Качество электроэнергии, БСК, СТК, ФКУ. Компенсация реактивной мощности.
НПЦ “ЭНЕРКОМ-СЕРВИС” поставил оборудование более чем на 200 российских предприятий и энергосистем, а также СТК 10 и 35 кВ на металлургические комбинаты в городах Ухань, Нанкин и Бао-Тоо (Китай).
Автоматизация производства неуклонно растет, количество высокоточных
механизмов, которые обладают восприимчивостью к качеству потребляемой
электроэнергии, увеличивается с каждым годом. Сбои в работе технологического
оборудования часто приводят к неоправданным потерям, связанным с уменьшением
объема выпускаемой продукции. Часты случаи выхода сложного и дорогого
оборудования из строя в результате подачи некачественной электроэнергии. Выход ценного оборудования из строя, снижение норм выработки, падение
эффективности работы предприятия в целом или же постоянные сбои и отказы
— это характерные симптомы производства, на котором используется сеть,
не обеспечивающая надлежащее 
Качество электроэнергии – технический термин, который был закреплен в одном из государственных стандартов. В перечень характеристик, которые определяют качество электроэнергии, входит более десяти параметров, среди которых – коэффициент искажения синусоидальности, отклонение частоты, коэффициент временного перенапряжения и так далее. В результате снижения качества электроэнергии чаще всего возникают следующие проблемы: изменение мощности, кратковременные перепады, резкие снижения напряжения.
Обращение в НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР «ЭНЕРКОМ-СЕРВИС» даёт вам возможность модернизировать производство, улучшить качественные показатели электросети и как следствие получить более высокую эффективность производственных процессов, а также добиться повышениях стабильности работы предприятия. Решения, предоставляемые нашей организацией, успешно доказывают своё качество и высокий уровень по всей нашей стране, а также в Китае и других регионах.
Качество электроэнергии – приоритетное направление нашей деятельности.
Компенсация реактивной мощности
Компенсация реактивной мощности — один из наиболее важных факторов, позволяющих решить задачу энергосбережения, уменьшения расход реактивной энергии. И зарубежные, и отечественные специалисты утверждают, что чуть более трети от общей стоимости продукции — это стоимость энергоресурсов. Необходимо подойти к анализу энергопотребления с наибольшей ответственностью, поскольку компенсация реактивной мощности может дать существенную экономию.
Устройства компенсации реактивной мощности способны помочь решить проблему экономии энергии.Для компенсации реактивной мощности используется оборудование, которое снижает величину полной мощности; различают индуктивные и емкостные устройства компенсации реактивной мощности. Использование подобного оборудования приводит к тому, что электроэнергия используется более рационально.
Компенсация реактивной мощности призвана разгрузить распределительные линии, генераторы и трансформаторы от реактивного тока, а также уменьшить потери мощности в элементах электроснабжающей системы. Кроме того, компенсация реактивной мощности позволяет:
- Уменьшить снижение напряжения и потери мощности в системе электроснабжения, ее элементах;
- Существенно уменьшить расходы на электроэнергию;
- Снизить влияние сетевых помех;
- Снизить асимметрию фаз.
Устройства компенсации реактивной мощности быстро окупаются — при том, что цена на них остается более чем доступной.
Потребление активной энергии при использовании устройств компенсации реактивной мощности может снижаться на 4-5 процентов.
Батареи статической компенсации – это группа конденсаторов,
используемых в схеме различных устройств, выступающих в качестве
фильтров, то есть повышающих качество электрического тока. Для
получения из группы конденсаторов БСК требуется соединение по
строго определённой электросхеме, позволяющей использовать устройство
без значительных потерь активной мощности.БСК может быть спроектирована и смонтирована достаточно быстро:
практически за считанные дни после принятия решения о необходимости её
установки на обычном производственном контуре.
подробнее в статье >>
Преимущества использования БСК
БСК — группы конденсаторов, соединяемых между собой. Как правило, в производстве БСК используются однофазные косинусные конденсаторы, тип соединения — параллельно-последовательное. Цели использования БСК — компенсация реактивной мощности, выравнивание кривой напряжения (в случае использования схемы с тиристорным регулированием), уровня напряжения.
Известно, что использование батарей статических конденсаторов дает значительный положительный эффект, способствует существенной экономии…
подробнее в статье >>
Что такое реактивная мощность? Компенсация реактивной мощности. Расчет реактивной мощности. Активная и реактивная энергия
Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность (проходящая, потребляема) характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока.
Определение
Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. к. характеристики сети (силы тока и напряжения) у постоянного всегда равны. Единица измерений активной мощности Ватт, в то время, как реактивной – реактивный вольтампер и килоВАР (кВАР). Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах.
Электротехника используется активную составляющую в качестве измерения передачи энергии отдельными электрическими приборами. Рассмотрим, сколько мощности потребляют некоторые из них:
Исходя из всего, сказанного выше, активная мощность – это положительная характеристика конкретной электрической цепи, которая является одним из основных параметров для выбора электрических приборов и контроля расхода электричества.
Обозначение реактивной составляющей:
Это номинальная величина, которая характеризует нагрузки в электрических устройствах при помощи колебаний ЭМП и потери при работе прибора.
Иными словами, передаваемая энергия переходит на определенный реактивный преобразователь (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и проявляется только в том случае, если система включает в себя эту составляющую.
Расчет
Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула:
S = U \ I, где U – это напряжение сети, а I – это сила тока сети.
Этот же расчет выполняется при вычислении уровня передачи энергии катушки при симметричном подключении. Схема имеет следующий вид:
Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда:
S = U * I * cos φ.
Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от того, какие характеристики имеет cos φ. Если у синусоидального тока угол сдвига фаз находится в пределах от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительная, если от 0 до -90 – то отрицательная.
Правило действительно только для синхронного (синусоидального) тока (применяемого для работы асинхронного двигателя, станочного оборудования).
Также одной из характерных особенностей этой характеристики является то, что в трехфазной цепи (к примеру, трансформатора или генератора), на выходе активный показатель полностью вырабатывается.
Максимальная и активная обозначается P, реактивная мощность – Q.
Из-за того, что реактивная обуславливается движением и энергией магнитного поля, её формула (с учетом угла сдвига фаз) имеет следующий вид:
Q L = U L I = I 2 x L
Для несинусоидального тока очень сложно подобрать стандартные параметры сети. Для определения нужных характеристик с целью вычисления активной и реактивной мощности используются различные измерительные устройства. Это вольтметр, амперметр и прочие. Исходя от уровня нагрузки, подбирается нужная формула.
Из-за того, что реактивная и активная характеристики связаны с полной мощностью, их соотношение (баланс) имеет следующий вид:
S = √P 2 + Q 2 , и все это равняется U*I .
Но если ток проходит непосредственно по реактивному сопротивлению. То потерь в сети не возникает. Это обуславливает индуктивная индуктивная составляющая – С и сопротивление – L. Эти показатели рассчитываются по формулам:
Сопротивление индуктивности: x L = ωL = 2πfL,
Сопротивление емкости: хc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).
Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, по которому можно определить, какая часть энергии используется не по назначению или «теряется» при работе устройства.
При наличии в сети активной реактивной составляющей обязательно должен рассчитываться коэффициент мощности. Эта величина не имеет единиц измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные элементы. С помощью этого показателя становится понятным, в каком направлении и как сдвигается энергия относительно напряжения сети. Для этого понадобится диаграмма треугольников напряжений:
К примеру, при наличии конденсатора формула коэффициента имеет следующий вид:
cos φ = r/z = P/S
Для получения максимально точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.
Компенсация
Учитывая, что при резонансе токов реактивная мощность равняется 0:
Q = QL – QC = ULI – UCI
Для того чтобы улучшить качество работы определенного устройства применяются специальные приборы, минимизирующие воздействие потерь на сеть. В частности, это ИБП. В данном приборе не нуждаются электрические потребители со встроенным аккумулятором (к примеру, ноутбуки или портативные устройства), но для большинства остальных источник бесперебойного питания является необходимым.
При установке такого источника можно не только установить негативные последствия потерь, но и уменьшить траты на оплату электричества. Специалисты доказали, что в среднем, ИБП поможет экономить от 20 % до 50 %. Почему это происходит :
В некоторых случаях специалисты используют не полноценные ИБП, а специальные компенсирующие конденсаторы.
Они подходят для бытового использования, доступны и продаются в каждом электротехническом магазине. Для расчета планируемой и полученной экономии можно использовать все вышеперечисленные формулы.
Активная мощность (P)
Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть
потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.
Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:
В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.
Формулы для активной мощности
P = U I – в цепях постоянного тока
P = U I cosθ – в однофазных цепях переменного тока
P = √3 U L I L cosθ – в трёхфазных цепях переменного тока
P = 3 U Ph I Ph cosθ
P = √ (S 2 – Q 2) или
P =√ (ВА 2 – вар 2) или
Активная мощность = √ (Полная мощность 2 – Реактивная мощность 2) или
кВт = √ (кВА 2 – квар 2)
Реактивная мощность (Q)
Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.
Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).
Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.
Реактивная мощность определяется, как
и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.
Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.
Формулы для реактивной мощности
Реактивная мощность = √ (Полная мощность 2 – Активная мощность 2)
вар =√ (ВА 2 – P 2)
квар = √ (кВА 2 – кВт 2)
Полная мощность (S)
Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.
Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.
Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла.
Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.
Формула для полной мощности
Полная мощность = √ (Активная мощность 2 + Реактивная мощность 2)
kUA = √(kW 2 + kUAR 2)
Следует заметить, что:
- резистор потребляет активную мощность и отдаёт её в форме тепла и света.
- индуктивность потребляет реактивную мощность и отдаёт её в форме магнитного поля.
- конденсатор потребляет реактивную мощность и отдаёт её в форме электрического поля.
Мгновенная мощность p произвольного участка цепи, напряжение и ток которого изменяются по законуu =U m sin(t ), i = I m sin(t– ), имеет вид
p = ui= U m sin(t )I m sin(t– ) = U m I m /2 =
= U i cos – UI cos(2t
– )
= (UI cos
– UI cos
cos2t ) – UI sin
sin2t .
(1)
Активная мощность цепи переменного тока P определяется как среднее значение мгновенной мощностиp (t ) за период:
так как среднее за период значение гармонической функции равно 0.
Из этого следует, что средняя за период мощность зависит от угла сдвига фаз между напряжением и током и не равна нулю, если участок цепи имеет активное сопротивление. Последнее объясняет ее название активная мощность . Подчеркнем еще раз, что в активном сопротивлении происходит необратимое преобразование электрической энергии в другие виды энергии, например в тепловую. Активная мощность может быть определена как средняя за период скорость поступления энергии в участок цепи. Активная мощность измеряется в ваттах (Вт).
Реактивная мощность
При расчетах электрических цепей находит
широкое применение так называемая реактивная мощность. Она характеризует
процессы обмена энергией между реактивными
элементами цепи и источниками энергии
и численно равна амплитуде переменной
составляющей мгновенной мощности цепи.
В соответствии с этим реактивная мощность
может быть определена из (1) как
Q = UI sin.
В зависимости от знака угла реактивная мощность может быть положительной или отрицательной. Единицу реактивной мощности, чтобы отличить ее от единицы активной, называют не ватт, а вольт-ампер реактивныйвар. Реактивные мощности индуктивного и емкостного элементов равны амплитудам их мгновенных мощностейp L иp C . С учетом сопротивленийэтих элементов реактивные мощности катушки индуктивности и конденсатора равныQ L =UI =x L I 2 иQ C =UI = x C I 2 , соответственно.
Результирующая реактивная мощность
разветвленной электрической цепи
находится как алгебраическая сумма
реактивных мощностей элементов цепи с
учетом их характера (индуктивный или
емкостный): Q =Q L –Q С.
ЗдесьQ L есть суммарная
реактивная мощность всех индуктивных
элементов цепи, аQ С представляет
собой суммарную реактивную мощность
всех емкостных элементов цепи.
Полная мощность
Кроме активной и реактивной мощностей цепь синусоидального тока характеризуется полной мощностью, обозначаемой буквой S . Под полной мощностью участка понимают максимально возможную активную мощность при заданных напряженииU и токеI . Очевидно, что максимальная активная мощность получается при cos= 1, т. е. при отсутствии сдвига фаз между напряжением и током:
S = UI.
Необходимость во введении этой мощности
объясняется тем, что при конструировании
электрических устройств, аппаратов,
сетей и т. п. их рассчитывают на определенное
номинальное напряжение U ном и определенный номинальный токI ном и их произведениеU ном I ном = S ном дает
максимально возможную мощность данного
устройства (полная мощность S ном указывается в паспорте большинства
электрических устройств переменного
тока.). Для отличия полной мощности от
других мощностей ее единицу измерения
называют вольт-ампер и сокращенно
обозначают ВА.
Полная мощность численно равна амплитуде
переменной составляющей мгновенной
мощности.
Из приведенных соотношений можно найти связь между различными мощностями:
P = S cos, Q = S sin, S = UI =
и выразить угол сдвига фаз через активную и реактивную мощности:
.
Рассмотрим простой прием, который
позволяет найти активную и реактивную
мощности участка цепи по комплексным
напряжению и току. Он заключается в том,
что нужно взять произведение комплексного
напряжения
и тока,
комплексно сопряженного току
рассматриваемого участка цепи.
Операция комплексного сопряжения
состоит в смене знака на противоположный
перед мнимой частью комплексного числа
либо в смене знака фазы комплексного
числа, если число представлено в
экспоненциальной форме записи. В
результате получим величину, которая
называетсяполной комплексной мощностью и обозначается.
Если
,
то для полной комплексной мощности
получаем:
Отсюда видно, что активная и реактивная
мощности представляют собой вещественную
и мнимую части полной комплексной
мощности, соответственно.
Для облегчения
запоминания всех формул, связанных с
мощностями, на рис. 7, б (с. 38)
построен треугольник мощностей.
“Справочник” – информация по различным электронным компонентам : транзисторам , микросхемам , трансформаторам , конденсаторам , светодиодам и т.д. Информация содержит все, необходимые для подбора компонентов и проведения инженерных расчетов, параметры, а также цоколевку корпусов, типовые схемы включения и рекомендации по использованию радиоэлементов .
С одной стороны, работу тока можно легко посчитать, зная силу тока, напряжение и сопротивление нагрузки. До боли знакомые формулы из курса школьной физики выглядят так.
Рис. 1. Формулы
И здесь нет ни слова про реактивную составляющую.
С другой стороны, ряд физических процессов на самом деле накладывают свои особенности на эти расчёты. Речь идёт о реактивной энергии. Проблемы с пониманием реактивных процессов приходят вместе со счетами за электроэнергию в крупных предприятиях, ведь в бытовых сетях мы платим только за активную энергию (размеры потребления реактивной энергии настолько малы, что ими просто пренебрегают).
Определения
Чтобы понять суть физических процессов начнём с определений.
Активная электроэнергия – это полностью преобразуемая энергия, поступающая в цепь от источника питания. Преобразование может происходить в тепло или в другой вид энергии, но суть остаётся одна – принятая энергия не возвращается обратно в источник.
Пример работы активной энергии: ток, проходя через элемент сопротивления, часть энергии преобразует в нагрев. Эта совершённая работа тока и является активной.
Реактивная электроэнергия – это энергия, возвращаемая обратно источнику тока. То есть ранее полученный и учтённый счётчиком ток, не совершив работы, возвращается. Помимо прочего ток совершает скачок (на короткое время нагрузка сильно возрастает).
Тут без примеров сложно понять процесс.
Самый наглядный – работа конденсатора. Сам по себе конденсатор не преобразует электроэнергию в полезную работу, он её накапливает и отдаёт. Конечно, если часть энергии всё-таки уходит на нагрев элемента, то её можно считать активной.
Реактивная же выглядит так:
1.При питании ёмкости переменным напряжением, вместе с увеличением U растёт и заряд конденсатора.
2.В момент начала падения напряжения (второй четвертьпериод на синусоиде) напряжение на конденсаторе оказывается выше, чем у источника. И поэтому конденсатор начинает разряжаться, отдавая энергию обратно в цепь питания (ток течёт в обратном направлении).
3.В следующих двух четвертьпериодах ситуация полностью повторяется, то только напряжение меняется на противоположное.
Ввиду того, что сам конденсатор работы не совершает, принимаемое напряжение достигает своего максимального амплитудного значения (то есть в √2=1,414 раза больше действующего 220В, или 220·1,414=311В).
При работе с индуктивными элементами (катушки, трансформаторы, электродвигатели и т.п.) ситуация аналогична. График показателей можно увидеть на изображении ниже.
Рис. 2. Графики показателей
Ввиду того, что современные бытовые приборы состоят из множества разных элементов с “реактивным” эффектом питания и без него, то реактивный ток, протекая в обратном направлении, совершает вполне реальную работу по нагреву активных элементов.
Таким образом, реактивная мощность цепи – по сути выражается в побочных потерях и скачках напряжения.
Очень сложно отделить один показатель мощности от другого при расчётах. А система качественного и эффективного учёта стоит дорого, что, собственно, и привело к отказу от измерения объёма потребления реактивных токов в быту.
В крупных коммерческих объектах наоборот, объем потребления реактивной энергии намного больше (из-за обилия силовой техники, снабжаемой мощными электродвигателями, трансформаторами и другими элементами, порождающими реактивный ток), поэтому для них вводится раздельный учёт.
Как считается активная и реактивная электроэнергия
Большинство производителей счётчиков электроэнергии для предприятий реализуют простой алгоритм.
Q=(S 2 – P 2) 1/2
Здесь из полной мощности S отнимается активная мощность P (в облегчённом для понимания виде).
Таким образом, производителю не обязательно организовывать полностью раздельный учёт.
Что такое cosϕ (косинус фи)
Для числового выражения соотношения активной и реактивной мощностей применяется специальный коэффициент – косинус фи.
Вычисляется он по формуле.
cosϕ = P акт /P полн
Где полная мощность – это сумма активной и реактивной.
Такой же коэффициент указывается на шильдиках электроинструмента, оснащённого двигателями. В этом случае cosϕ используется для оценки пиковой потребляемой мощности. Например, номинальная мощность прибора составляет 600 Вт, а cosϕ = 0,7 (средний показатель для подавляющего большинства электроинструмента), тогда пиковая мощность, необходимая для старта электродвигателя будет считаться как Pномин / cosϕ, = 600 Вт / 0,7 = 857 ВА (реактивная мощность выражается в вольт-амперах).
Применение компенсаторов реактивной мощности
Чтобы стимулировать потребителей эксплуатировать электросеть без реактивной нагрузки, поставщики электроэнергии вводят дополнительный оплачиваемый тариф на реактивную мощность, но оплату взимают только если среднемесячное потребление превысит определённый коэффициент, например, при соотношении полной и активной мощностей составит свыше 0,9, счёт на оплату реактивной мощности не выставляется.
Для того, чтобы снизить расходы, предприятия ставят специальное оборудование – компенсаторы. Они могут быть двух видов (в соответствии с принципом работы):
- Ёмкостные;
- Индуктивные.
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:
- Уменьшение тока вызывает снижение напряженности магнитного поля.
- Произведенный эффект наводит противо-ЭДС витков.
- В результате после отключения источника питания ток продолжает существовать, понемногу затухая.
Графики напряжения, тока, мощности
Реактивная мощность некое звено инерции, постоянно запаздывающее, мешающее. Первый вопрос: зачем тогда нужны индуктивности? О, у них хватает полезных качеств.
Польза заставляет мириться с реактивной мощностью. Распространенным положительным эффектом назовем работу электрических двигателей. Передача энергии идет через магнитный поток. Меж витками одной катушки, как было показано выше. Взаимодействию подвержены постоянный магнит, дроссель, все, способное захватить вектором индукции.
Случаи нельзя назвать в смысле описательном всеобъемлющими. Иногда применяется поток сцепления в виде, показанном для примера. Принцип используют пускорегулирующие аппараты газоразрядных ламп. Дроссель снабжен несметным количеством витков: отключение напряжения вызывает не плавное снижение тока, но выброс большой амплитуды противоположной полярности. Индуктивность велика: отклик поистине потрясающий. Превышает исходные 230 вольт на порядок. Достаточно, чтобы возникла искра, лампочка зажглась.
Реактивная мощность и конденсаторы
Реактивная мощность запасается энергией магнитного поля индуктивностями. А конденсатор? Выступает источником возникновения реактивной составляющей.
Дополним обзор теорией сложения векторов. Поймет рядовой читатель. В физике электрических сетей часто используются колебательные процессы. Всем известные 220 вольт (теперь принятые 230) в розетке частотой 50 Гц. Синусоида, амплитуда которой равна 315 вольт. Анализируя цепи, удобно представить вращающимся по часовой стрелке вектором.
Анализ цепей графическим методом
Упрощается расчет, можно пояснить инженерное представление реактивной мощности. Угол фазы тока считают равным нулю, откладывается вправо по оси абсцисс (см. рис.). Реактивная энергия индуктивности совпадает фазой с напряжением UL, опережает на 90 градусов ток. Идеальный случай. Практикам приходится учитывать сопротивление обмотки. Реактивной на индуктивности будет часть мощности (см. рис.). Угол меж проекциями важен. Величина называется коэффициентом мощности. Что означает на практике? Перед ответом на вопрос рассмотрим понятие треугольника сопротивлений.
Треугольник сопротивлений и коэффициент мощности
Чтобы проще вести анализ электрических цепей, физики предлагают использовать треугольник сопротивлений.
Активная часть откладывается, как ток, – вправо оси абсцисс. Договорились, индуктивность направлять вверх, емкость – вниз. Вычисляя полное сопротивление цепи, значения вычитаем. Исключено комбинированный случай. Доступно два варианта: реактивное сопротивление положительное, либо отрицательное.
Получая емкостное/индуктивное сопротивление, параметры элементов цепи домножают коэффициентом, обозначаемым греческой буквой «омега». Круговая частота – произведение частоты сети на удвоенное число Пи (3.14). Еще одно замечание по поводу нахождения реактивных сопротивлений укажем. Если индуктивность просто домножается указанным коэффициентом, для емкостей берутся величины обратные произведению. Понятно из рисунка, где приведены указанные соотношения, помогающие вычислять напряжения. После домножения берем алгебраическую сумму индуктивного, емкостного сопротивлений. Первые рассматриваются положительными величинами, вторые – отрицательными.
Формулы реактивных составляющих
Две составляющие сопротивления – активная и мнимая – являются проекциями вектора полного сопротивления на оси абсцисс и ординат.
Углы сохраняются при переносе абстракций на мощности. Активная откладывается по оси абсцисс, реактивная — вдоль сои ординат. Емкости и индуктивности являются основополагающей причиной возникновения в сети негативных эффектов. Было показано выше: без реактивных элементов становится невозможным построение электротехнических устройств.
Коэффициентом мощности принято называть косинус угла меж полным вектором сопротивления и горизонтальной осью. Столь важное значение параметру приписывают, поскольку полезная часть энергии источника является долей полных трат. Доля высчитывается умножением полной мощности на коэффициент. Если векторы напряжения и тока совпадают, косинус угла равен единице. Мощность теряется нагрузкой, улетучиваясь теплом.
Сказанному верить! Средняя мощность периода при подключении к источнику чисто реактивного сопротивления равна нулю. Половину времени индуктивность принимает энергию, вторую отдает. Обмотка двигателя обозначается на схемах прибавлением источника ЭДС, описывающего передачу энергии валу.
Практическое истолкование коэффициента мощности
Многие замечают неувязку в случае практического рассмотрения реактивной мощности. Для снижения коэффициента рекомендуют параллельно обмоткам двигателя включать конденсаторы большого размера. Индуктивное сопротивление уравновешивает емкостное, ток вновь совпадает с напряжением фазой. Сложно понять вот по какой причине:
- Допустим, к источнику переменного напряжения подключили первичную обмотку трансформатора.
- В идеале активное сопротивление равно нулю. Мощность должна быть реактивной. Но это плохо: угол между напряжением и током стремятся сделать нулевым!
Но! Колебательный процесс безучастен работе двигателей, трансформаторов. Теория реактивной мощности предполагает: колебания совершает вся энергия. До последней капли. В трансформаторе, двигателе из поля происходит активная «утечка» энергии на совершение работы, наведение тока вторичной обмотки. Энергия циркулировать между источником и потребителем не может.
Реальная цепь процесс согласования отдельных участков затрудняет. Для перестраховки поставщики требуют установить параллельно обмотке двигателя конденсаторы, чтобы энергия циркулировала в локальном сегменте, не выходила наружу, нагревая соединительные провода. Важно избежать перекомпенсации. Если емкость конденсаторов будет слишком велика, батарея станет причиной увеличения коэффициента мощности.
Что касается сдвига фаз, возникает на вторичной обмотке трансформатора подстанции. Роль играет не это. Двигатель работает, часть энергии не преобразована в полезную работу, отражается назад. В результате возникает коэффициент мощности. Участвующая составляющая индуктивности – технологический, конструкционный дефект. Часть, не приносящая пользы. Скомпенсируем, добавляя конденсаторные блоки.
Проверка правильности согласования ведется по факту отсутствия сдвига фаз между напряжением и током работающего электродвигателя. Лишняя энергия циркулирует меж избыточной индуктивностью обмоток, установленным конденсаторным блоком. Достигнута цель мероприятия – избежать нагрева проводников питающей устройство сети.
Что предлагают под видом экономии электроэнергии
В сети предлагают купить устройства экономии электроэнергии. Компенсаторы реактивной мощности. Важно не перегнуть палку. Допустим, компенсатор будет уместно смотреться рядом с включенным компрессором холодильника, коллекторным двигателем пылесоса, обременять квартиру мерами при работающих лампочках накала – предприятие сомнительное. До установки потрудитесь узнать сдвиг фаз меж напряжением и током, согласно информации, правильно рассчитайте объем блока конденсаторов. Иначе попытки сэкономить таким образом потерпят неудачу, разве случайно удастся навести палец в небо, попасть в точку.
Вторым аспектом компенсации реактивной мощности является учет. Делается для крупных предприятий, где стоят мощные двигатели, создающие большие углы сдвига фаз. Внедряют специальные счетчики учета реактивной мощности, оплачиваемой согласно тарифу. Для расчетов коэффициента оплаты применяется оценка тепловых потерь проводов, ухудшение режима эксплуатации кабельной сети, некоторые другие факторы.
Перспективы дальнейшего изучения реактивной энергии, как явления
Реактивная мощность выступает явлением отражения энергии. Идеальные цепи явления лишены. Реактивная мощность проявляется выделенным теплом на активном сопротивлении кабельных линий, искажает синусоидальную форму сигнала. Отдельная тема разговора. При отклонениях от нормы двигатели работают не столь гладко, трансформаторам – помеха.
Реактивная мощность (Страница 2) — Спрашивайте
Любой закон физики – это интерпретация процессов природы и они имеют определённые ограничения в своём применении, Законы Кирхгофа хороши на бумаге, в программах, аналитике цепей, но если Вы их пытаетесь “засунуть” внутрь провода или сердечника, то они отказывают…
1й закон Кирхгофа – закон сохранения материи
2й закон Кирхгофа – закон сохранения энергии.
С чего бы это им отказывать?
Где переход от режима нагрузки к режиму КЗ? Отсюда и некоторое непонимание в момент КЗ, при ещё наличии синхронного момента на валу ротор тормозится или сразу ускоряется? Допустим КЗ удаленное и напряжение не сильно упало. Но по теории то роторы ускоряются, при какой величине активного сопротивления это происходит?
Погуглите “векторная диаграмма синхронной машины”. Из нее получается: есть ток возбуждения, он вызывает поток возбуждения Ф, от потока на 90° отстает ЭДС, ток в цепи отстает от ЭДС еще на какой-то угол, и раскладывается на две составляющие:
– активный – совпадает с ЭДС, перпендикулярен потоку
– реактивный – отстает от ЭДС на 90°, противонаправлен потоку
активный и реактивный токи создают поперечный и продольный потоки реакции якоря
эти потоки реакции взаимодействуют с током возбуждения. По правилу левой руки находим, куда направлены силы Ампера:
– от поперечного потока (активного) сила Ампера тормозит ротор
– от продольного потока (реактивного) силы Ампера ничего не тормозят (на одной стороне обмотки сила в одну сторону, на другой – в другую)
Если рассматривать установившийся режим, то получается, что тормозящий момент пропорционален активному току.
А далее собственно вопрос – а чему равен активный ток?
I=E/(Zg+Zнагр) – полный ток. Zg- почти чисто реактивное
1) Пусть Zнагр>>Zg, и оно чисто активное. Тогда полный ток почти чисто активный, и он весь идет в торможение. И он НЕБОЛЬШОЙ (!!!), т.к. Zнагр очень велико
Поэтому топлива на вращение тратить надо очень мало…
2) Начинаем уменьшать Zнагр. Ток растет, но угол тока тоже растет. В итоге активный ток возрастает, но не так быстро, как уменьшается Zнагр (т.к. Zg почти чисто реактивное). Топлива на вращение надо тратить все больше и больше.
3) Наконец, Zнагр приближается по величине к Zg и даже становится меньше Zg. Вот где-то в этот момент возрастание активного тока прекращается, и он даже начинает падать.
Получается, что несмотря на рост тока за счет реактивной составляющей, тормозящий момент падает.
При КЗ у нас получается п.3.
Освежаем знания с RUCELF – RUCELF.PRO
Традиционно 1 сентября в нашей стране – День знаний. Тысячи школьников и студентов вновь садятся за парты и открывают для себя мир знаний. Конечно, и каждый взрослый помнит эти чудесные годы. Тогда и сейчас одной из главных книг в познании нового был словарь.
В преддверии Дня знаний разработчики электротехнического оборудования RUCELF составил словарь терминов, необходимый каждому взрослому, решившему приобрести стабилизатор, а, может, желающему освежить свои знания в этой области.
— А —
Автоматический выключатель (автомат) – контактный коммутационный блок, устанавливаемый в электрической цепи для защиты от токов перегрузки и токов короткого замыкания. В случае превышения током допустимого значения (номинала автомата) нагрузка, например, стабилизатор, будет автоматически обесточена. При необходимости автоматический выключатель может быть включен/отключен вручную.
Автотрансформатор – основной элемент ряда стабилизаторов, представляет собой трансформатор, первичная и вторичная обмотка которого связанны напрямую и имеют несколько выводов, отличающихся между собой значением напряжения.
Активная мощность – вид мощности, фактически являющийся скоростью потребления электроэнергии и характеризующий процесс её преобразования в другие виды энергии: тепловую, световую, механическую и т.д. Активная мощность измеряется в Ваттах (Вт) и обычно указывается в технических характеристиках различного оборудования.
Активная нагрузка – совокупность электроприборов, потребляющих только активную мощность и не имеющих в своём составе индуктивных и ёмкостных элементов. К таким изделиям относится большинство устройств, преобразующих электрическую энергию в свет и тепло, например, электрообогреватели, утюги, лампы накаливания, электрочайники. При подсчете суммарной мощности для подобного оборудования полную мощность можно принять равной активной.
— Б —
Байпас – функция стабилизатора, позволяющая пустить сетевое напряжение в обход его электронных блоков. Иными словами, в режиме байпас питание нагрузки, при работающем стабилизаторе, осуществляется напрямую от сети. Байпас может включаться как автоматически, например, при поломке одного из узлов стабилизатора, так и вручную с помощью выключателя или через функциональное меню.
Быстродействие –время, затрачиваемое стабилизатором на выравнивание скачков сетевого напряжения или, иначе, время, необходимое для установления номинального (максимально приближенного к номинальному) значения выходного напряжения при отклонениях входного. Надежность защиты и спектр допустимого для подключения оборудования увеличивается пропорционально росту быстродействия стабилизатора.
— В —
Время реакции (срабатывания) – время, требуемое стабилизатору для реагирования на изменение сетевого напряжения, измеряется в миллисекундах. Чем ниже время реакции, тем меньше риск повреждения защищаемого стабилизатором оборудования при сетевом перепаде.
Выходная мощность – значение мощности, которую стабилизатор может отдать подключенным потребителям. Если потребляемая нагрузкой мощность окажется больше выходной мощности стабилизатора, он отключится вследствие перегрузки или вообще выйдет из строя.
— Д —
Дискретное (ступенчатое) регулирование – способ стабилизации напряжения за счёт переключения обмоток автотрансформатора и выбора той, напряжение на которой наиболее близко к номинальному. Основное преимущество такого способа – минимальное время срабатывания. Главные недостатки: ступенчатые скачки выходного напряжения, невысокая точность стабилизации и сохранение искажений входного сигнала в выходном.
— З —
Запас мощности – величина, закладываемая сверх расчётной мощности нагрузки и позволяющая защитить стабилизатор от возможных эксплуатационных перегрузок. Рекомендуемое значение запаса – 20-30% от мощности, фактически требуемой подключаемому электрооборудованию.
— И —
Искажение синусоидальной формы напряжения – отклонение графика изменений переменного напряжения с течением времени от графика идеальной синусоиды.
— К —
Качество электроэнергии – степень соответствия сетевой электроэнергии установленным значениям. В Российской Федерации допускаются отклонения не более ±10 % по напряжению и ±0,2 Гц по частоте.
Короткое замыкание (КЗ) – контакт двух точек цепи с разными потенциалами, например, вследствие ошибочного соединения фазного проводника с нейтральным. Сопровождается КЗ резким и многократным увеличением силы тока, что не только нарушает функционирование электрической сети и выводит из строя различную технику, но и опасно для человека, а также может послужить причиной пожара.
Коэффициент мощности (сos(φ)) – величина, характеризующая любое потребляющее переменный ток устройство с точки зрения наличия в нем реактивной мощности. Численное значение cos(φ), равное отношению активной мощности к полной мощности, обычно указывается в технической документации, сопутствующей электрооборудованию (может обозначаться как Power Factor или PF).
Коэффициент полезного действия (КПД) – величина, указывающая на эффективность работы стабилизатора. Определяется как соотношение полезно использованной энергии к суммарному использованному количеству энергии. По данному параметру определяется экономичность стабилизатора – чем КПД выше, тем меньше потребляемой устройством электроэнергии (а значит и денег за её оплату) рассеивается в процессе работы.
— Л —
Линейное напряжение – напряжение между двумя фазными проводниками, в стандартной сети переменного тока равняется 380/400 В.
— Н —
Навесной стабилизатор – стабилизатор, предназначенный для навесного размещения на вертикальной поверхности.
Нагрузка – для стабилизатора это понятие можно рассматривать как совокупность подключаемых к нему устройств, либо как совокупность вообще всех устройств, требующих стабилизации питающего их напряжения.
Напольный стабилизатор – стабилизатор, подразумевающий установку на горизонтальную плоскость.
Нейтральный (нулевой) проводник – в электрической сети переменного тока проводник, имеющий нулевой потенциал относительно источника питания и фазного проводника. Напряжение между нейтральным и фазным проводниками стандартной сети составляет 220/230 В. Согласно требованиям цветовой маркировки нейтральный провод должен быть синего или бело-синего цвета. Буквенное обозначение – «N».
— О —
Однофазный стабилизатор – устройство, рассчитанное на подключение к однофазной сети (220/230 В) и предназначенное для защиты однофазных нагрузок (большинство бытовых электроприборов).
— П —
Перегрузочная способность – промежуток времени, в котором стабилизатор функционирует, несмотря на превышение мощностью нагрузки его номинальной выходной мощности.
Перепад (скачок) напряжения – резкое уменьшение или увеличение значения напряжения в электрической сети.
Полная мощность – мощность, на основе значения которой строится номенклатура (модельные ряды) большинства производителей стабилизаторов напряжения. Измеряется в Вольт-Амперах (ВА) и не равна активной мощности в Ваттах (кроме случая активной нагрузки). Зависимость полной мощности от активной выражается по формуле: ВА=Вт/cos(φ).
Предельный диапазон входного напряжения – минимальное и максимальное значения входного напряжения, при которых стабилизатор функционирует, но с выходным напряжением отличным от номинального. Разница между фактическим напряжением и номинальным в такой ситуации зависит от отклонения сетевого сигнала относительно рабочего диапазона.
Пусковые токи – токи, потребляемые некоторыми электроприборами в момент запуска и превышающие номинальное значение в несколько (до 8) раз. Характерны в первую очередь для электродвигателей и, соответственно, для всего оборудования, имеющего в своём составе электродвигатель: насосы, компрессоры, стиральные машинки, холодильники, пылесосы и т.п. Необходимую для защиты таких потребителей модель стабилизатора следует определять исходя из максимального пускового значения мощности (указывается в техническом паспорте изделия).
— Р —
Рабочий диапазон входного напряжения – пределы сетевых значений, при которых стабилизатор обеспечивает номинальное выходное напряжение.
Реактивная мощность – доля полной мощности, которая в процессе работы электрооборудования не передается в нагрузку, а тратится на электромагнитное излучение. Чем выше коэффициент мощности (cos(φ)) прибора, тем ниже его реактивная мощность и тем больше энергии он преобразует в полезную работу.
Реактивная нагрузка – совокупность устройств, характеризующихся наличием высокого значения реактивной мощности, как следствие их полная и активная мощность существенно различаются. При выборе стабилизатора для такой техники следует обязательно перевести Вт в ВА. К реактивным нагрузкам в первую очередь относятся электродвигатели и приборы, имеющие в своём составе ёмкостные или индуктивные элементы.
Релейный стабилизатор – распространённый тип дискретного стабилизатора, в котором переключение обмоток автотрансформатора осуществляется с помощью электронных реле. Имеет ряд серьёзных недостатков, делающих его применение с современным чувствительным оборудованием не самым лучшим решением.
— С —
Синусоидальная форма напряжения – колебания напряжения в сети переменного тока, имеющие форму синусоиды (плоская кривая функции синуса). Проще говоря, это форма переменного напряжения, графическое изображение которой соответствует графику синуса.
Корректное и устойчивое функционирование большей части современного электрооборудования может гарантировать только электропитание с формой напряжения максимально приближенной к идеальной синусоиде – рис. 1.
Скорость стабилизации – величина, измеряемая в вольтах в секунду (В/с) и указывающая на время, необходимое стабилизатору для выравнивания выходного напряжения при искажениях входного. С ростом скорости стабилизации увеличивается и быстродействие устройства. Обратите внимание – инверторные стабилизаторы не имеют параметра «скорость стабилизации», так как в них, благодаря двойному преобразованию энергии, выходное напряжение имеет номинальное значение постоянно, независимо от сетевого сигнала.
— Т —
Точность стабилизации – максимально возможное отклонение выходного напряжения стабилизатора от установленного номинального значения, измеряется в процентах. Большинство современных стабилизаторов имеют показатели точности от 3% до 8%. Выделяются инверторные модели, их точность – 2%.
Трехфазный стабилизатор – устройство, рассчитанное на подключение к трехфазной сети (380/400 В). Может использоваться как для защиты мощных трехфазных потребителей, так и для защиты однофазных – при условии их равномерного распределения между питающими фазами. Стоит отметить что существуют стабилизаторы, называемые «3 в 1», они включаются в трехфазную сеть, но имеют однофазный выход.
— Ф —
Фаза – проводник в цепи переменного тока, по которому электроэнергия следует от источника к потребителю. Обозначается буквой «L».
Фазное напряжение – напряжение между фазным и нейтральным проводником, используется в быту и в стандартной сети переменного тока, равняется 220/230 В.
— Ц —
Централизованное подключение стабилизатора – подключение мощного стабилизатора к общему сетевому вводу в квартиру, коттедж или офис, гарантирующее защиту всей электросети, а не отдельного потребителя.
— Э —
Электромеханический стабилизатор – стабилизатор, корректирующий напряжение специальным контактом, который, за счёт механического перемещения по обмотке, уменьшает или увеличивает коэффициент трансформации автотрансформатора. В современных устройствах передвижение указанного контакта осуществляет сервопривод с электронным управлением. Преимущество электромеханических моделей – плавная стабилизация с высокой точностью, недостаток – пониженное быстродействие, недостаточное для защиты многих видов современного оборудования.
Специалисты RUCELF рады поздравить всех школьников, студентов и их родителей с Новым учебным годом и желают, чтобы в вашей жизни всегда было место знанию и мудрости!
А помощь в выборе стабилизаторов гарантирует RUCELF!
Ваши вопросы и предложения направляйте на [email protected]
Мы всегда рады живому и продуктивному общению!
Смело звоните нам: +7 (495) 619-28-03
ПохожееРазница между банками резистивной и реактивной нагрузки
Банки нагрузкибывают разных форм в зависимости от нагрузки, которую они прикладывают к тестируемым источникам питания. Банки резистивной и реактивной нагрузки – это две основные формы. Каждый из них имеет свои преимущества для конкретных ситуаций. Разберитесь в различиях между резистивными и реактивными банками нагрузки, чтобы найти наилучшие варианты проведения тестов на ваших источниках питания.
Банки резистивной и реактивной нагрузки
В зависимости от ваших генераторов и того, как вы их используете, вам могут потребоваться резистивные, реактивные или оба типа банков нагрузки.Эти устройства создают различные нагрузки на генераторы. Наиболее распространены резистивные модели, а реактивные включают индуктивные и емкостные нагрузки.
1. Банк резистивной нагрузки использует
Блоки резистивной нагрузки потребляют энергию от генератора так же, как лампы или приборы. Эти испытательные устройства хорошо работают с генераторами, используемыми для общих энергетических целей, которые включают преобразование электричества в тепло или свет. Лампочки, лампы и обогреватели – примеры инструментов, преобразующих электрическую энергию в тепло.
Эти типы блоков нагрузки потребляют определенную реальную нагрузку в кВт на генераторе для обеспечения работы системы охлаждения источника питания, выхлопа и работы двигателя. Они не проверяют генератор на полную полную мощность в кВА, что и проверяет блок реактивной нагрузки.
2. Банк реактивной нагрузки использует
Блоки реактивной нагрузкимогут моделировать индуктивные нагрузки, часто используемые в коммерческих целях в строительстве или в качестве резервных источников питания. Индуктивные нагрузки создают запаздывающий коэффициент мощности, тогда как емкостные нагрузки создают опережающий коэффициент мощности.Из этих двух типов индуктивность чаще встречается в объектах, которые превращают мощность в работу двигателя посредством магнетизма.
Для предприятий, которые используют аварийные генераторы для работы оборудования для критически важных операций или жизнеобеспечения, таких как центры обработки данных и больницы, тестирование банка реактивной нагрузки является наиболее эффективным.
Как работают резистивные банки?
Нагрузочные батареи резисторов преобразуют всю приложенную электрическую энергию в тепло. Блоки нагрузки большей кВт обычно имеют встроенный вентилятор для охлаждения.Некоторые конструкции блоков нагрузки, такие как Duct Mounted, не имеют собственной системы охлаждения, а полагаются на поток охлаждающего воздуха из других источников, таких как радиатор двигателя.
Автономные блоки резистивной нагрузки обычно встречаются до 3000 кВт. При испытании под нагрузкой на полную мощность убедитесь, что выбранная группа нагрузок равна или больше, чем у источника питания при номинальном выходном напряжении.
Как работают банки реактивной нагрузки?
Группы реактивной нагрузки проверяют полную кажущуюся нагрузку источника питания в кВА.Реактивные модели, хотя и не так часто используются, как резистивные блоки нагрузки, являются частью требований к испытаниям, изложенных в NFPA 110 для оборудования с неединичным коэффициентом мощности или заводских приемочных испытаний.
В отличие от резистивных нагрузок, которые генерируют коэффициент мощности 1,0 и нагрузку 100%, реактивная имеет коэффициент мощности 0,8 при нагрузке 75%. Эта разница в коэффициентах мощности и нагрузках приводит к падению напряжения на генераторе на 25% больше, чем на резистивных нагрузках. Таким образом, банки реактивной нагрузки проверяют системы, чувствительные к провалам напряжения.
Преимущества испытания резистивной нагрузкой
Тестирование резистивной нагрузкой очень распространено, поскольку это наиболее экономичный способ тестирования источника питания. Для генераторов этот метод проверяет способность генератора реагировать на полную нагрузку. Когда генератор вырабатывает полную мощность, вы можете оценить способность топливной системы и систем охлаждения механизма работать под нагрузкой.
Блоки резистивной нагрузки также предотвращают потерю эффективности дизельных генераторов из-за мокрой штабелирования, что происходит, когда несгоревшее топливо забивает выхлопную систему.Увеличивая нагрузку на генератор, чем он обычно испытывает, банк нагрузки побуждает двигатель сжигать больше топлива, уменьшая вероятность влажного штабелирования.
Если условие уже наступило, использование теста резистивной нагрузки на полной мощности может уменьшить воздействие за счет сжигания чрезмерной влаги в двигателе.
Еще одним преимуществом использования резистивных групп нагрузки является то, что они позволяют генератору тренировать свою выхлопную систему для достижения достаточно высоких температур, чтобы должным образом обрабатывать пар, проходящий через него, и работать на пике.
Кроме того, блоки резистивной нагрузки могут использоваться для дополнения фактической нагрузки на генератор, чтобы оптимизировать его работу. Часто вы можете встретить генераторы, работающие с нагрузкой 50% или ниже, что может привести к мокрому штабелированию. Банки резистивной нагрузки с автоматическим выравниванием нагрузки могут автоматически добавлять и вычитать кВт, чтобы поддерживать минимальную нагрузку.
Тестирование с реактивной нагрузкой предлагает некоторые дополнительные преимущества, которых нет при резистивном тестировании, и может потребовать дополнительных затрат для определенных приложений.
Преимущества испытания реактивной нагрузкой
Тестирование реактивной нагрузки более точно воспроизводит тип нагрузки, которую генератор будет испытывать при типичном использовании в кВА и кВАр. Он помогает оценивать не только переходные нагрузки, но также распределение нагрузки и мощность генератора.
При проведении испытаний с реактивной нагрузкой в параллельных системах вы можете искать горячие точки с помощью инфракрасного исследования электрической системы. Вы также можете использовать условия нагрузки для оценки электрических соединений, кабелей, работы шины и других компонентов.
В зависимости от вашего оборудования вам может потребоваться как реактивная, так и резистивная нагрузка. Если это так, у нас есть модели, которые могут удовлетворить обе потребности. Если вам нужен блок с возможностями как резистивного, так и реактивного тестирования в одной модели, у нас есть решение для вас. Эти блоки нагрузки имеют высокую мощность до 1875 кВА и нагрузку до 1500 кВт. Реактивно-реактивные модели выполняют работу двух блоков нагрузки в одном мощном блоке.
Найдите нужные банки нагрузки
В LBD мы производим как резистивные, так и реактивные модели.Мы предлагаем стационарные стационарные конструкции, а также переносные решения для тестирования на ходу. С какими бы трудностями при тестировании вы ни столкнулись, дайте нам знать, и мы поможем вам найти банк нагрузки, соответствующий вашим потребностям, из нашего лидирующего в отрасли ассортимента.
Если вы готовы получить одну из наших подготовленных моделей или вам нужна индивидуальная опция, запросите предложение у нашей команды.
Блок резистивной реактивной нагрузки | ASCO Power Technologies
Большинство генераторных установок спроектированы и рассчитаны на коэффициент мощности 0.8, и поэтому двигатель не может обеспечить полную мощность в кВА при единичном коэффициенте мощности. Например, генераторная установка мощностью 500 кВА с коэффициентом мощности 0,8 сможет выдавать только 400 кВт на чисто резистивную нагрузку. Испытание с использованием только резистивной нагрузки обычно приводит к испытанию при полной нагрузке первичного двигателя (т. Е. Двигателя), но не генератора переменного тока, который будет проверен только на 80% его номинального тока. Это означает, что генератор и его система управления не испытываются до их номинальных пределов.Нагрузка с коэффициентом мощности, отличным от единицы, влияет на реакцию генератора переменного тока на нагрузку, поскольку при индуктивных нагрузках ток нагрузки не точно совпадает по фазе с выходным напряжением.Поле в магнитной цепи генератора переменного тока искажается, и автоматический регулятор напряжения (АРН) и цепь возбуждения должны обеспечивать более высокий ток для поддержания установленного выходного напряжения. Таким образом, относительные потери в генераторе увеличиваются при работе с коэффициентом мощности, отличным от единицы, что приводит к большему рассеиванию тепла в пластинах и обмотках генератора. Однако тот же самый генератор будет работать значительно холоднее, если генераторную установку испытывают только при единичном коэффициенте мощности.Это связано с тем, что ток ниже и точно совпадает по фазе с напряжением (т. Е. С единичным коэффициентом мощности). Таким образом, тепловые характеристики генераторной установки в целом не будут проверяться, как если бы была применена нагрузка с номинальным коэффициентом мощности, отличным от единицы.
Многие инженеры, тестирующие генераторные установки, считают, что это не очень важно, поскольку обычно генератор имеет проверенную конструкцию. Их основная задача – доказать, что первичный двигатель находится в исправном состоянии и способен принимать нагрузку без нестабильности или даже остановки.Нет сомнений в том, что резистивные тесты действительно дают ценные и полезные данные, но они не могут дать полную картину. Электрические части генераторной установки, генератор переменного тока и вспомогательные компоненты, такие как автоматические выключатели, датчики тока, соединения и проводка, счетчики и контрольно-измерительные приборы, явно не испытываются на пределе своих возможностей, когда выполняется только резистивное испытание.
Когда профессиональные инженеры и консультанты участвуют в определении системы резервного питания для проекта, они указывают, что генераторная установка проверяется на соответствие применимым стандартам и номинальным характеристикам, указанным на паспортной табличке.Это означает испытание на отсутствие единицы или резистивную / индуктивную нагрузку. ISO 8528 указывает, что в отчетах об испытаниях следует указывать, проводились ли испытания при коэффициенте мощности, отличном от номинального. Обычно это означает, что тесты, проведенные с чисто резистивной нагрузкой, можно считать неполными.
Разница между резистивной и реактивной нагрузками
Ламповые усилители подобны святому Граалю рок-тона. Независимо от того, насколько прогрессивные технологии и дали нам множество новых игрушек, с которыми можно поиграть, ничто не заменит хороший ламповый усилитель.Но нельзя сказать, что у них есть свои недостатки. Несмотря на то, что они преуспевают в звуке, они могут быть хрупкими машинами. Например, если вы будете использовать свой усилитель без динамика (например, при записи через компьютерный интерфейс), это, скорее всего, приведет к его повреждению.
Важность нагрузкиДля правильной работы усилителю необходима «нагрузка», чтобы знать, куда направить мощность. Обычно динамик действует как нагрузка, используя мощность, генерируемую усилителем, и рассеивая ее как звук.Но если вы хотите использовать свой усилитель без динамиков? Вот тут-то и пригодятся блоки нагрузки. Эти устройства работают, давая вашему усилителю «фиктивную нагрузку», давая всю эту мощность куда-нибудь, позволяя вам безопасно использовать ваш усилитель множеством способов без динамиков. Вы также можете думать о них как о простых аттенюаторах, которые понижают выход вашего усилителя до линейного уровня.
Реактивные VS резистивные нагрузкиСуществует два основных типа нагрузок: резистивная и реактивная. Из этих двух нагрузок гораздо чаще встречаются резистивные нагрузки.Ящики резистивной нагрузки состоят из резисторов, которые принимают мощность, выдаваемую усилителем, и выделяют ее в виде тепла. Они просты по конструкции и, следовательно, обычно менее дороги, многие из них представлены в виде DI Box .
Ящики реактивной нагрузки, с другой стороны, немного сложнее. Они содержат систему конденсаторов и резисторов, которые предназначены для имитации кривой импеданса динамика. Естественно, это делает их, как правило, более дорогими, чем системы с резистивной нагрузкой, но многие игроки утверждают, что использование реактивных нагрузок дает результаты, близкие к усилию, толкающему динамик, что оправдывает дополнительные расходы. Suhr Reactive Load – хороший пример популярного варианта.
Видео предоставлено Suhr
Поскольку громкоговорители усилителя являются неотъемлемой частью звука игрока, многие грузовые боксы поставляются со встроенными имитаторами громкоговорителей. Для тех, кто этого не делает, вы всегда можете выполнить сопряжение с внешним симулятором аналогового динамика, таким как Radial JDX Direct-Drive . Если вы записываете в программе DAW, должно быть доступно несколько плагинов, которые впечатляюще близки к имитации звука не только динамиков, но и конкретных комбинаций динамиков и микрофонов.
Что лучше всего подходит для васИтак, что лучше для вас? И резистивные, и реактивные нагрузки безопасны в использовании и могут обеспечить отличные результаты, поэтому многое зависит от ваших конкретных потребностей, типа используемого усилителя, приложения, вашего бюджета и многого другого. Надеюсь, эта статья пролила свет на важность нагрузок и различия между резистивными и реактивными системами.
Если у вас есть какие-либо вопросы относительно покупки упомянутых выше продуктов или любого другого оборудования, не стесняйтесь общаться с одним из наших полезных профессионалов PAL, используя диалоговое окно «Свяжитесь с нами» ниже!
Ваша очередь выключить звук!
С учетом стоимости и характеристик, какой из двух типов нагрузок вы бы предпочли?
Дайте нам знать в разделе комментариев ниже!Другие истории, которые могут вас заинтересовать:
ламповый комбоусилитель Great Tube до 600 долларов [/ caption] Тональные характеристики четырех обычных ламп [/ caption] Описание переключателя режима ожидания лампового усилителя [/ caption]Тестирование банка резистивной и реактивной нагрузки
Большинство производителей генераторов испытывают нагрузку на генераторы как часть производственного процесса.Отгрузка, установка и проектирование установки (включая параллельную работу аварийных генераторов) могут вызвать незапланированные проблемы с оборудованием. Чтобы гарантировать подачу питания от генератора в случае отключения электроэнергии от электросети, рекомендуется выполнить нагрузочное испытание генератора.
При тестировании конфигурации аварийного генератора тестируются системы управления двигателем, генератором и генератором.
Тестеры банка нагрузки могут использоваться вместо нагрузки оборудования. Это устройство развивает электрическую нагрузку на генератор.Банки нагрузки можно определить как устройство, представляющее нагрузку на генератор. Резистивный и реактивный – это два стиля доступных систем тестирования нагрузки.
- Освещение
- Лампы накаливания
- Нагревательные элементы, такие как обогреватели или конфорки.
- Жалюзи корпуса – открываются, когда температура корпуса достигает номинальной.
- Топливная система двигателя – Обеспечивает работу топливной системы двигателя при полной загрузке.
- Система охлаждения двигателя – температуру охлаждающей жидкости можно контролировать при реальной нагрузке генератора.
- Система впуска воздуха в двигатель – Обеспечивает надлежащую подачу воздуха в систему впуска (могут быть включены жалюзи).
Тестирование банка реактивной нагрузки
Тестеры банка реактивной нагрузки используются для проверки двигателя-генератора при его номинальном коэффициенте мощности.Коэффициент мощности – это показатель того, насколько эффективно нагрузка (ток) преобразуется в полезную работу. Это хороший индикатор влияния нагрузки (тока) на КПД генератора.
Обычно используются следующие конструкции тестеров:
- Резистор – резисторы соединены группами. На каждый банк подается питание для имитации линейной нагрузки на генератор.
- Индуктивный – Основным компонентом этого тестера является реактивный элемент с железным сердечником.При использовании вместе с тестером резистивной нагрузки создает нагрузку с запаздывающим коэффициентом мощности (ток не совпадает по фазе с напряжением). Используется для нагрузок, состоящих из освещения, отопления, двигателей, трансформаторов и т. Д.
- Емкостный – основным компонентом этого тестера является конденсаторная батарея. Принцип работы аналогичен индуктивной системе. Диэлектрический материал в конденсаторах изменяет коэффициент мощности до опережающего коэффициента мощности. Нагрузка, обеспечиваемая этим устройством, имитирует электронные или нелинейные нагрузки, типичные для телекоммуникаций, компьютеров или ИБП (источников бесперебойного питания). Электронный блок нагрузки
- – полностью программируемый, с воздушным или водяным охлаждением. Эти тестеры используются для моделирования твердотельной нагрузки и обеспечения постоянной мощности для прецизионных испытаний.
Все реактивные нагрузки созданы равными?
Цитата:
Сообщение от chrischoir ➡️ Нет, Крис, ты ошибаешься.Сложно понять, почему вы ошибаетесь.Я постараюсь сделать это как можно проще, но есть еще много места, которое нужно покрыть, и я ожидаю, что ваши глаза начнут тускнеть до конца. На самом деле я ожидаю, что МОИ глаза начнут тускнеть, и мне придется сделать один или несколько перерывов, прежде чем я все это закончу, если я все это закрою.
Первое, что вам нужно знать, это то, что импеданс на самом деле НЕ является одним числом, это на самом деле кривая, нанесенная на график. График будет сопротивлением против частоты. Сопротивление в цепи зависит от частоты, и обычно цитируемое число обычно является наименьшим сопротивлением, измеренным в пределах звукового диапазона или на резонансной частоте динамика, или, альтернативно, наименьшим на любой частоте, отличной от постоянного тока, которая обычно ниже этого значения. ЛЮБЫЕ измерения переменного тока.(Вот почему громкоговоритель с номинальным сопротивлением 8 Ом обычно дает около 6 Ом, плюс минус небольшой, при измерении стандартным омметром.) Однако, как только частота поднимается выше нижнего диапазона громкоговорителя, фактическое сопротивление резко возрастает.
Итак, пытаясь сконструировать устройство, которое на самом деле напоминает кривую импеданса реального динамика, вы нацеливаетесь на движущуюся цель, плюс, поскольку нет двух конструкций динамиков, которые ведут себя точно так же, это действительно целая книга движущихся целей.
Мы уже выходим за рамки того, что можно легко скопировать с помощью простой схемы.Блок реактивной нагрузки, основанный на схеме RCL (резистор-конденсатор-индуктор), будет, в лучшем случае, приближением. Некоторые из них лучше, чем другие, как правило, чем «реалистичнее» коробка, тем сложнее схема и тем дороже коробка. Электронные компоненты, которые надежно работают на уровне громкоговорителей, как правило, дороги, потому что они должны выдерживать значительный ток.
Итак, поскольку для вашего грузового отсека будет непрактично дублировать электрическое поведение динамика, дизайнеры делают следующее лучшее, а именно приближение, компромисс и принятие решений о том, что можно безопасно игнорировать в с точки зрения акустики.
Так что нет, они НЕ все одинаковые.
Но это еще не все.
Есть одна компания, производящая блоки нагрузки / аттенюатора, которые намного ближе к воссозданию электрического поведения динамика (Weber), потому что их серия “Mass” устройств фактически включает моторную секцию (звуковая катушка, магнит и подвеска) настоящий динамик в дизайн коробки. Конечно, без конуса
, влияющего на кривую резонансной частоты, это не будет идеальным отдыхом, но это лучше, чем ничего.
Есть еще одна особенность, которая отличает динамики от полностью электронных нагрузок, а именно то, что динамик действует не только как воспроизводящий, он также подает сигнал обратно в выходной каскад усилителя. Это связано с тем, что, когда звуковая катушка движется в магнитном поле, она генерирует ток, противоположный току, движущему динамик, и хотя эта «обратная ЭДС» намного слабее, чем выход усилителя, этот противоположный сигнал возвращается обратно. внешний вид действительно влияет на поведение усилителя по-разному, в зависимости от конструкции усилителя.
Обычные грузовые ящики не генерируют противо-ЭДС – у них нет движущихся частей.
Итак, ДА, конструкция коробки имеет значение. Большой резистор будет работать нормально, когда вы запускаете усилитель на испытательном стенде, обнаруживая проблему, но на самом деле он не будет звучать так хорошо, когда вы пытаюсь сделать тихую запись.
Реактивная нагрузка, содержащая конденсаторы и катушки индуктивности, будет звучать лучше, насколько это зависит от конструкции схемы.
Дизайн Weber действительно интересен – у меня не было много времени с одной из их коробок, но несколько лет назад я провел собственные эксперименты, основанные на той же идее, и да, работает с , если у вас есть реалистичные ожидания. (вы никогда не получите искажения конуса ни в одном грузовом отсеке (не считая гибридных коробок с IR), но они ДЕЙСТВИТЕЛЬНО работают.Моя проблема заключалась в том, что я постоянно сжигал звуковые катушки, с которыми мне приходилось работать. У Вебера, однако, есть собственная компания по производству динамиков, и ему не нужно возиться с утилизированными деталями.
Все еще с нами?
РЕДАКТИРОВАТЬ: Я забыл упомянуть, что если вы собираетесь построить простую резистивную коробку, вам нужно использовать намного большую мощность, чем рассчитана на ваш усилитель, особенно с ламповыми усилителями. По крайней мере, в два раза больше мощности, 4X лучше. Так ваша коробка прослужит намного дольше.
Последний раз редактировал Джон Эппштейн; 7 февраля 2020 г., 07:48..
Реактивная нагрузка – гитара Premier
TAE – это здоровенный аппарат весом 15 фунтов и размером примерно 15 x 12 x 4,5 дюйма. Качество сборки превосходное, сверхпрочный корпус и высококачественные горшки. переключатели и разъемы. Есть отличный встроенный блок питания. Это сверхмощный комплект – Boss не напортачит.
Что такое «экспандер усилителя»?
Как и OX, TAE представляет собой прямоугольную коробку, приподнятую на резиновых ножках, которая может быть установлена поверх многих комбинированных и головных усилителей.(Он также монтируется в стойку.) Он также представляет собой загрузочную коробку, аттенюатор динамика, предусилитель прямой записи и ИК-проигрыватель / загрузчик. Мы рассмотрим эти функции чуть позже, но сначала давайте рассмотрим уникальную и полезную роль TAE «расширитель усилителя».
Все продукты, представленные здесь, позволяют генерировать звуки большого усилителя при низкой громкости. Но TAE также может перевернуть уравнение, обеспечивая звук с маленьким усилителем на большой громкости благодаря встроенному 100-ваттному твердотельному усилителю мощности. Допустим, ваш любимый усилитель – крошечный Fender Champ.Он отлично подходит для записи, но ему не хватает мускулов для работы на сцене. Вы можете направить динамик своего Champ к TAE и включить встроенный усилитель до уровня сценического уровня, который может соперничать со 100-ваттным стеком. (Важно: вам понадобится кабинет динамика, который может работать с такими уровнями, которые могут легко сломать скромный 8-дюймовый динамик Champ.)
Как и OX, TAE включает секцию эффектов, предлагающую эквалайзер, компрессию, реверберацию и задержку. Это обеспечивает виртуальный цикл эффектов для усилителей, у которых он отсутствует. Если вы добавите педальный контроллер Boss GA-FC за 133 доллара (не рассматривается), вы можете включать и выключать эффекты и вводить время задержки нажатием.(Большинство этих функций доступны через переключатели на передней панели, поэтому педаль контроллера не требуется.)
Итак, теперь этот простой двухкнопочный Champ включает в себя высококачественную петлю эффектов, усиление соло, пульт дистанционного управления педальным переключателем, хранение пресетов, совместимость со многими MIDI-переключателями и педалями контроллеров, а также достаточную громкость на сцене, чтобы конкурировать с мачо-стеками и жесткими руками. барабанщики. Если это не «расширение усилителя», я не знаю, что это такое.
Улучшение ваших буровых установок
TAE может хранить на борту 32 IR, при этом большее количество IR доступно через привлекательный понятный программный интерфейс для Mac или Windows.(Пока нет редакторов для мобильных устройств.) Включенные IR представляют собой хорошо продуманный набор кабинетов Marshall, Mesa, Fender, Vox и Freidman в конфигурациях от 1×8 до 4×12. Как и OX, TAE относится к сохраненным комбинациям ИК / эффектов как к ригам. Вы можете хранить восемь ригов на борту и переключаться между ними без подключения к компьютеру. Вы можете загрузить свои собственные IR через специальное приложение для загрузки IR.
Аудиоредактор TAE может похвастаться понятным интерфейсом с интуитивно понятной графикой потока сигналов.
Пять моделей микрофонов: Neumann U 87, Shure SM57, AKG C451 B, Royer R-121, Sennheiser MD 421, а также несколько комбинированных настроек, все с регулируемыми виртуальными позициями. Кроме того, есть четыре настройки комнатного микрофона разных размеров. Качество звука отличное.
Комплексные возможности подключения
Функции задней панели очень разнообразны. В дополнение к выходным стерео разъемам XLR есть моно выход XLR для питания микшерного пульта на передней панели дома. Петля эффектов может быть сконфигурирована как последовательная или параллельная.Имеются полноразмерные порты ввода-вывода MIDI – TAE не только отвечает на управляющие сообщения, но также может передавать их на внешнее оборудование. Есть выход переключения каналов для многоканальных усилителей, разъем для стереонаушников и селектор
на 4/8/16 Ом.Еще одна уникальная особенность – сложный переключатель импеданса с независимыми регуляторами низких и высоких частот. Это позволяет точно настроить отклик в соответствии с индивидуальными усилителями. (Например, установка низкого сопротивления низких частот может устранить нежелательные колебания от усилителей со сверхвысоким усилением.)
The Verdict
Boss’s WAZA Tube Amp Expander Amplifier Amplifier Attenuator выполняет огромное количество задач и при этом отлично звучит. Качество сборки отличное. Он может похвастаться уникальными функциями, такими как встроенный 100-ваттный усилитель мощности и двухдиапазонный регулятор импеданса. При цене 1338 долларов это самый дорогой продукт в этом обзоре, и вам могут не понадобиться все его функции. Но для многих гитаристов, которые выступают и записываются, это могло быть идеальным универсальным решением.
Amazon.com: Suhr Реактивная нагрузка: Музыкальные инструменты
Это устройство выполняет две функции. Загрузочный бокс и прямой выход для перекодирования. Насколько я могу судить, грузовая часть работает нормально. С другой стороны, DI зажимает (неприятно), и звук тонкий в том смысле, что низкие средние частоты намного тише, чем должны быть. Я сравнил звук с DI, разработанным для управления уровнями динамиков с использованием расширителя и синусоидальной развертки. Таким образом, он не выполняет одну из двух необходимых функций, и вам понадобится качественный DI между усилителем и реактивной нагрузкой для хорошего качества звука.Я попытался подключиться к микрофонному и линейному входам на случай несоответствия импеданса или чего-то в этом роде. Устройство просто не могло обеспечить отличный прямой звук со здоровыми уровнями и без клиппирования с использованием усилителя мощностью 50 Вт. В любом случае, прямой выход звучал не очень хорошо. Он был искаженным и тонким. Я поднял свою проблему с Suhr и написал:
«Я купил (новую) реактивную нагрузку. По сравнению с моим DI, расположенным между усилителем и реактивной нагрузкой, выходной сигнал реактивной нагрузки звучит тонко, и иногда наблюдается срезание.Я тестирую усилитель мощностью 50 Вт. Я пробовал использовать его в линейке на моем интерфейсе и в микрофонном предусилителе. В дополнение к шуму вентилятора, устройство также издает звуки, похожие на искаженные звуки наушников, когда усилитель сильно нажимается. Это устройство работает правильно? Есть ли известная проблема или способ устранения? »
Я получил автоматический ответ, который гласил:
« Мы хотели бы подтвердить, что мы получили ваш запрос и был создан тикет.
Представитель службы поддержки рассмотрит ваш запрос и отправит вам личный ответ, обычно в течение одного рабочего дня.«
16 дней спустя Зур не ответил на мой запрос. И я подозреваю, что они не собираются отвечать на мой вопрос в службу поддержки на данный момент. Так что, похоже, он отлично работает как грузовой отсек. По крайней мере, я надеюсь это не жарит мою милую Кэрол Энн. Но часть DI работает плохо, и для ее правильного выполнения требуется совсем немного дополнительного оборудования. Поэтому я рекомендую людям искать в другом месте коробку, которая является хорошей загрузочной коробкой с DI и для компании который на самом деле отвечает на запросы в службу поддержки. Просто кажется, что это плохо спроектировано.
.