая активной мощности P, может быть рассчитана для желаемого значения cos φ2.

Q c = Q 1 - Q 2 = P · F

В этом случае F = tan φ1 - tan φ2

Чтобы упростить расчет Q c , в таблице 1 указаны коэффициенты преобразования F , когда измеренный cos φ 1 должен быть скомпенсирован для достижения коэффициента мощности cos φ 2 при работе.

Conversion factors F for phase angle adjustments Conversion factors F for phase angle adjustments Таблица 1 - Коэффициенты преобразования F для регулировки фазового угла

3 основных вида компенсации //

Конденсаторы

могут использоваться для одиночной, групповой и центральной компенсации .Эти виды компенсации будут введены в следующем //


Одиночная компенсация

При однократной компенсации, конденсаторы напрямую подключаются к клеммам отдельных потребителей энергии и включаются вместе с ними через общее коммутационное устройство. Здесь мощность конденсатора должна быть точно отрегулирована для соответствующих потребителей. Одиночная компенсация часто используется для асинхронных двигателей (рисунок 4).

Single compensation Single compensation Рисунок 4 - Одиночная компенсация

Разовая компенсация экономически выгодна для:

  • Крупные индивидуальные потребители электроэнергии
  • Постоянный спрос на электроэнергию
  • Долгое время ВКЛ

Здесь нагрузка снимается с питающих линий к потребителям электроэнергии.Однако непрерывное регулирование мощности конденсатора в соответствии с его потребностью в реактивной мощности невозможно.


Групповое вознаграждение

При групповой компенсации каждое компенсационное устройство назначается группе потребителей . Такая группа потребителей может состоять, например, из двигателей или газоразрядных ламп, которые соединены в источник питания вместе через контактор или переключатель. В этом случае специальные переключающие устройства для подключения конденсаторов также не требуются (рисунок 5).

Group compensation Group compensation Рисунок 5 - Групповая компенсация

Групповая компенсация имеет те же преимущества и недостатки, что и однократная компенсация .


Центральная компенсация

Блоки управления реактивной мощностью используются для центральной компенсации , которые непосредственно назначаются распределительному устройству, распределительной плате или перераспределительной плате и устанавливаются там централизованно. Блоки управления содержат ветви переключаемых конденсаторов и контроллер, который получает реактивную мощность, присутствующую в месте ввода.

Central compensation Central compensation Рисунок 6 - Центральная компенсация

Если отклонение от заданного значения, , контроллер последовательно включает или выключает конденсаторы через контакторы .

Мощность конденсатора выбирается таким образом, чтобы вся установка достигла требуемого cos φ (рисунок 6). Центральная компенсация рекомендуется в случае:

  • Многие мелкие потребители подключены к сети
  • Различные требования к мощности и разное время включения потребителей энергии

Список литературы //

  • Планирование распределения электроэнергии по SIEMENS
  • Принципы эффективного и надежного реактивного энергоснабжения и потребления Федеральной комиссией по регулированию энергетики
,

активной, реактивной и полной мощности

Требуемое электропитание в электрической цепи зависит от

  • активной мощности - потребляемой мощности реального электрического сопротивления в цепи
  • реактивной мощности - мнимой индуктивной и емкостной потребляемой мощности в цепи

Требуемый источник питания называется полной мощностью и представляет собой комплексное значение, которое может быть выражено в соотношении пифагорейского треугольника, как показано на рисунке ниже.

reactive apparent active power

Кажущаяся мощность - S

Кажущаяся мощность - это мощность, подаваемая в электрическую цепь - как правило, от поставщика питания в сеть - для покрытия реального и реактивного потребления энергии в нагрузках.

Кажущаяся мощность может быть рассчитана как

S = (Q 2 + P 2 ) 1/2 (1)

, где

S = полная мощность в цепи ( вольт-ампер, ВА)

Q = потребляемая реактивная мощность в нагрузке (вольт-ампер реактивная, ВАР)

P = потребляемая активная мощность в нагрузке (Вт, Вт)

Видимая мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) - напряжение системы переменного тока, умноженное на текущий ток.Кажущаяся мощность является комплексным значением и векторной суммой активной и реактивной мощности, как показано на рисунке выше.

Однофазный ток

S = UI (2a)

, где

U = электрический потенциал (В)

I = ток (A)

Трехфазный ток

S = 3 1/2 UI

= 1.732 U I (2b)

Активная мощность - P

Активная - или реальная или истинная - мощность выполняет фактическую работу в нагрузке. Активная мощность измеряется в Вт (Вт) и представляет собой мощность, потребляемую электрическим сопротивлением.

Однофазный ток

P = UI cos φ

= UI PF (3a)

, где

φ = фазовый угол между электрическим потенциалом (напряжением) и током

PF = cos φ

= коэффициент мощности

Трехфазный ток

P = 3 1/2 UI cos φ

= 1.732 U I PF (3b)

Постоянный ток

P = U I (3c)

Реактивная мощность - Q

Реактивная мощность - это мнимая или сложная мощность в емкостной или индуктивной нагрузке. Реактивная мощность представляет собой обмен энергией между источником питания и реактивными нагрузками, при котором полезная мощность не увеличивается и не теряется. Чистая средняя реактивная мощность равна нулю. Реактивная мощность накапливается и разряжается асинхронными двигателями, трансформаторами, соленоидами и конденсаторами.

Реактивная мощность должна быть сведена к минимуму, поскольку она увеличивает общий ток, протекающий в электрической цепи, не оказывая никакой нагрузки на нагрузку. Увеличенные реактивные токи обеспечивают только невосстановимые потери мощности из-за сопротивления линии электропередачи.

Увеличение реактивной и полной мощности уменьшит коэффициент мощности - PF .

Реактивная индуктивная мощность измеряется в вольт-амперных реактивных (VAR).

Однофазный ток

Q = UI sin φ

= UI PF (4a)

, где

φ = фазовый угол

Трехфазный ток

Q = 3 1/2 UI sin φ

= 1.732 UI PF (4b)

.

Реактивная мощность - Continental Control Systems, LLC

Обзор

Реактивная мощность ( Q ) - это термин, обозначающий воображаемую (нереальную) мощность от индуктивных нагрузок, таких как двигатели или емкостные нагрузки (реже). Обычно измеряется в единицах VAR (вольт-ампер). Иногда реактивная мощность указывается в единицах ватт; это не совсем правильно, но не все устройства или программное обеспечение предлагают единицы VAR. Если реактивная мощность указывается в ваттах, преобразование из ватт в VAR происходит один к одному.Реактивная мощность НЕ включена в измерения реальной или активной мощности и энергии счетчиков WattNode. Измерители WattNode, которые сообщают о реактивной мощности, измеряют «основную реактивную мощность», которая не включает реактивные гармоники.

  • Положительная реактивная мощность вызвана индуктивными нагрузками, такими как двигатели и трансформаторы (особенно при низких нагрузках).
  • Отрицательная реактивная мощность вызвана емкостными нагрузками. Это может включать в себя осветительные балласты, приводы с регулируемой скоростью для двигателей, компьютерное оборудование и инверторы (особенно в режиме ожидания).
Примечание: некоторые производители используют соглашение об обратном знаке и рассматривают отрицательную реактивную мощность как индуктивную.

См. Также

Определения

«… в научном сообществе нет единого мнения о концепции реактивной мощности в несинусоидальных условиях. Фактически, при наличии гармоник в напряжениях и / или токах традиционное определение реактивной мощности больше не имеет смысла. ”- Антонио Каталиотти, IEEE Transactions On Power Delivery, vol.23, нет. 3 июля 2008 г.

Существует множество конкурирующих определений реактивной мощности, включая следующие (названные в честь оригинальных авторов):

  • Budeanu
  • Fryze
  • Кастерс и Мур
  • Пастух и Закихани
  • Шарон / Чарнецкий
  • IEEE рабочая группа
  • (из статьи в Википедии о вольт-амперной реактивности) VAR являются произведением среднеквадратичного напряжения и тока или кажущейся мощности, умноженной на синус фазового угла между напряжением и током.
Q = V_{rms}I_{rms}sin(phi)

Реактивная мощность различных нагрузок

  • Двигатель (без VSD): реактивная мощность будет положительной и будет варьироваться от примерно такой же, как реальная мощность для полностью загруженного двигателя, до нескольких раз реальной мощности для слабо нагруженного двигателя. Коэффициент мощности асинхронного двигателя варьируется в зависимости от нагрузки:
Моторная нагрузка,% Коэффициент мощности
0 0.17
25 0,55
50 0,73
75 0,80
100 0,85
  • Двигатель (с VSD): Реактивная мощность будет небольшой и, как правило, отрицательной. Коэффициент мощности смещения обычно составляет 0,9 или выше.
  • Люминесцентные лампы : коэффициент мощности старых приборов с магнитными балластами может варьироваться от 0.От 38 до 0,58. Современные электронные балласты с коррекцией коэффициента мощности могут превышать 0,98.
  • Газоразрядные лампы : с магнитными балластами может иметь диапазон от 0,4 до 0,6, а электронные балласты с коррекцией коэффициента мощности могут превышать 0,95.
  • Лампы накаливания : реактивная мощность составляет примерно –10% от реальной мощности, в результате чего коэффициент мощности составляет около 0,995. Мы считаем, что это происходит из-за нагрева и охлаждения нити во время цикла переменного тока.
  • Лампы накаливания с диммером: Реактивная мощность изменяется от нуля до положительного реактивного значения, почти равного реальной мощности.Коэффициент мощности варьируется от около 1,0 до 0,74.

Ключевые слова: кВАр

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о