Site Loader

Содержание

AC power

http://en.wikipedia.org  Wikipedia, свободная энциклопедия

Мощность определяется, как скорость потока энергии, проходящей через заданную точку. Тоесть мощность – это отношение количества энергии, прошедшей через данную точку за определённый промежуток времени, к величине этого промежутка времени.

В цепях переменного тока, в отличие от цепей постоянного тока, присутствуют не только рассеивающие энергию (активные) элементы, но и запасающие энергию (реактивные) элементы, такие, как индуктивности и ёмкости. Индуктивные элементы (катушки) запасают энергию в магнитном поле; ёмкостные элементы (конденсаторы) запасают энергию в электрическом поле. Эти элементы вызывают переодическое реверсирование потока энергии (энергия переходит из сети в энергию поля элемента, а затем обратно). 

Скорость потока энергии, усреднённая за полный период колебания волны переменного тока, показывающая полезную передачу энергии в одном направлении, тоесть необратимое рассеяние энергии (преобразование электрической энергии в другие виды энергии) на активных элементах цепи, известна как активная мощность (в англ. лит. real power).

Максимальное мгновенное (амплитудное) значение скорости циркуляции энергии, через энергозапасающие (реактивные) элементы цепи, известно как реактивная мощность (в англ. лит. reactive power). Реактивная мощность показывает обратимую циркуляцию энергии в системе. Рассеяния энергии на реактивных элементах нет, так как энергия, полученная реактивными элементами в течение периода от источника, и, энергия возвращённая реактивными элементами в течение периода обратно в источник, равны.

Активная (real), реактивная (reactive) и полная (apparent) мощность.

Инженеры используют несколько терминов для описания потока энергии в системе: 

  • Активная мощность или Real power (P)
  • Реактивная мощность или Reactive power (Q)
  • Комплесная мощность или Complex power (S
  • Полная мощность или Apparent power (определяется как модуль комплексной мощности |S|)

 

Полная мощность — это модуль векторной суммы активной и реактивной мощности.

На рисунке, P это активная мощность, Q это реактивная мощность (в данном случае отрицательная), и длина вектора S это полная мощность.

Единица измерения всех видов мощностей — это Ватт (символ: Вт / англ. W). Тем не менее, эта единица измерения зарезервирована для активной компоненты мощности. Полная мощность традиционно выражается в вольт-амперах (ВА / англ. VA), так как полная мощность есть просто результат умножения среднеквадратичного напряжения и среднеквадратичного тока. Единица реактивной мощности обозначается термином «ВАр / англ. VAr», что значит вольт-ампер реактивный. Так как реактивная мощность не передаёт полезную энергию на нагрузку, она часто называется «безваттная» мощность («wattless» power).

Понимание соотношений между этими тремя величинами лежит в сердце понимания силовой электротехники. Зависимость между этими величинами может быть выражена математически с помощью векторов. Так же зависимость между этими величинами может быть выражена с использованием комплексных чисел:                                  

(где j это мнимая единица).

Комплексное число S называется комплексной мощностью.

Рассмотрим идеальную цепь переменного тока состоящую из источника энергии и обобщённой нагрузки, причём, как ток, так и напряжение, синусоидальные. Если нагрузка чисто резистивная (то-есть активная), тогда ток и напряжение меняют полярность одновременно; направление потока энергии не меняет знак и всегда положительное, поэтому вся мощность (поток энергии) активная. Если нагрузка чисто реактивная, тогда напряжение и ток различаются по фазе на 90 градусов, и поток полезной энергии отсутствует. За четверть периода энергия из сети поступает в реактивную нагрузку (где переходит в энергию магнитного или электрического поля), а за следующую четверть периода обратно. Максимальное мгновенное (амплитудное) значение скорости потока энергии, которая циркулирует, в течение периода, от источника к реактивной нагрузке и обратно, известно как реактивная мощность.

Если ёмкость и индуктивность включены параллельно, тогда токи, текущие через индуктивность и ёмкость, противоположны и стремятся взаимоуничтожиться быстрее, чем происходит добавка тока. Обычно считают, что ёмкость генерирует реактивную мощность, а индуктивность поглащает её. Это есть фундаментальный механизм контроля коэффициента мощности в системах передачи электрической энергии; ёмкости (или индуктивности) включаются в цепь с целью частичного уничтожения реактивной мощности нагрузки. Практически любая нагрузка будет иметь активную, индуктивную и ёмкостную части, и поэтому, как активная, так и реактивная мощность, будет поступать в нагрузку.

Полная мощность есть произведение среднеквадратичного тока на среднеквадратичное напряжение. Полная мощность удобна для оценки характеристик оборудования и проводов/кабелей, так как показывает максимальные значения тока и напряжения в системе. Тем не менее, если две разные нагрузки характеризуются определёнными  значениями полной мощности, то их сумма не даст точного значения полной мощности суммарной нагрузки, если обе нагрузки не имеют одинакового смещения (сдвига фаз) между током и напряжением.  

Коэффициент мощности (Power factor)

Отношение активной мощности к полной мощности в цепи называется коэффициентом мощности. Для всех случаев, когда формы тока и напряжения чисто синусоидальные, коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига фаз (φ) между синусоидами тока и напряжения. По этой причине, в технических характеристиках оборудования часто обозначают коэффициент мощности как «cosφ».  

Коэффициент мощности равен 1, когда фазы напряжения и тока совпадают, и равен нулю, когда ток опережает или отстаёт от напряжения на 90 градусов. Коэффициент мощности определяется как опережающий или отстающий. Для двух систем, передающих одинаковое количество активной мощности, система с более низким коэффициентом мощности будет иметь более высокие значения циркулирующих в системе токов, благодаря энергии, возвращаемой в источник из энергозапасающих элементов нагрузки. Эти более высокие токи в реальной системе приведут к более высоким потерям и уменьшат общую эффективность передачи энергии. Цепь с более низким коэффициентом мощности будет иметь более высокую полную мощность и более высокие потери для тогоже количества передаваемой активной мощности.

Ёмкостные цепи вызывают реактивную мощность, причём синусоида тока опережает синусоиду напряжения на 90 градусов. Индуктивные цепи вызывают реактивную мощность, причём синусоида тока отстаёт от  синусоиды напряжения на 90 градусов. Результатом этого является стремление индуктивных и ёмкостных элементов уничтожить вырабатываемую реактивную мощность друг друга соответственно.

Реактивная мощность

В системах передачи и распределения энергии, значительные усилия прилагаются для контроля реактивной мощности. Обычно это делается автоматически путём подключения и отключения больших массивов дросселей (реакторов) или конденсаторов, настройкой системы возбуждения генератора и другими методами. Компании дистрибьюторы электроэнергии могут использовать счётчики электроэнергии, которые измеряют реактивную мощность с целью выявления и штрафования пользователей с нагрузками, имеющими низкий коэффициент мощности. Особенно описанные меры относятся к пользователям эксплуатирующим высоко индуктивные нагрузки, такие, как моторы на насосных станциях.

Несбалансированные многофазные системы

В то время, как активная мощность и реактивная мощность точно определены в любой системе, определение полной мощности для несбалансированных многофазных систем считается одной из самых спорных тем в силовой электротехнике. Первоначально термин «полная мощность» возник просто как оценка качества системы. Формирование и план концепции приписываются Виллиаму Стэнли (Феномен запаздывания в катушке индуктивности, 1888) и Чарльзу Штейнмитцу (Теоретические элементы проектирования, 1915). Тем не менее, с развитием трёхфазных систем переменного тока, стало ясно, что определение полной мощности и коэффициента мощности не может быть применено к несбалансированным многофазным системам. В 1920 году  Специальный Объединённый комитет Американского Института Инженеров-Электриков (AIEE) и Национальная Ассоциация Электрического Освещения встретились, чтобы решить эту проблему. Они рассмотрели два определения:

В этом случае коэффициент мощности определён, как отношение суммы активных мощностей всех фаз к сумме полных мощностей всех фаз. Обычно этот метод применяется в приборах измеряющих параметры сети.

В этом случае коэффициент мощности определён, как отношение суммы активных мощностей всех фаз к модулю суммы комплексных мощностей всех фаз.

В 1920 году комитет не нашёл согласия по этому вопросу. В дальнейшем доминировали дискуссии по этой теме. В 1930 году был сформирован другой комитет и повторно оказался не в состоянии решить вопрос. Расшифровки стенограмм дискуссий самые длинные и самые спорные из когда либо опубликованных AIEE (Эмануэль, 1993). Окончательное решение по этому вопросу не было достигнуто до конца 1990-ых.

Основные вычисления с использованием реальных чисел.

Идеальный резистор не накапливает энергию, фаза тока и напряжения совпадают. Поэтому реактивной составляющей мощности нет и P = S. Поэтому для идеального резистора:

Для идеальной ёмкости или индуктивности, с другой стороны, нет передачи полезной мощности, так как вся мощность реактивная. Поэтому для идеальной ёмкости или индуктивности:

Где X это реактивное сопротивление (англ. reactance) ёмкости или индуктивности.

Если определить величину X как положительную для индуктивности и отрицательную для ёмкости, тогда мы можем убрать знаки модуля (для Q и X) из уравнения выше.

Общие вычисления с использованием векторов и комплексных чисел.

(В этом разделе знак тильда (~) будет использован для обозначения векторов или комплексных величин, а буквы без дополнительных знаков обозначают модули векторов соответствующих величин.)

Рассмотрим, скажем, последовательную цепь состоящую из активного (резистивного) сопротивления и реактивного сопротивления. Используя все, что было сказано выше, мы можем записать следующее выражение:

это выражение можно упростить:

примем следующее обозначение комплексного сопротивления (комплексного импеданса):

тогда

Умножение комплексного числа на сопряжённое с ним комплексное число даёт квадрат модуля этого числа (тоесть действительное число которому на комплексной плоскости соответствует вектор, угол которого равен 0):

 

Закон Ома для переменного тока:

Из свойств сопряжённых комплексных чисел отсюда следует:

Подставляя последние три выражения в выражение для мощности получим:

Многочастотные системы.

Приведённое выше определение полной мощности применимо и к многочастотным системам, так как среднеквадратичное значение (СКЗ /  англ. RMS) тока и напряжения может быть вычислено для любой формы волны и следовательно отсюда может быть вычислена полная мощность.

Для вычисления активной мощности, казалось бы, мы должны вычислить произведение тока и напряжения (причем и ток и напряжение есть сумма нескольких синусоид с разными частотами) и усреднить его. Тем не менее, если внимательно посмотреть на одно из слагаемых, полученных в результате перемножения тока на напряжение, мы придём к интересному результату.

Конечно усреднение по времени функции вида cos(ωt + k) есть ноль при условии, что ω не равно нулю. Поэтому единственные слагаемые, которые не будут равны нулю после усреднения – это те, для которых частота напряжения равна частоте тока (в примере выше это второе слагаемое, которое при ω1 = ω2 не зависит от времени и поэтому при усреднении не равно нулю). Другими словами, активную (усреднённую) мощность можно вычислить просто вычислив активные мощности для каждой частоты по отдельности, а затем все полученные мощности сложить.

Реактивная мощность, в случае многочастотной системы, так же находится как сумма реактивных мощностей всех гармоник. Тем не менее при измерении реактивной мощности в многочастотных цепях переменного тока используют упрощённый метод расчёта реактивной мощности – метод замены несинусоидальных токов и напряжений эквивалентными синусоидальными. Обычно этот метод применяется в приборах измеряющих параметры сети. В этом случае:

 

Коэффициент мощности при этом определяется как:

Если мы примем за условие, что напряжение в сети имеет единственную частоту (как это обычно и бывает), то это покажет, что гармонические токи очень плохая вещь. Они будут увеличивать среднеквадратичное значение тока (за счёт дополнительных добавок не равных нулю) и так же следовательно увеличивать полную мощность, но они не окажут влияния на передачу активной мощности. Следовательно, гармонические токи будут уменьшать коэффициент мощности.

Гармонические токи могут быть уменьшены с помощью фильтра, установленного на входе устройства. Обычно такой фильтр состоит только из ёмкостной цепи (в этом случае роль индуктивных и резистивных элементов фильтра играют паразитные сопротивление и индуктивность сетевого источника питания) или из индуктивно-ёмкостной электрической цепи. Цепь активной коррекции коэффициента мощности (active power factor correction APFC), установленная на входе устройства, ещё более эффективно уменьшает гармонические токи и, следовательно, ещё более приближает коэффициент мощности к единице.  

 

5 Однофазные электрические цепи синусоидального тока (продолжение)

ЛЕКЦИЯ 5

Однофазные электрические цепи синусоидального тока (продолжение)

Электрическая цепь с R— элементом

Рис.1

            Рассмотрим схему с R-элементом, как показано на рис.1. Расставим направления тока и напряжения и запишем уравнения электрического состояния этой схемы согласно закону Ома:

i = u/R=(Um/R)sin(ωt+ ψu)= Imsin(ωt+ψi)

очевидно, что Um= RIm;  ψu= ψi,

тогда угол сдвига фаз между напряжением и током будет равен 0, т.е. φ = ψu— ψi= 0, что и соответствует временной диаграмме показанной на рис.1 , напряжение и ток совпадают по фазе.

Рекомендуемые материалы

Для действующих значений закон Ома: U = RI

;        Z = R

комплексное сопротивление резистивного элемента является всегда действительным положительным числом, которое равно значению активного сопротивления R.

Мощность на R— элементе:

R= Р ± jQ  угол сдвига фаз φ = 0, тогда Р = UIcosφ = UI, Q = UIsinφ = 0, следовательно на резистивном элементе полная мощность равна активной мощности. Это означает, что на резисторе совершается работа по преобразованию электрической энергии в тепловую.

R=Р

Электрическая цепь с  емкостным  С — элементом

            Идеальный конденсатор, когда его активное сопротивление Rc= 0.

u(t)=Um sin(ωt+ ψu)

i == C= ω·Umcos(ωt+ ψu)

i = ω·Umsin(ωt+ ψu+900)

начальная фаза тока ψi= ψu+ 90о

Из векторной диаграммы видно, что ток на конденсаторе опережает напряжение на 900

, так как φ = -90о, то Z = Z·cos(-90о) + jZ·sin(-90о)= —jZ, а модуль комплексного сопротивления , следовательно, сопротивление конденсатора чисто реактивное и равно: .

Закон Ома: U=I·(-Xc)

Мощность на C – элементе: c= Р ± jQ , угол сдвига фаз φ = -90о, тогда                                           Р = UIcosφ = 0, Q = UIsinφ = —UI, следовательно на  C – элементе происходит обмен энергией между источником электрической энергии и электрическим полем конденсатора, что определяет реактивную мощность Q.

С — элемент работы не совершает, поэтому активная мощность равна 0.

c= — jQ.

Электрическая цепь с  индуктивным L — элементом

Идеальная катушка индуктивности имеет активное сопротивление RL=0.

i(t) = Imsin(ωt + ψi)

eL = — L = — LωImcos(ωt + ψi)

eL = Emsin(ωt + ψi + 90°)

u = — eL;       u(t) = Um sin(ωt + ψu)

начальная фаза ψu = ψi+ 90°

угол сдвига фаз   φ = ψu— ψi= 90о

Из векторной диаграммы видно, что ток на катушке индуктивности напряжение опережает ток на 900,   так как φ = 900,     то Z = Zcos(90о) + jZsin(90о) = jZ,     а модуль комплексного сопротивления Z = XL= ωL, следовательно сопротивление  чисто реактивное и равно:

ZL= jZ = Z

Закон Ома: U = I·(XL)

Мощность на L элементе: S  = Р ± jQ , угол сдвига фаз φ = 90о, тогда

Р = UIcosφ = 0, Q = UIsinφ = UI, следовательно на L – элементе происходит обмен энергией между источником электрической энергии и магнитным полем катушки, что определяет реактивную мощность Q.  L — элемент работы не совершает, поэтому активная мощность равна 0.

LjQ

Реальная катушка имеет активное сопротивление, определяемое сопротивлением проводов, поэтому полное комплексное сопротивление равно:

ZL= RL+ jXL

Анализ цепей синусоидального тока

1. Анализ цепей синусоидального тока происходит при условии, что все элементы цепи идеальны, т.е. R, L, C идеальны.

Электрическое состояние цепей синусоидального тока описывается теми же законами, что и в цепях постоянного тока.

Закон Ома:

Первый закон Кирхгофа в тригонометрическом виде:

Первый закон Кирхгофа в комплексном виде:

Второй закон Кирхгофа в тригонометрическом виде:

Второй закон Кирхгофа в комплексном виде:

Алгебраическая сумма комплексных напряжений на пассивных элементах равна сумме сторонних ЭДС входящих в этот контур. m – число участков контура Правила знаков при составлении уравнений такие же что в цепях постоянного тока.

Последовательное соединение элементов  в цепи синусоидального тока:

цепь RLC

По второму закону Кирхгофа в комплексной форме

 

 — закон Ома

Zэкв – модуль эквивалентного сопротивления (полное сопротивление определяет связь между U и I)

— аргумент, связь между начальными фазами

Треугольники сопротивлений и напряжений

X – реактивное сопротивление X = XLXC

 ;    ; 

X – алгебраическая величина, его знак зависит от соотношения XL и XC

Из треугольника:

                     

;      комплексное сопротивление

Треугольник напряжений

Цепь RL

;   

Мощности в RL цепи

Треугольник напряжений

Треугольник сопротивлений

Треугольник мощностей

RC-цепь

                      

Вместе с этой лекцией читают «3.Просветительский характер героического в романтических героях Стендаля.».

Треугольник сопротивлений         треугольник напряжений               Треугольник мощностей

                

Если цепь состоит из последовательно соединенных элементов с активным и реактивным сопротивлением, то векторная диаграмма имеет вид прямоугольного треугольника.

Синусоидальные расчеты стационарной мощности — Новости 2022

Синусоидальные расчеты мощности

Мгновенная мощность

Мы начинаем наше исследование расчетов синусоидальной мощности с помощью генетической схемы на рис. 1.1. Здесь v и i являются стационарными синусоидальными сигналами. Используя соглашение о пассивном знаке (PSC), мощность в любой момент времени определяется:

$$ p = vi $$ (1.1)

Рисунок 1.1. Представление схемы, используемой для расчета мощности.

Уравнение 1.1 описывает мгновенную мощность . Напомним, что если ссылка направление тока в направлении нарастания напряжения, уравнение. 1.1 должен быть написан знаком минус. Мгновенная мощность всегда измеряется в ваттах, когда напряжение измеряется в вольтах, а ток измеряется в амперах. Два выражения фазовых углов v и i записываются как

$$ v = V_ {m} \ cos (\ omega t + \ theta _ {v}), $$ (1.2)

$$ i = I_ {m} \ cos (\ omega t + \ theta _ {i}), $$ (1.3)

В этих двух выражениях $$ \ theta _ {v} $$ — фазовый угол напряжения, а $$ \ theta _ {i} $$ — текущий фазовый угол.

При работе в синусоидальном стационарном состоянии может быть выбрана удобная ссылка для нулевого времени. Инженеры, которые проектируют системы, которые передают большое количество энергии, считают удобным использовать нулевое время, которое соответствует моменту, когда ток проходит через положительный максимум. При выборе такого отсчета времени, сдвиг напряжения и тока $$ \ Theta _ {я} $$ требуется. Теперь уравнения 1.2 и 1.3

$$ v = V_ {m} \ cos (\ omega t + \ theta _ {v} — \ theta _ {i}) $$ (1.4)

$$ i = I_ {m} \ cos (\ omega t) $$ (1.5)

Если уравнения 1.4 и 1.5 замещены в уравнении 1.1, выражение для мгновенной мощности теперь становится

$$ p = V_ {m} I_ {m} \ cos (\ omega t + \ theta _ {v} — \ theta _ {i}) \ cos (\ omega t) $$ (1.6)

Eq. 1.6 может использоваться для решения средней мощности так, как она есть; однако, применяя несколько простых тригонометрических тождеств, мгновенное уравнение мощности можно упростить. Использование идентификатора продукта косинуса дает

$$ \ cos (\ alpha) \ cos (\ beta) = \ frac {1} {2} \ cos (\ alpha — \ beta) + \ frac {1} {2} \ cos (\ alpha + \ beta) $$

Предоставление $$ \ alpha = \ omega t + \ theta _ {v} — \ theta _ {i} $$ и $$ \ beta = \ omega t $$ обеспечивает

$$ p = \ frac {V_ {m} I_ {m}} {2} \ cos (\ theta _ {v} — \ theta _ {i}) + \ frac {V_ {m} I_ {m}} { 2} \ cos (2 \ omega t + \ theta _ {v} — \ theta _ {i}) $$ (1. {\ circ} $ $. Частота мгновенной мощности в два раза превышает частоту тока или напряжения. Это отображение также следует из вторых двух членов в правой части уравнения 1, 8. Это означает, что мгновенная мощность проходит через два полных цикла для каждого цикла либо тока, либо напряжения. Если вы посмотрите на рисунок 1.2, мгновенная мощность может быть отрицательной для части каждого цикла, даже если сеть между терминалами является пассивной. В пассивной сети эта отрицательная мощность означает, что энергия, хранящаяся в индукторах или конденсаторах, теперь извлекается. В то время как мгновенная мощность изменяется со временем в синусоидальном установившемся режиме цепи, это вызывает некоторую вибрацию в некоторых моторных приборах. Из-за этой вибрации в этих устройствах, упругие крепления двигателя необходимы для уменьшения чрезмерной вибрации.

Рисунок 1.2. Мгновенная мощность, ток и напряжение против угловой частоты

Средняя и реактивная мощность

Eq. 1.8 теперь можно использовать, чтобы найти среднюю мощность на клеммах схемы, а также установить концепцию реактивной мощности. {t_ {0} + T} pdt, $$ (1.12)

Где T — период синусоидальной меняющейся функции. Оценки интеграла показывают, что интеграция может быть выполнена в любое удобное время $$ t_ {0} $$, и интеграция должна быть ограничена ровно через один период. Чтобы лучше понять все термины в уравнении 1.9 и соотношения, которые они проводят, нам нужно будет исследовать мощность в схемах, которые являются чисто резистивными, чисто индуктивными и чисто емкостными.

Чисторезистивные схемы

Если цепь между выводами является чисто резистивной, ток и напряжение находятся в фазе $$ (\ theta _ {v} = \ theta _ {i}) $$. Таким образом, уравнение 1.9 можно свести к

$$ p = P + P \ cos (2 \ omega t) $$ (1.13)

Это называется мгновенной реальной силой . Рисунок 1.3 представляет собой график мгновенной реальной мощности для чисто резистивной схемы, предполагая $$ \ omega = 377 \ mathrm {rad / s} $$. Средняя мощность P — среднее значение p за один период. Это можно увидеть, посмотрев на график, где P = 1 для схемы. {\ circ}). $$ Моментное уравнение мощности можно свести к

$$ p = -Q \ sin (2 \ omega t) $$ (1.14)

В этой чисто индуктивной схеме средняя мощность равна нулю. Это означает, что трансформация энергии от электрической к неэволюционной энергии не происходит. Мощность на клеммах постоянно обменивается между цепью и источником питания, управляющим схемой с частотой $$ 2 \ omega. $$ Это означает, что когда p положительно, энергия сохраняется в магнитных полях, связанных с индуктивных элементов, а когда р отрицательно, энергия удаляется из магнитных полей.

Мощность, связанная с чисто индуктивными цепями, называется реактивной мощностью Q. Реактивная мощность исходит из характеристики индуктора как реактивного элемента. Для дифференциации средней мощности и реактивной мощности используются единицы watt (W) для средней мощности и var (вольт-ампер реактивный или VAR) для реактивной мощности. На рис. 1.4 изображена мгновенная мощность для чисто индуктивной схемы, предполагая $$ \ omega = 377 \ mathrm {rads / s} $$ и Q = 1 VAR. {\ circ}) $$. Выражение этой мгновенной мощности определяется выражением

$$ p = -Q \ sin (2 \ omega t) $$ (1.15)

В этой схеме нет преобразования энергии от электрической к неэнергетической, потому что средняя мощность равна нулю. В чисто емкостной схеме мощность непрерывно передается между источником питания источника и электрическим полем, связанным с емкостными элементами. На рис. 1.5 изображена мгновенная мощность для чисто емкостной схемы, предполагая $$ \ omega = 377 \ mathrm {rads / s} $$ и Q = -1 VAR.

Рисунок 1.5. Мгновенная реальная мощность и средняя мощность для чисто индуктивной схемы

Понимание коэффициента мощности

Этот угол $$ (\ theta_ {v} — \ theta _ {i}) $$ играет значительную роль в вычислении как средней, так и реактивной мощности и известен как угол коэффициента мощности . Взятие косинуса этого угла дает так называемый коэффициент мощности, сокращенный до pf, а синус этого угла известен как реактивный фактор, сокращенный до rf. Это можно обозначить как:

$$ \ mathrm {pf} = \ cos (\ theta _ {v} — \ theta _ {i}) $$ (1.16)

$$ \ mathrm {rf} = \ sin (\ theta _ {v} — \ theta _ {i}) $$ (1.17)

Чтобы полностью описать угол коэффициента мощности, используется либо коэффициент запаздывания мощности, либо коэффициенты коэффициента мощности . Если коэффициент мощности отстает, то наступает текущее напряжение лага (т.е. имеется индуктивная нагрузка). С другой стороны, если коэффициент мощности приводит, ток приводит к напряжению (т.е. присутствует емкостная нагрузка).

Вычисление концепций питания переменного тока

Нагрузка, содержащая резистор 480 $$ \ Omega $$ параллельно с конденсатором $$ \ frac {5} {9} \ mu F $$, подключается через клеммы синусоидального переменного источника напряжения $$ v_ {g} $ $, где $$ v_ {g} = 240 \ cos (5000t) \ mathrm {V} $$

A) Каково максимальное значение мгновенной мощности, подаваемой источником питания «text-align: center;»>

Резистивный элемент – обзор

С ветвями, источником и детектором моста переменного тока связаны распределенные емкости относительно земли. Использование экранов вокруг этих элементов позволяет определить паразитные емкости с точки зрения их местоположения, величины и влияния. На рис. 27.61(а) показаны эти емкости, а на рис. 27.61(б) показана эквивалентная схема с преобразованием паразитных емкостей в проводимости на ветвях моста, источника и детектора.Паразитные проводимости источника и детектора не влияют на условие баланса. Состояние баланса моста с точки зрения полных проводимостей ветвей и полных проводимостей паразитных емкостей на них определяется как

РИСУНОК 27.61. (а) Паразитные емкости в четырехплечевом мосту переменного тока; (б) эквивалентная схема четырехплечевого моста переменного тока с паразитными проводимостями.

(Y1+YAB)(Y4+YCD)undefined=undefined(Y3+YAD)(Y2+YCB)

где, например,

YAB=YAYBYA+YB+YC+YD=YAYBΔ;Δ=YA+ YB+YC+YD

и, таким образом, условие баланса определяется как

(Y1Y4–Y2Y3)+1∆(Y1YCYD+Y4YAYB–Y3YCYB–Y2YAYD)=0

Если паразитные емкости не должны влиять на условие баланса , это должно быть задано как

Y1Y4=Y2Y3

, а второй член условия баланса должен быть равен нулю.Легко показать, что это может быть достигнуто либо

YAYC=Y1Y2=Y3Y4 , либо YBYD=Y1Y3=Y2Y4

Таким образом, паразитные импедансы относительно земли не влияют на условие баланса, если проводимости на одной противоположной паре ветвей точки находятся в том же отношении, что и проводимости шунтируемых ими пар ветвей.

Схема заземления Wagner, показанная на рис. 27.62, гарантирует, что точки D и B уравновешенного моста находятся под потенциалом земли; таким образом устраняется влияние паразитных импедансов в этих точках.Это достигается с помощью вспомогательного рычага моста, состоящего из элементов Y 5 и Y 6 . Мост сначала уравновешивается детектором между D и B путем регулировки Y 3 . Детектор перемещается между B и E, а вспомогательный мост уравновешивается регулировкой Y 5 и Y 6 . Это гарантирует, что точка B находится под потенциалом земли. Два процесса балансировки повторяются до тех пор, пока мост не сбалансируется с детектором в обоих положениях.Тогда условия балансировки основного моста и вспомогательного рычага задаются как

РИСУНОК 27.62. Схема заземления Вагнера.

Y1Y4=Y2Y3 и Y3(Y6+YC)undefined=Y4(Y5+YA)

Что такое активная мощность, реактивная мощность и полная мощность?

В исследованиях по электротехнике различают три основные формы мощности, а именно: активную мощность, реактивную мощность и полную мощность.
Активная мощность (P или P TRUE ) — это мощность, потребляемая резистивным элементом в ваттах.Например, энергия, преобразованная в тепло или мощность, генерируется активной мощностью.

Реактивная мощность (P VAR ) — это мощность, используемая для создания магнитного или электростатического поля. Энергия сначала накапливается в цепи, а затем возвращается в цепь. Реактивная мощность вырабатывается конденсаторами или катушками индуктивности, а единицей измерения является «Вар (VAR), то есть вольт-амперная реактивная мощность.

Сумма активной мощности и реактивной мощности называется полной мощностью (P ВА ), а единицей измерения является вольт-ампер (ВА).Номинальная мощность многих электротехнических изделий выражается в вольт-амперах. Полная мощность отражает соотношение между полным током, полным напряжением и полным импедансом. Энергетическая компания посылает кажущуюся мощность. Когда мощность указана в вольт-амперах, соотношение P VA = общее количество вольт × общее количество ампер. Если напряжение питания 120В, то I=P ВА /120; если напряжение питания 240В, то I=P ВА /240. Например, номинальная мощность двигателя составляет 2400 ВА, и он может работать при двойном напряжении (120 В/240 В).Если двигатель подключен к источнику питания 120В, I=VA/E=2400/120A=20A, если двигатель подключен к источнику питания 240В, то I=VA/E=2400/240A = 10A, обратите внимание, что если мощность останется прежней. Когда напряжение удвоится, ток уменьшится вдвое.

1. Мощность RC-цепи
В чисто емкостной цепи переменного тока вся энергия накапливается в конденсаторе в течение части цикла, а затем возвращается в цепь в течение другой части цикла. Если в цепи есть и R, и С, часть энергии запасается в конденсаторе, а часть энергии потребляется сопротивлением.

1). Мощность последовательной цепи R-C
, пример 1
На рисунке 1 показаны три различные последовательные цепи: ① чистое сопротивление; ② чистое сопротивление; ③ сопротивление и сопротивление сосуществуют. Этот пример иллюстрирует метод расчета мощности для каждой цепи.
(1) Чисто резистивная последовательная цепь (см. рис. 1a)
I R =E/R=120/100A=1,2A
P TRUE =E×I R =120×1,2 Вт=144 Вт
P ВАр =E×I X =0 Вт (без компонента сопротивления)
P ВА =E T ×I T =120×.2Вт=144Вт

Рисунок 1 Пример 1

(2) Последовательная цепь с чистым сопротивлением (см. рис. 1b)
I c =E/X c =120/100A=1,2A
P TRUE =E×I R =0 Вт (без резистивного элемента )
P VAR =E×Ic=120 ×1,2 Вт=144 Вт
P ВА =E T ×I T =120 ×1,2 Вт=144 Вт (сопротивление)
(3) Сопротивление и ряд сопротивлений цепь (см. рис. 1с)
I T =E T /Z=120/141,42A =0,85A
P ИСТИНА =I²×R=0.85²× 100 Вт =72,25 Вт
P ВАр =I²×Xc=0,85²×100 Вт=72,25 Вт
P ВА =E T ×I T =120×0,85 Вт= 10 и реактивная мощность)
или
P вА =I²×Z=0,85²×141,42 Вт= 102,2 Вт (Отклонение от приведенной выше формулы вызвано ошибкой округления)
Как упоминалось ранее, полная мощность представляет собой сумму мощность различных форм, а метод расчета:
PT=√(P²TRUE + P²VAR) =√(72,25²+72,25²)W=√(5220 + 5220)W= 102.1 Вт

Обратите внимание, что полная мощность равна полной мощности.
В примере 1 показано соотношение между активной мощностью, реактивной мощностью и полной мощностью. Если реактивная мощность равна нулю, полная мощность равна активной мощности; если активная мощность равна нулю, полная мощность равна реактивной мощности. Полная мощность равна полной мощности цепи, а энергия поступает от энергетической компании.

①Треугольник мощности
Соотношение между активной мощностью, реактивной мощностью и полной мощностью можно описать прямоугольным треугольником, который называется треугольником мощности.Реактивная мощность — вертикальная сторона этого треугольника, активная мощность — горизонтальная сторона, а полная мощность или полная мощность — гипотенуза. На рисунке 2 вертикальный край расположен ниже горизонтального края. Здесь предполагается, что емкостная реактивная мощность отрицательна, а индуктивная реактивная мощность положительна. Схема, представленная на этом рисунке, имеет активную мощность и емкостную реактивную мощность. Угол φ представляет собой фазовый угол между приложенным напряжением и полным током.

Рис. 2. Силовой треугольник RC-цепи

В цепи, содержащей только один конденсатор, разность фаз между напряжением и током составляет 90°, и ток опережает напряжение.Энергия сохраняется в конденсаторе в течение части цикла переменного тока и возвращается в цепь в другое время в том же цикле. Если произведение напряжения и тока суммируется во всем цикле, отрицательная реактивная мощность и положительная реактивная мощность равны по количеству, поэтому общая мощность равна нулю.

②Кривая мощности
На рис. 3 показана кривая мощности заряда и разряда. Кривая мощности представляет собой произведение E×I за полный цикл. Когда кривая мощности положительна, энергия накапливается в конденсаторе, когда кривая мощности отрицательна, энергия возвращается в цепь.Когда к цепи добавляется сопротивление, разность фаз между напряжением и током составляет менее 90°. Чем больше сопротивление, тем меньше разность фаз. Когда напряжение источника питания и ток совпадают по фазе, цепь является чисто резистивной. Когда произведение E×I производит активную мощность, напряжение и ток должны быть как отрицательными, так и положительными одновременно. На рисунке 3 полезная мощность не вырабатывается. Потому что, когда напряжение и ток отличаются на 90°, полярность одинакова в 50% случаев, а полярность противоположна в 50% случаев.(См. сравнение кривой мощности и коэффициента мощности в конце этой главы.)

Рис. 3 Кривая мощности зарядки и разрядки

Пример 2
Резистор и конденсатор соединены последовательно, как показано на рис. 4. Резистор 60 Ом, Xc 30 Ом, источник питания 120 В переменного тока. Рассчитайте Z, IT, P, P ВАр и P ВА и начертите схематическую диаграмму треугольника мощности.

Рисунок 4 Пример 2

Z= √(R²+X²c)=√(60² +30²)=√(3600 +900)Ω=67Ω
I T =E/Z=120/67A=1.79A
P=I²×R=1,79²×60 Вт= 192,24 Вт
P ВАР =I²×Xc=1,79²×30 Вт=96 Вт
P ВА =I²×Z=1,79²×67 Вт=214,7 Вт

(Как упоминалось ранее, кажущаяся мощность также может быть рассчитана как √(P²TURE+P²VAR).)
Треугольник мощности показан на рисунке 5.
Пример 2 смещает кривую мощности на рисунке 3 в положительном направлении, уменьшая часть кривой ниже нулевой оси. Это связано с тем, что угол между напряжением и током не равен 90°, поэтому активная мощность увеличивается.Кривая мощности очень полезна при подсчете производства или потребления электроэнергии за определенный период времени.

Рис. 5. Треугольник мощности примера 2.

③Мощность параллельной R-C цепи
Пример 3 На рисунке 6 резистор и конденсатор соединены параллельно. R — 60 Ом, Xc — 30 Ом, источник питания — 120 В переменного тока. Вычислите Z, I R , I C , I T , P VAR и P VA и начертите схематическую диаграмму треугольника мощности.
(1) Расчет Z:
Z=R×X c /√(R²+X²)
=60×30/√(60²+30²)Ω
=1800/√(3600 +900)Ω=26,86Ω
(2) Рассчитайте I R и I C (помните, что падение напряжения на каждой параллельной ветви одинаково): /X c =120/30A =4A
(3) Рассчитать I T :
I T =E/Z= 120/26,86A =4,47A
(4) Рассчитать активную мощность:
P= I²×R=2²×60Вт=240Вт
(1) Расчет реактивной мощности:
P ВАР =I²c×Xc=4²×30Вт=480Вт
(2) Расчет полной мощности:
P ВА =I²T×Z= 4.47²×26,86 Вт=536,6 Вт

Рисунок 6 Пример 3

(7) Треугольник мощности показан на рисунке 7.

Рис. 7. Треугольник мощности примера 3.

2. Мощность цепи R-L
В чисто индуктивной цепи переменного тока энергия, выдаваемая источником питания, хранится в магнитном поле в течение части цикла и возвращается в цепь в течение другой части цикла. Когда в цепи есть и R, и L, часть энергии сохраняется в магнитном поле, а часть энергии потребляется сопротивлением.

①Мощность цепи серии R-L
Когда в цепи присутствуют сопротивление и индуктивность, угол разности фаз между напряжением и током составляет менее 90°. Следовательно, как и в RC-цепи, активная мощность в это время рассеивается, а полная мощность увеличивается за счет добавления сопротивления.
Пример 4
Резистор и катушка индуктивности соединены последовательно, как показано на рис. 8. Резистор 3 Ом, катушка индуктивности 60 Ом. Напряжение источника питания составляет 480 В переменного тока.Z, I T , P, P VAR и P VA и нарисуйте треугольник мощности.
(1) Вычислить Z:
Z=√(R²+X² L )=√(30²+60²)Ω= √(900+3600)Ω=67Ω
(2) Вычислить I T :
I T =E/Z=480/67A=7,16A
(3) Расчет активной мощности:
P=I²R×R=7,16²×30 Вт=1538 Вт
(4) Расчет реактивной мощности:
P XL =I² L ×X L =7,16²×67 Вт=3080 Вт
(5) Расчет полной мощности:
P ВА =I² T ×Z=7.16²×67Вт=3434,7Вт

Рисунок 8 Пример 4

(7) Треугольник мощности показан на рисунке 9.

Рис. 9. Треугольник мощности примера 4.

②Мощность параллельной цепи R-L
Пример 5
Резистор и катушка индуктивности соединены параллельно, как показано на рисунке 10. Рассчитайте активную мощность, реактивную мощность и полную мощность и начертите треугольник мощностей.
Активная мощность
P=I²×R=16²×30 Вт=7680 Вт
Реактивная мощность
P ВАр =I² XL ×X L =8²×60 Вт=3840 Вт
Полная мощность 3 90 ВА

25 =√(P² TRUE +P² VAR )=√(7680²+3840²)W=8606W
Треугольник мощностей показан на рисунке 11.

Рисунок 10 Пример 5 Рис. 11. Треугольник мощности примера 5.

Основы измерения электроэнергии

Основные измерения электрической мощности

Понимание производства электроэнергии, потери мощности и различных типов измеряемой мощности может быть пугающим. Ниже приведен обзор основных измерений электрической и механической мощности.

Электрический ток, напряжение и сопротивление

Любое обсуждение электричества неизбежно приводит к электрическому току, напряжению и сопротивлению.Эти концепции показаны ниже на рисунке 1. Электрический ток представляет собой поток самого электричества и измеряется в единицах, называемых амперами (А). Напряжение — это сила, которая заставляет электричество течь, и измеряется в единицах, называемых вольтами (V или U). Сопротивление выражает сложность, с которой протекает электричество, и измеряется в единицах, называемых омами (Ом).

На рисунке ниже эти отношения показаны в виде электрических цепей. В электрической цепи электрический ток проходит через различные типы нагрузки, включая сопротивление, индуктивность и емкость, от положительной полярности источников питания, таких как батареи, а затем возвращается к отрицательной полярности источника питания.Термин «нагрузка» обычно используется для обозначения чего-то, что получает электричество от источника питания и работает (обеспечивает свет, в случае лампочки).


Рисунок 1 – Основные компоненты электрической цепи
Мощность

Электрическая энергия может быть преобразована в другие формы энергии и использована. Например, его можно преобразовать в тепло в электронагревателе, в крутящий момент в двигателе или в свет в люминесцентной или ртутной лампе. В подобных примерах работа, совершаемая электричеством за определенный период времени (или затрачиваемая электрическая энергия), называется электрической мощностью.Единицей электрической мощности является ватт (Вт). 1 ватт эквивалентен работе в 1 джоуль, выполненной за 1 секунду.

В электрических системах напряжение — это сила, необходимая для перемещения электронов. Ток — это скорость потока заряда в секунду через материал, к которому приложено определенное напряжение. Взяв напряжение и умножив его на соответствующий ток, можно определить мощность.

Питание постоянного тока (DC)

Постоянный ток или постоянный ток относится к энергосистемам, в которых используется одна полярность напряжения и тока, однако амплитуда может изменяться (циклически или случайным образом).


Рисунок 2. Базовая схема, показывающая напряжение и ток с источником постоянного напряжения
Закон Ома

При расчетах электрических цепей используется ряд формул, но именно закон Ома показывает наиболее фундаментальную зависимость: связь между электрическим током, напряжением и сопротивлением. Закон Ома гласит, что электрический ток течет пропорционально напряжению. Ниже показана формула для выражения отношения между током (I) и напряжением (U).

По этой формуле ток (I) уменьшается с увеличением значения R и, наоборот, ток (I) увеличивается с уменьшением значения R. R здесь представляет собой сопротивление (или электрическое сопротивление). Другими словами, мы видим, что по мере увеличения или уменьшения сопротивления (R) ток течет с меньшей или большей легкостью. Эту формулу можно переписать, как показано ниже. Если известны два значения тока, напряжения и сопротивления, можно получить оставшееся значение.

Мощность постоянного тока (DC) P (Вт) определяется путем умножения приложенного напряжения (U) на силу тока I (А), как показано выше.В приведенном ниже примере количество электроэнергии, определяемое предыдущим уравнением, извлекается из источника питания и потребляется сопротивлением R (в омах) каждую секунду. По закону Ома мы можем переписать формулу следующим образом:

Электрические цепи постоянного тока поддерживают постоянный ток и напряжение без циклических изменений ни того, ни другого. Таким образом, очень просто получить мощность постоянного тока (P) с результирующей формой волны, показанной ниже.

Питание переменного тока (AC)

Электропитание, обычно используемое в Японии, работает при напряжении 100 В переменного тока.Эти 100 В представляют собой напряжение, выраженное как среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение).

100 В от стенных розеток наблюдаются в виде чистых синусоидальных волн, как показано на рисунке ниже. Мы можем видеть, что полярность меняется циклами, и что напряжения постоянно колеблются. Формы сигналов напряжения переменного тока имеют чистые синусоидальные волны, такие как график на рис. 3, а также множество других волн, таких как искаженные волны, такие как обычные формы, такие как треугольная и прямоугольная волна. Чтобы установить размер этих волн переменного тока и напряжения, нам нужны значения, которые используют тот же стандарт.Поэтому используется среднеквадратичное значение (rms), которое было установлено на основе постоянного тока и напряжения.


Рис. 3. Циклическое изменение полярности напряжения переменного тока в синусоидальной, треугольной и прямоугольной формах
Среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение)

Среднеквадратичное значение чаще всего используется при выражении значений переменного тока и напряжения и измеряется в действующем и среднеквадратичном значениях. В приведенном выше примере 100 В — это напряжение, выраженное как среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение).

Простое среднее значение синусоиды равно нулю, поэтому требуется другое уравнение.Вот почему используется среднеквадратичное значение (rms), которое было установлено на основе постоянного тока и напряжения. Он основан на количестве работы, выполняемой определенным количеством постоянного тока и напряжения, и выражает, используя те же значения, что и для постоянного тока и напряжения, величину переменного тока и напряжения, которые совершают тот же объем работы.

Если теплотворная способность при подаче напряжения постоянного тока на резистор такая же, как теплотворная способность при подаче переменного тока другой формы волны, то среднеквадратичное значение напряжения переменного тока равно значению напряжения постоянного тока.

Например, теплотворная способность при подаче постоянного напряжения 100 В на резистор 10 Ом такая же, как теплотворная способность при подаче на тот же резистор переменного тока 100 В. Понятие среднеквадратичного значения то же самое для электрического тока.


Рисунок 4. Одинаковая теплота сгорания сигналов постоянного и переменного тока

 

Теплотворная способность относится к количеству выполненной работы, поэтому следующая формула рассчитывает мощность как теплотворную способность.

В качестве примера на следующей диаграмме показаны колебания мощности в зависимости от времени при подаче постоянного тока 1 А и переменного тока 1 А на резистор 10 Ом.


Рис. 5. Зависимость мощности от времени при постоянном и переменном токе

 

Поскольку значение тока при постоянном токе не колеблется, значение мощности остается постоянным и составляет 10 Вт. Однако, поскольку значение тока постоянно колеблется при переменном токе, значение мощности колеблется со временем. То, что эти два типа мощности (теплотворная способность) равны, равнозначно утверждению, что средние значения Pdc и P1 – Pn равны. Это выражается в виде формулы ниже.


 

Здесь резистор (R) постоянный, поэтому им можно пренебречь. Следующее выражает результирующую связь между постоянным током и переменным током.

Делая интервал между I1 и In как можно меньшим в этой формуле, в конечном итоге Irms дает квадратный корень из площади части, заключенной в форму волны, деленной на время. Это выражается в виде формулы ниже.

Важно знать, что постоянный ток в 1 А выполняет такую ​​же работу, как и переменный среднеквадратический ток в 1 АА.При постоянном и устойчивом постоянном токе вы можете получить значение мощности, просто умножив ток на напряжение.

Однако переменный ток не так прост, как постоянный, из-за разности фаз между током и напряжением. Ниже приведены три типа переменного тока. Как правило, мощность и потребляемая мощность относятся к активной мощности.

Питание в системах переменного тока

Как и в случае постоянного тока, значение мощности (мгновенное значение мощности) в определенный момент времени для переменного тока можно получить путем умножения напряжения и тока для этого момента времени.

При переменном токе, поскольку и ток, и напряжение циклически колеблются, значения мощности также постоянно колеблются. Это показано на следующей диаграмме.

В виде энергии в секунду мощность может быть получена из среднего значения мгновенной энергии, т. е. площади части, заключенной в форму волны, по времени. Формула выглядит следующим образом:

Например, если к резистору приложен ток 1 действ. и напряжение 100 действ., как показано ниже, мощность становится равной 100 Вт при расчете по приведенной выше формуле.

 

При подаче тока и напряжения на резистор результирующие формы сигналов выглядят так, как показано на рис. 6 ниже.


Рис. 6. Отсутствие разности фаз при чисто резистивной нагрузке

 

Говорят, что ток и напряжение находятся «в фазе» по полярности и времени, когда кривые тока и напряжения проходят через нуль. Ток и напряжение всегда совпадают по фазе, когда нагрузка состоит только из сопротивления.

Когда нагрузка имеет катушку в дополнение к сопротивлению, возникает фазовый сдвиг между сигналами напряжения и тока.Это отставание называется разностью фаз и показано на рисунке 7.


Рисунок 7. Разность фаз, характерная для индуктивной и емкостной нагрузки

 

Разность фаз обычно выражается как Φ (фи), а единицей измерения является радиан, но часто указывается в градусах. В приведенном ниже примере точка A начинается с точки P и совершает один оборот по окружности O. Расстояние между точкой A и прямой линией, проходящей через центр O и точку P (красная линия) в качестве оси Y и ∠AOP (φ), так как ось X приводит к синусоидальной волне ниже.


Рис. 8. Синусоида с фазой

 

На рис. 9 показана кривая тока и напряжения, сдвинутая по фазе на 60°. При рассмотрении положения на окружности напряжения (u) и тока (i) в соответствии с приведенным выше примером ∠uoi постоянна в каждый момент времени. Угол этого ∠uoi указывает размер разности фаз между напряжением (u) и током (i).


Рисунок 9. Синусоиды напряжения и тока с разностью фаз

 

Три типа нагрузки цепи переменного тока показаны на рисунке 10.Как показано ниже, разность фаз между током и напряжением возникает в зависимости от типа нагрузки.


Рисунок 10. Представление фаз и векторов цепей переменного тока с резистивной, индуктивной или емкостной нагрузкой
 

С фазами ток может отставать по отношению к напряжению или опережать. Ток отстает на 90⁰, когда нагрузка состоит только из индуктивности, и опережает на 90⁰, когда только емкость. Когда существуют все три типа, разность фаз колеблется в соответствии с соотношением размеров каждого компонента.Далее, давайте посмотрим на мощность, когда есть разность фаз между током и напряжением.

Питание переменного тока с разностью фаз

При наличии разности фаз между током и напряжением происходит мгновенное изменение энергии, как показано на рисунке 11.

Когда либо ток, либо напряжение равны 0, мгновенная мощность становится равной 0. Когда полярность тока и напряжения меняются местами в промежутках между ними, мгновенная мощность становится отрицательной. Мощность представляет собой среднее значение мгновенной энергии, поэтому мощность становится меньше, чем когда ток и напряжение совпадают по фазе (пунктирная линия).


Рисунок 11 – Мгновенная энергия, когда напряжение и ток имеют разность фаз

 

Треугольник мощности и коэффициент мощности

Цепи переменного тока, содержащие емкость, индуктивность или и то, и другое, содержат активную и реактивную мощности. Треугольник мощности, показанный на рис. 12, помогает проиллюстрировать энергопотребление в индуктивной или емкостной цепи. Треугольник мощности представляет собой прямоугольный треугольник, показывающий соотношение четырех основных элементов: активной мощности, реактивной мощности, полной мощности и коэффициента мощности.


Рис. 12. Треугольник мощности показывает соотношение активной и реактивной мощности.

 

Активная мощность

Активная мощность (P) — это реальная мощность, которую устройство потребляет и выполняет реальную работу в электрической цепи. Активная мощность рассчитывается ниже в ваттах (Вт).

Реактивная мощность

Реактивная мощность (Q) — это мощность, которая не потребляется устройством и передается туда и обратно между источником питания и нагрузкой.Иногда называемая безваттной мощностью, реактивная мощность забирает мощность из цепи из-за фазового сдвига, создаваемого емкостными и/или индуктивными компонентами. Этот фазовый сдвиг уменьшает количество активной мощности для выполнения работы и усложняет расчет мощности. Реактивная мощность рассчитывается ниже и выражается в реактивных вольт-амперах (ВАр). В цепи постоянного тока нет реактивной мощности.

Полная мощность

Полная мощность (S) – это гипотенуза треугольника мощностей, состоящая из сложения векторов активной мощности (P) и реактивной мощности (Q).Расчет полной мощности представляет собой произведение среднеквадратичного значения напряжения на среднеквадратичное значение тока в вольт-амперах (ВА).

Коэффициент мощности

При определении коэффициента мощности для синусоидальных волн коэффициент мощности равен косинусу угла между напряжением и током (Cos Φ). Он определяется как коэффициент мощности «смещения» и верен только для синусоидальных волн. Для всех других форм сигналов (не синусоидальных волн) коэффициент мощности определяется как мощность в ваттах, деленная на полную мощность в амперах напряжения.Это называется «истинным» коэффициентом мощности и может использоваться для всех форм сигналов, как синусоидальных, так и несинусоидальных, с использованием квалификатора λ (лямбда).

Коэффициент мощности (λ) увеличивается или уменьшается в зависимости от величины разности фаз (φ). Рисунок 13 иллюстрирует это явление.


Рис. 13 – Коэффициент мощности с различной разностью фаз

 

Для идеальных синусоидальных волн ток и напряжение совпадают по фазе, полная мощность и активная мощность становятся равными, а коэффициент мощности равен 1.Коэффициент мощности уменьшается по мере увеличения разности фаз; коэффициент мощности равен 0,5 (активная мощность составляет 1/2 полной мощности) при разности фаз 60⁰ и 0 при разнице фаз 90⁰. Коэффициент мощности 0 означает, что ток течет к нагрузке, но она не совершает никакой работы.

 

Векторный дисплей переменного тока

Временной сдвиг между напряжением и током называется разностью фаз, а Φ — фазовым углом. Смещение по времени в основном вызвано нагрузкой, на которую подается питание.В общем, разность фаз равна нулю, когда нагрузка является чисто резистивной. Ток отстает от напряжения, когда нагрузка индуктивная. Ток опережает напряжение, когда нагрузка емкостная.


Рисунок 14 – Сдвиг фаз между напряжением и током при чисто индуктивной или емкостной нагрузке

 

Векторный дисплей используется для четкой передачи зависимости амплитуды и фазы между напряжением и током. Положительный фазовый угол представлен углом против часовой стрелки относительно вертикальной оси.


Рисунок 15. Векторная диаграмма отображает зависимость амплитуды и фазы между напряжением и током

 

Системы питания переменного тока

Питание переменного тока может быть однофазным или многофазным. Однофазное электричество используется для питания обычных бытовых и офисных электроприборов, но для распределения электроэнергии и подачи электроэнергии непосредственно на более мощное оборудование почти повсеместно используются трехфазные системы переменного тока.

Схемы однофазных соединений

Для однофазных цепей существует две распространенные конфигурации проводки.Наиболее распространена однофазная двухпроводная схема. Другая — однофазная трехпроводная схема, обычно встречающаяся в бытовых приборах.

Однофазная 2-проводная система (1P2W)

Обеспечивает подачу однофазного переменного тока с использованием двух проводников. Самая простая система, она используется при подключении источников питания ко многим электрическим устройствам, таким как бытовая электроника. При подключении ваттметра к однофазной двухпроводной системе перед подключением необходимо учитывать несколько моментов.


Рисунок 16 – Различные схемы подключения однофазной двухпроводной системы

 

Влияние паразитной емкости

При измерении однофазного устройства влияние паразитной емкости на точность измерения можно свести к минимуму, подключив клемму токового входа прибора к стороне, ближайшей к потенциалу земли источника питания.


Рис. 17. Схема подключения для минимизации паразитной емкости
 
Влияние измеренных амплитуд напряжения и тока

Если измеренный ток относительно велик, подключите клемму измерения напряжения между клеммой измерения тока и нагрузкой.Когда измеренный ток относительно мал, подключите клемму измерения тока между клеммой измерения напряжения и нагрузкой.


Рисунок 18. Схема подключения при относительно большом измеряемом токе

 

Двухфазная 3-проводная система (1P3W)

Обеспечивает подачу однофазного переменного тока по трем проводникам. Однофазная трехпроводная система является наиболее распространенной системой распределения электроэнергии. Электричество, поставляемое большинству домохозяйств, подается с помощью этой системы.Следующее требует двух ваттметров для измерения двух напряжений (U1, U2) и двух токов (I1, I2).


Рис. 19. Двухфазная 3-проводная система

 

Трехфазные электрические схемы

В отличие от однофазных систем, по проводникам трехфазного источника питания протекает переменный ток той же частоты и амплитуды напряжения относительно общего источника, но с разницей фаз, составляющей одну треть периода. Трехфазные системы имеют преимущества перед однофазными, которые делают их подходящими для передачи энергии и в таких приложениях, как асинхронные двигатели.

Характеристики трехфазных систем
  • Ток и напряжение на каждой фазе имеют разность фаз 120° в сбалансированной системе.
  • Линейное напряжение — это напряжение, измеренное между любыми двумя линиями в трехфазной цепи.
  • Фазное напряжение — это напряжение, измеренное на нагрузке в фазе
  • Линейный ток — это ток в любой одной линии между трехфазным источником и нагрузкой.
  • Фазный ток – это ток через любой компонент, состоящий из трехфазного источника или нагрузки.
  • При соединении треугольником линейное напряжение совпадает с фазным напряжением. Для синусоидальных волн линейный ток в √3 раза превышает фазный ток.
  • При соединении звездой линейное напряжение в √3 раза превышает фазное напряжение, а токи одинаковы.
  • Трехфазные источники питания могут передавать в три раза больше энергии, используя всего в 1,5 раза больше проводов, чем однофазные источники питания (т. е. три вместо двух). Таким образом, отношение емкости к материалу проводника удваивается.
  • Трехфазные системы также могут создавать вращающееся магнитное поле с заданным направлением и постоянной величиной, что упрощает конструкцию электродвигателей.

В предыдущем обсуждении источник питания и нагрузка были соединены двумя проводниками. Это известно как однофазная двухпроводная система. При питании переменным током существует однофазное и трехфазное питание со следующими доступными системами электропитания. Трехфазное питание можно использовать в трехпроводной или четырехпроводной конфигурации в режиме звезды или треугольника.

На схемах на рис. 20 показаны источник и нагрузка в конфигурации «треугольник» или «звезда» (звезда).


Рис. 20. Трехфазные конфигурации «треугольник» и «звезда» (звезда)

 

Теорема Блонделя

При обсуждении измерений мощности с помощью ваттметров часто ссылаются на теорему Блонделя при определении правильного метода подключения ваттметров и их количества, необходимого для наиболее точного измерения.Теорема утверждает, что мощность, подводимая к системе из N проводников, равна алгебраической сумме мощностей, измеренных N ваттметрами. Кроме того, если общая точка расположена на одном из проводников, то счетчик этого проводника может быть удален и требуется только N-1 счетчиков.

Трехфазное соединение звездой (3P4W)

Измерение относительно просто, если объектом измерения является трехфазная 4-проводная система. Как показано на схеме ниже, трехфазная четырехпроводная схема предполагает подключение ваттметров к каждой фазе на основе нейтрального проводника.Получите мощность для каждой фазы, измеряя напряжение (фазное напряжение) и ток (фазный ток) для каждой фазы с помощью разных ваттметров. В сумме это даст значение трехфазной мощности переменного тока. Для измерения трехфазной четырехпроводной мощности требуются три ваттметра.


Рис. 21. Трехфазное соединение звездой (3P4W)

 

Полная мощность, активная мощность и реактивная мощность для трехфазной мощности представляют собой сумму каждой фазы.

Трехфазный ваттметр Delta Two (3P3W)

Измерение с трехфазной 3-проводной системой немного сложнее, поскольку нейтральный проводник, который использовался в качестве основы для трехфазной 4-проводной системы, отсутствует, и фазное напряжение не может быть измерено.Измерение в трехфазной трехпроводной системе включает получение значения трехфазной мощности переменного тока с использованием метода, называемого методом двух ваттметров.

Применяя теорему Блонделя и используя метод двух ваттметров, мы можем получить значения трехфазной мощности переменного тока. Схема подключения для метода двух ваттметров и векторная карта приведены ниже.

 

Вывод теоремы Блонделя приведен ниже.

 

Приведенный выше расчет показывает, что мы можем получить значения трехфазной мощности переменного тока из значений двухфазной мощности и значений двухфазного тока.Поскольку этот метод требует контроля только двух токов и двух напряжений вместо трех, установка и конфигурация проводки упрощаются. Он также может точно измерять мощность в сбалансированной или несбалансированной системе. Его гибкость и недорогая установка делают его подходящим для производственных испытаний, в которых требуется измерение только мощности или нескольких других параметров.

Другими словами, для трехфазного измерения мощности мощность может быть получена путем измерения мощности для каждой фазы и расчета суммы.Для метода двух ваттметров уравнение показано ниже.

Трехфазное соединение треугольником (3V3A)

Существует еще один метод измерения в трехфазной трехпроводной системе: измерение трех напряжений трех токов (3V3A). Как и метод двух ваттметров, этот метод измеряет ток фазы T и линейное напряжение между R и S. Ниже представлена ​​схема подключения.


Рис. 22. Трехфазное соединение треугольником (3V3A)

 

Поскольку трехвольтный трехтоковый метод (3V3A) измеряет ток фазы T, он позволяет увидеть баланс токов между фазами, что было невозможно при использовании метода двух ваттметров.Для инженерных и научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ трехфазный

Трехпроводной метод

с методом трех ваттметров лучше всего подходит, поскольку он предоставляет дополнительную информацию, которую можно использовать для балансировки нагрузки и определения фактического коэффициента мощности. В этом методе используются все три напряжения и все три тока. Измеряются все три напряжения (от R до T, от S до T, от R до S).

Векторное отображение измерений трехфазного переменного тока

Мы будем использовать трехфазную систему Y «звезда», чтобы проиллюстрировать концепцию трехфазного векторного дисплея.В звездной системе напряжения и токи каждой фазы смещены на 120°. Нейтральная точка Y-системы находится в центре, где теоретически сумма всех напряжений и токов равна нулю.

При проведении измерений в звездной системе, где присутствует физический нейтральный провод; напряжения будут измеряться относительно этой нейтральной точки, это называется «фазным напряжением». При проведении измерений в звездной системе, где отсутствует физический нейтральный провод; напряжения будут измеряться относительно друг друга, это называется «линейное напряжение» или «соединение треугольником».Проводка треугольником образует равносторонний треугольник с интервалом между напряжениями 60 градусов, в отличие от разводки звездой, где напряжения шагают на 120 градусов. Величина линейного напряжения измеряется выше, чем фазное напряжение в √3 раза. Токи в звездной системе всегда измеряются последовательно относительно нейтральной точки, при этом угловое измерение относительно векторов напряжения обозначается Φ. Рисунок 23 иллюстрирует взаимосвязь между измерением напряжения по схеме треугольника и по схеме звезда с помощью векторной диаграммы.


Рисунок 23 – Векторная диаграмма трехфазных дельта- и звездных измерений.

 

Трехфазное измерение коэффициента мощности

Общий коэффициент мощности для 3-фазной цепи определяется путем суммирования общей мощности в ваттах, деленной на общее значение ВА.

При использовании метода двух ваттметров сумма общей мощности (W1 + W2) делится на количество ВА. Однако, если нагрузка несбалансированная (фазные токи разные), это может привести к ошибке при расчете коэффициента мощности, поскольку при расчете используются только два измерения ВА.Два VA усредняются, потому что предполагается, что они равны; однако, если это не так, получается ошибочный результат. Поэтому лучше всего использовать метод трех ваттметров для несбалансированных нагрузок, поскольку он обеспечит правильный расчет коэффициента мощности как для сбалансированных, так и для несбалансированных нагрузок.

При использовании метода трех ваттметров все три измерения ВА используются при расчете приведенного выше коэффициента мощности.

Гармоники

Гармоники относятся ко всем синусоидальным волнам, частота которых является целым кратным основной волны (обычно это синусоидальный сигнал линии электропередачи с частотой 50 Гц или 60 Гц или от 0 до 2 кГц для вращающихся машин).Гармоники — это искажение формы волны нормального электрического тока, обычно передаваемое нелинейными нагрузками. В отличие от линейных нагрузок, где потребляемый ток пропорционален входному напряжению и соответствует форме волны, нелинейные нагрузки, такие как двигатели с регулируемой скоростью, потребляют ток короткими прерывистыми импульсами. Когда основная волна и последующие гармонические компоненты объединяются, формы сигналов искажаются, и возникает интерференция.


Рис. 24. Искаженные формы сигналов состоят из нескольких гармонических составляющих

 

Необходимо контролировать гармоники, поскольку они могут вызывать аномальный шум, вибрацию, нагрев или неправильную работу устройств и сокращать срок их службы.Для контроля гармоник существуют национальные и международные стандарты, такие как IEC61000-3. Поэтому инженерам необходимо обнаруживать гармоники и оценивать их влияние на компоненты, системы и подсистемы в приложении. Размер и разность фаз следует измерять не только для основной частоты, но и для каждой более высокочастотной составляющей. Высокоточные анализаторы мощности могут измерять гармоники выше 500-го порядка.

Для вращающихся машин основные амплитуды являются единственными компонентами, которые эффективно способствуют вращению оси, все остальные гармонические компоненты приводят к потерям в виде тепла и вибрации.

Измерение гармоник

Используя режим измерения гармоник, размер и разность фаз можно измерить для каждой основной частоты, а также гармоники для каждой степени, включенной в ток, напряжение и мощность. В случае основной частоты (первичной составляющей) 50 Гц, например, третья составляющая составляет 150 Гц, пятая составляющая — 250 Гц и т. д., и возможно измерение до 500-й составляющей на частоте 2,5 кГц.


Рисунок 25. Суммирование нечетных гармонических составляющих в искаженном сигнале

 

Для отображения результатов измерения гармоник анализатор мощности может отображать размер каждого градуса, как показано на рис. 26 ниже, или отображать такие параметры, как размер, коэффициент содержания и фаза в виде списка.


Рис. 26. Гистограмма, показывающая энергию гармоник в зависимости от порядка

 

Заключение

При измерении мощности необходимо учитывать множество факторов, включая входную мощность, КПД инвертора, КПД, гармоники и коэффициент мощности. Эти измерения включают сложные уравнения, поэтому большинство компаний используют анализаторы мощности для автоматического получения результатов.

Прецизионный высокочастотный анализатор мощности является важным инструментом для измерения как механической, так и электрической мощности.Его функции анализа и показания могут помочь улучшить работу и даже продлить срок службы двигателя. Выбор правильного анализатора и его правильная реализация требуют знаний; однако при правильном использовании данные анализатора мощности обеспечат точные и очень ценные данные.

Проектирование и внедрение взрывных размыкающих выключателей в индуктивных цепях

Аннотация

Самовозбуждение в импульсных генераторах используется для удовлетворения системных требований к энергии и удельной мощности.В системе, которая в конечном итоге будет возбуждена, в катушку возбуждения будет подан небольшой источник энергии, чтобы запустить процесс возбуждения. В этот момент силовая электроника на выходе переменного тока генератора будет управлять зарядкой катушки возбуждения и безопасно инвертировать энергию поля обратно в инерцию ротора в конце разрядной последовательности (или в случае неисправности). Статический выпрямитель использовался в процессе самовозбуждения при лабораторных испытаниях малогабаритного компульсатора-прототипа. Без управления этой перемычкой был разработан простой экономичный метод безопасного прекращения процесса возбуждения в конце разрядной последовательности генератора или в случае неисправности.Для безопасного рассеивания энергии поля взрывной размыкатель параллельно резистивному элементу был помещен последовательно с выходом моста и катушкой возбуждения. По команде размыкающий переключатель коммутирует ток в резистивный элемент, размер которого соответствует прекращению процесса возбуждения, и имеет достаточную тепловую массу для рассеивания энергии катушки возбуждения. Программа испытаний компульсатора была разработана для увеличения тока самовозбуждения небольшими шагами при вводе системы в эксплуатацию.Ближе к концу программы испытаний было замечено, что размыкающий переключатель с трудом коммутирует ток в индуктивность рассеивающего резистора. Размер шунтирующего конденсатора ограничивал коммутационное напряжение и позволял плазме размыкающего переключателя погаснуть до того, как на резистивном элементе возникнет большое напряжение. В данной работе представлены сведения о типоразмерах резистора и конденсатора и данные испытаний их работоспособности в цепи самовозбуждения компульсатора. Эта работа важна, поскольку в будущих системах под управлением преобразователей активной мощности по-прежнему будет требоваться отказоустойчивый элемент для рассеяния энергии поля в случае отказа системы управления.

Интегрированный резистивный элемент из оксида графена в настраиваемых ВЧ-фильтрах

  • « Правда о реализации IoT — беспроводная и проводная ». https://blog.senseware.co/2017/10/10/iot-implementations-wireless-vs-wired

  • Шустер, К., Шинол, Лу., Полат, Э., Шваб, Э., Шмидт, С., Якоби, Р. и Маун, Х. «Реконфигурируемый шпильковый фильтр с настраиваемой центральной частотой, полосой пропускания и передачей» Нуль». in 2019 IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes for RF and THz Applications (IMWS-AMP) , 16–18 июля 2019 г., Бохум.

  • Чен, Р. и Хашеми, Х. «Реконфигурируемый приемник SDR с улучшенной входной частотной избирательностью, подходящий для внутриполосной и межполосной агрегации несущих». в IEEE International Solid-State Circuits Conference, (ISSCC) , февраль 2015 г., стр. 1–3.

  • Перестраиваемый фильтр. https://www.analog.com/en/products/rf-microwave/tunable-filters.html#

  • Guo, J., You, B. & Qing Luo, G. Миниатюрный встроенный в подложку волноводный фильтр восьмого режима с настраиваемой центральной частотой и полосой пропускания. IEEE Микров. Провод. комп. Письмо . 29 (7) (2019).

  • You, B., Lu, S., Chen, L. & Gu, Q. J. Полурежимный встроенный в подложку фильтр с настраиваемой центральной частотой и реконфигурируемой полосой пропускания. IEEE Микров. Беспроводной компонент. лат. 26 (3), 189–191 (2016).

    Артикул Google ученый

  • Симпсон, Д.Дж., Гарсия, Р.Г. & Psychogiou, D. «Настраиваемые многополосные ВЧ-фильтры от полосы пропускания к полосе заграждения.в 2018 IEEE/MTT-S International Microwave Symposium , стр. 1363–1366.

  • Шариф Х., Смади Л., Фаури Ю.С., Эбрахими А., Баум Т., Скотт Дж. и Горбани К. Двухрежимный режекторный фильтр с плавной настройкой. IEEE Микров. Провод. комп. Письмо . 28 (5) (2018).

  • Ловато, Р.Э., Ли, Т. и Гонг, X. Интеграция настраиваемого фильтра/антенны с контролем полосы пропускания. IEEE Trans. Микров. Теория Тех . 67 (10) (2019).

  • Чуа, Л. Мемристор — недостающий элемент схемы. IEEE Trans. Теория цепей 18 (5), 507–519 (1971).

    Артикул Google ученый

  • Струков Д. Б., Снайдер Г. С., Стюарт Д. Р. и Уильямс Р. С. Пропавший мемристор найден. Природа 453 (7191), 80 (2008).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Абунахла Х., Jaoude, M.A., O’Kelly, C.J. & Mohammad, B. Мемристоры TiO 2 с золь-гелевым/капельным покрытием микротолщины для измерения γ-излучения. Матер. хим. физ. 184 , 72–81 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Abunahla, H., Shehada, D., Yeun, C.Y., Mohammad, B. & Jaoude, M.A. Новые методы генерации секретных ключей с использованием мемристорных устройств. AIP Adv. 6 (2), 025107 (2016).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Лебде, М. А., Абунахла, Х., Мохаммад, Б. и Аль-Кутайри, М. Эффективный гетерогенный мемристив xnor для вычислений в памяти. IEEE Trans. Цепи Сист. Я Регул. Пап. 64 (9), 2427–2437 (2017).

    Артикул Google ученый

  • Абунахла Х. и др. Memsens: датчик излучения на основе мемристора. IEEE Sens. J. 18 (8), 3198–3205 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Abunahla, H., Shehada, D., Yeun, C.Y., OKelly, CJ, Jaoude, M.A., & Mohammad, B. Новый микромасштабный мемристор со свойством уникальности для защиты связи. В 2016 59-й Международный симпозиум IEEE по схемам и системам Среднего Запада (MWSCAS) 1–4 (IEEE, Нью-Йорк,‏ 2016).

  • Абунахла Х. и др. MOMSense: «Элементарный датчик глюкозы металл-оксид-металл». науч. Респ. 9 (1), 5524 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед ПабМед Центральный Статья Google ученый

  • Пи, С., И-Садрабади, М. Г., Бардин, Дж. К. и Ся, К. Мемристоры как радиочастотные переключатели. в Международный симпозиум IEEE по схемам и системам (ISCAS) 2016 г., 22–25 мая 2016 г.

  • Грегори, М.Д. и Вернер Д.Х. Применение мемристора в реконфигурируемых электромагнитных устройствах. Распространение антенн IEEE. Маг. 57 (1) (2015).

  • Адесина, Н. О. и Сривастава, А. Конструкция фильтра контура на основе мемристоров для контура фазовой автоподстройки частоты. Дж. Электрон малой мощности. заявл. 9 , 24. https://doi.org/10.3390/jlpea

    24 (2019).

    Артикул Google ученый

  • Мутлу Р.и Каракулак Э. Фазовращатели на основе мемристоров. в 2-й Международный симпозиум по междисциплинарным исследованиям и инновационным технологиям (ISMSIT) 2018 г. , 19–21 октября 2018 г.

  • Сюй, К.Д., Чжан, Ю.Х., Ван, Л., Юань, М.К., Фан, Ю., Джойнс , WT, Fellow, IEEE, и Liu, QH Две модели мемристоров SPICE и их применение в микроволновых устройствах. IEEE Trans. нанотехнологии. 13 (3), 607 (2014)

  • Али С., Хасан А., Hassan, G., Bae, J., & Lee, CH. Пассивные фильтры с мемристорно-конденсаторными конденсаторами для настройки как частоты среза, так и полосы пропускания. in 25-я Международная конференция по волоконно-оптическим датчикам, Proceedings of SPIE, Vol. 10323.

  • Визенберг Р., Хиат А., Бердан Р., Папавассилиу К. и Продромакис Т. Применение твердотельных мемристоров в настраиваемых фильтрах. в Международный симпозиум IEEE по схемам и системам (ISCAS) , 2014 г., 1–5 июня 2014 г.

  • Драгоман, М., Олдриго, М. и Адам, Г. Фазированные антенные решетки на основе энергонезависимых резистивных переключателей. ИЭТ Микров. Антенны Распространение. 11 (8), 1169–1173 (2017).

    Артикул Google ученый

  • Потребич М., Тошич Д. и Биолек Д. Реконфигурируемые микроволновые фильтры с использованием мемристоров. Междунар. J. Приложение теории цепей. 46 (1), 113–121 (2018).

    Артикул Google ученый

  • Потребич, М., Тошич Д. и Плазинич А. Реконфигурируемый многослойный двухрежимный полосовой фильтр на основе мемристивного переключателя. AEU-Международный. Дж. Электрон. коммун. 97 , 290–298 (2018).

    Артикул Google ученый

  • Ву, Б., Ху, Ю., Чжао, Ю. Т. и Лу, В. Б. ТГц-антенна с большим углом наклона луча, использующая активную частотно-избирательную поверхность на основе гибридной структуры графен-золото. Опц. Экспресс 26 (12), 15353 (2018).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Тарик, А. и Гафури-Шираз, Х. Несимметричные антенны с перестраиваемой частотой. IEEE Trans. Антенны Распространение. 60 (1), 44–50 (2012).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Луго, К. и Папаполимеру. J. Реконфигурируемый полосовой фильтр с одним переключателем и переменной полосой пропускания с использованием двухрежимного треугольного патч-резонатора.in IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 2005, Long Beach, CA, 2005 , p. 4.

  • Лысенко И., Ткаченко А., Шерова Е., Никитин А. Аналитический подход в разработке радиочастотных МЭМС-переключателей. Электроника 7 (12), 415 (2018).

    КАС Статья Google ученый

  • Порро С., Аккорнеро Э., Пирри С. Ф. и Риккарди С. Мемристивные устройства на основе оксида графена. Углерод 85 , 383–396 (2015).

    КАС Статья Google ученый

  • Чжон Х.Ю. и др. Тонкие пленки из оксида графена для гибких приложений энергонезависимой памяти. Нано Летт. 10 (11), 4381–4386 (2010).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Статья Google ученый

  • Ян X. и др. Мемристоры на основе квантовых точек из оксида графена с прогрессивной настройкой проводимости для искусственного синаптического обучения. Доп. Функц. Матер. 28 (40), 1803728 (2018).

    Артикул Google ученый

  • Алаззам, А. Гибкие и прозрачные электроды из восстановленного оксида графена на основе раствора на основе раствора для приложений «лаборатория на кристалле». Нанотехнологии . 31 , 075302 (2019).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Статья Google ученый

  • Маттеи, Г., Л. Янг и Э. М. Т. Джонс. Микроволновые фильтры, схемы согласования импеданса и соединительные структуры 614–647 (Artech House, Бостон, 1985).

  • Хонг, Дж.С. & Lancaster, M.J. Микрополосковый фильтр для ВЧ/СВЧ-приложений . ISBN: 0-471-38877-7.

  • Weibler, J., & Enclosures, L.R. Свойства металлов, используемых для радиочастотного экранирования. Испытание на электромагнитную совместимость Des. 100 (1993).

  • Мохаммад Б. и др. Современные мемристорные устройства на основе оксидов металлов. Нанотехнологии. 5 (3), 311–329 (2016).

    КАС Статья Google ученый

  • Ки Хонг, С., Ын Ким, Дж., Ким, С. О. и Джин Чо, Б. Анализ механизма переключения резистивного запоминающего устройства на основе оксида графена. J. Appl. физ. 110 (4), 044506 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья Google ученый

  • Абунахла Х., Мохаммад Б., Хомуз Д. и Окелли С. Дж. Моделирование мемристорного устройства с изменением валентности: толщина оксида, тип материала и температурные эффекты. IEEE Trans. Цепи Сист. Я Регул. Пап. 63 (12), 2139–2148 (2016).

    Артикул Google ученый

  • Абунахла, Х., Хомуз, Д., Халавани, Ю. и Мохаммад, Б. Моделирование и разработка параметров устройства для улучшения времени сброса в мемристорах с бинарным оксидом. Заяв.физ. А 117 (3), 1019–1023 (2014).

    КАС Статья Google ученый

  • Абунахла Х., Эль Начар Н., Хомуз Д., Мохаммад Б. и Жауд М.А. Физическая модель мемристорных устройств с различными активными материалами. в Международный симпозиум IEEE по схемам и системам 2016 г. ( ISCAS ) 1590–1593. (IEEE, Нью-Йорк, 2016).‏

  • Кватинский С., Фридман Э. Г., Колодный А. и Вайзер UC TEAM: Пороговая адаптивная мемристорная модель. IEEE Trans. Цепи Сист. Я Регул. Пап. 60 (1), 211–221 (2012).

    MathSciNet Статья Google ученый

  • Liu, B., Liu, Z., Chiu, IS, Di, M., Wu, Y., Wang, JC, & Lai, CS мемристор. Приложение ACSМатер. Интерфейсы . (2018) в 2018 Международная объединенная конференция по нейронным сетям (IJCNN) 1–6. (IEEE, Нью-Йорк, 2018 г.) Пленки ZnO для применения в мемристорах.в Студенческая конференция IEEE по исследованиям и разработкам 2016 г. (SCORED) . 1–6. (IEEE, Нью-Йорк, 2016 г.).‏

  • He, C. et al. Перестраиваемая электролюминесценция в планарных мемристорах графен/SiO 2 . Доп. Матер. 25 (39), 5593–5598 (2013).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Weiss, N. O. и др. Графен: развивающийся электронный материал. Доп. Матер. 24 (43), 5782–5825 (2012).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Переосмысление энергонезависимой памяти с помощью 3D ReRAM . https://www.crossbar-inc.com/develop/design-resources/white-papers/.

  • Руссо, У., Лелмини, Д., Кальи, К. и Лакаита, А.Л. Модель самоускоряющегося термического растворения для программирования сброса в устройствах памяти с однополярным резистивным переключением (RRAM). IEEE Trans. Электрон Дев. 56 , 193–200 (2009).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС Статья Google ученый

  • Экиз О. О., Урел М., Гунер Х., Мизрак А. К. и Дана А. Обратимое электрическое восстановление и окисление оксида графена. ACS Nano 5 (4), 2475–2482 (2011).

    КАС пабмед Статья Google ученый

  • Валов И., Васер Р., Джеймсон Дж. Р. и Козицкий М. Н. Память электрохимической металлизации — основы, приложения, перспективы. Нанотехнологии 22 (25), 254003 (2011).

    ОБЪЯВЛЕНИЕ пабмед Статья Google ученый

  • Реактивная мощность — элементы электроники

    Реактивная мощность лучше всего можно описать как количество «неиспользованной» мощности, вырабатываемой реактивными компонентами в цепи или системе переменного тока.
     В цепи постоянного тока произведение «вольт x ампер» дает потребляемую мощность. в ваттах по схеме. Однако, хотя эта формула верна и для чисто резистивных цепях переменного тока ситуация немного сложнее в цепи переменного тока, содержащие реактивные компоненты, такие как этот вольт-амперный продукт может меняться с частотой.
    В цепи переменного тока произведение напряжения и тока выражается как вольт-ампер (ВА) или киловольт-ампер (кВА) и известен как Полная мощность , символ S.В неиндуктивных чисто резистивных цепях, таких как нагреватели, утюги, чайники и лампы накаливания и т. д., их реактивное сопротивление практически равно нулю, поэтому импеданс цепи почти полностью состоит только из сопротивление.

    В резистивной цепи переменного тока ток и напряжение совпадают по фазе и мощность в любой момент можно найти, умножив напряжение на тока в этот момент, и из-за этого «синфазного» соотношения среднеквадратичные значения можно использовать для определения эквивалентной мощности постоянного тока или нагрева эффект.

    Однако, если цепь содержит реактивные компоненты, напряжение и текущие формы сигналов будут «не в фазе» на некоторую величину, определяемую фазовый угол цепи. Если фазовый угол между напряжением и максимальный ток равен 90 o , произведение вольт-ампер будет иметь равные положительные и отрицательные значения.

    Другими словами, реактивная цепь возвращает столько же мощности в питания по мере его потребления, в результате чего средняя мощность, потребляемая цепь равна нулю, так как продолжает течь то же количество энергии попеременно от источника к нагрузке и обратно от нагрузки к источнику.

    Поскольку у нас есть напряжение и ток, но нет рассеиваемой мощности, выражение P = IV (среднеквадратичное значение) больше не действует, и поэтому следует что произведение вольт-ампер в цепи переменного тока не обязательно дает потребляемая мощность. Тогда для определения «действительной мощности» также называется Активная мощность , символ P потребляемый цепью переменного тока, нам нужно учитывать не только вольтамперные произведение, но и разность фаз между напряжением и текущие формы волны, заданные уравнением: VI.cosФ.

    Тогда мы можем записать отношение между кажущейся мощностью и активной или реальной мощностью как:


    Обратите внимание, что коэффициент мощности (PF) определяется как отношение между активная мощность в ваттах и ​​полная мощность в вольт-амперах и показывает, насколько эффективно используется электроэнергия. В безиндуктивной резистивной цепи переменного тока, активная мощность будет равна кажущаяся мощность как доля P/S становится равной единице или единице. Коэффициент мощности цепи может быть выражен либо в виде десятичного числа, либо в процентах.

    Но кроме активной и полной мощностей в цепях переменного тока существует также является еще одним компонентом мощности, который присутствует всякий раз, когда есть угол фазы. Эта составляющая называется Реактивная мощность (иногда называемая мнимой мощностью) и выражается в единице, называемой «реактивный вольт-ампер» (VAr), символ Q, и определяется уравнением: VI.sinΦ.

    Реактивная мощность, или ВАр, на самом деле вовсе не мощность, а представляет произведение вольт и ампер, которые не совпадают по фазе друг с другом.Реактивная мощность – это часть электроэнергии, которая помогает установить и поддерживать электрические и магнитные поля, необходимые для переменного тока оборудование. Количество реактивной мощности, присутствующей в цепи переменного тока, будет зависит от фазового сдвига или фазового угла между напряжением и тока и, как и активная мощность, реактивная мощность положительна, когда она «поставляется» и отрицателен, когда он «потребляется».

    Реактивная мощность используется большинством типов электрооборудования, использует магнитное поле, например двигатели, генераторы и трансформаторы.Это также требуется для компенсации реактивных потерь на воздушной линии линии передачи.

    Соотношение трех элементов силы, активной силы, (ватты) полная мощность, (ВА) и реактивная мощность, (ВАр) в цепи переменного тока можно представить тремя сторонами прямоугольного треугольника. Этот представление называется Power Triangle , как показано на рисунке:

    Мощность в цепи переменного тока


    Из приведенного выше треугольника питания видно, что цепи переменного тока питают или потребляют два вида мощности: активную мощность и реактивную мощность.Также, активная мощность никогда не бывает отрицательной, тогда как реактивная мощность может быть любой положительное или отрицательное значение, поэтому всегда выгодно уменьшить реактивной мощности для повышения эффективности системы.

    Основным преимуществом распределения электроэнергии переменного тока является то, что уровень напряжения питания можно изменить с помощью трансформаторов, но трансформаторы и асинхронные двигатели бытовой техники, воздушной кондиционеры и промышленное оборудование потребляют реактивную мощность, которая занимает место на линиях передачи, так как более крупные проводники и трансформаторы необходимы для обработки больших токов, которые вам нужны заплатить за.

    Аналогия с реактивной мощностью
    Использование пинты пива
    пинта или стакан пива. Вы платите бармену за полный стакан пива, но вы пьете только настоящее жидкое пиво, которое во многих случаях всегда меньше, чем полный стакан.

    Это связано с тем, что шапка (или пена) пива занимает дополнительное пустая трата места в стакане, оставляющая меньше места для настоящего жидкого пива которые вы потребляете, и та же идея во многом верна для реактивных власть.

    Но для многих промышленных энергетических приложений реактивная мощность часто полезно иметь электрическую цепь. В то время как реальная или активная мощность энергия, подаваемая на работу двигателя, обогрев дома или освещение электрическая лампочка, реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирование напряжения, тем самым помогая эффективно перемещать мощность через инженерная сеть и линии электропередач туда, где это требуется нагрузка.
    При уменьшении реактивной мощности, чтобы помочь улучшить коэффициент мощности и эффективность системы — хорошая вещь, один из недостатков реактивного мощность заключается в том, что ее требуется достаточное количество для управления напряжение и компенсировать потери в сети передачи.Это потому что, если напряжение электрической сети недостаточно высокое, активный питание не может быть подано. Но слишком много реактивной мощности в сети может вызвать перегрев (I 2 *R потери) и нежелательные перепады напряжения и потери мощности в линиях электропередачи.

    Коррекция коэффициента мощности реактивной мощности

    Одним из способов избежать платы за реактивную мощность является установка коэффициента мощности корректирующие конденсаторы. Обычно с бытовых клиентов взимается только для потребляемой активной мощности в киловатт-часах (кВтч), потому что почти все значения коэффициента мощности для жилых и однофазных сетей, по существу, то же самое из-за того, что конденсаторы для коррекции коэффициента мощности встроены в большинство бытовая техника от производителя.

    С другой стороны, промышленные потребители, которые используют 3-фазные источники питания. имеют сильно различающиеся коэффициенты мощности, и по этой причине электрические коммунальным предприятиям, возможно, придется использовать коэффициенты мощности этих промышленных клиенты учитывают оплату штрафа, если их коэффициент мощности падает ниже предписанного значения, потому что это обходится коммунальным предприятиям дороже поставлять промышленным клиентам, так как более крупные проводники, более крупные трансформаторы, более крупные распределительные устройства и т. д., необходимые для работы с более крупными токи.

    Как правило, для нагрузки с коэффициентом мощности менее 0.еще 95 требуется реактивная мощность. Для нагрузки с коэффициентом мощности выше чем 0,95 считается хорошим, так как мощность потребляется больше эффективно, а нагрузка с коэффициентом мощности 1,0 или единица считается идеальным и не использует никакой реактивной мощности. Затем мы увидели, что «кажущаяся мощность» представляет собой комбинацию обоих «реактивная мощность» и «активная мощность». Активная или реальная власть является результатом цепь, содержащая только резистивные компоненты, а реактивная мощность получается из цепи, содержащей либо емкостные, либо индуктивные компоненты.Почти все цепи переменного тока будут содержать комбинацию этих компонентов R, L и C.

    Так как реактивная мощность отнимает от активной мощности, она должна быть рассматривается в электрической системе, чтобы гарантировать, что полная мощность мощности достаточно для питания нагрузки. Это критический аспект понимание источников питания переменного тока, потому что источник питания должен быть способен обеспечения необходимой мощности в вольт-амперах (ВА) для любой заданной нагрузки.

    Фактор мощности и его влияние на счета за электроэнергию | Эммануэль Одунладе

    Помимо безопасности и надежности, при проектировании и реализации электрических систем необходимо преследовать несколько других целей, включая эффективность.Одним из показателей эффективности электрической системы является эффективность, с которой система преобразует получаемую энергию в полезную работу. На эту эффективность указывает компонент электрических систем, известный как коэффициент мощности. Коэффициент мощности указывает, сколько энергии фактически используется для выполнения полезной работы нагрузкой и сколько энергии она «тратит впустую». Как бы тривиально ни звучало его название, это один из основных факторов высоких счетов за электроэнергию, перебоев в подаче электроэнергии, а иногда и дисбаланса в электрических сетях.

    Чтобы иметь возможность правильно описать коэффициент мощности и его практическое значение, важно освежить в памяти информацию о различных типах электрических нагрузок и существующих компонентов мощности.

    Из основных классов электроэнергии электрические нагрузки в основном бывают двух типов;

    1. Резистивные нагрузки
    2. Реактивные нагрузки

    Резистивные нагрузки, как следует из названия, состоят из чисто резистивных элементов . Для такого рода нагрузок (учитывая идеальные условия) вся подводимая к ней мощность рассеивается на полезную работу из-за того, что ток обычно находится в фазе с напряжением .Хорошим примером резистивной нагрузки являются лампы накаливания и батареи.

    Взаимосвязь между током и напряжением для резистивной нагрузки

    Для этого типа нагрузки связан компонент мощности, известный как активная/активная/рабочая мощность. Мы рассмотрим его поближе через некоторое время.

    Реактивные нагрузки, с другой стороны, немного сложнее. Хотя они вызывают падение напряжения и потребляют ток от источника, как резистивные нагрузки, они не рассеивают полезной мощности (никакая работа не выполняется).

    Реактивные нагрузки могут быть емкостными или индуктивными. В индуктивных нагрузках потребляемая мощность используется для создания магнитного потока без какой-либо прямой работы, в то время как для емкостных нагрузок мощность используется для зарядки конденсатора, а не для непосредственного выполнения работы. Таким образом, мощность, рассеиваемая в реактивных нагрузках, обозначается как Реактивная мощность . Реактивные нагрузки характеризуются опережением тока (емкостные нагрузки) или отставанием (индуктивные нагрузки) от напряжения , поэтому между током и напряжением обычно существует разность фаз.

    Взаимосвязь между напряжением и током для индуктивной нагрузки

    Вариации этих двух типов нагрузки привели к существованию трех силовых компонентов в электрических системах , а именно;

    1. Фактическая мощность
    2. Реактивная мощность
    3. Полная мощность

    Чтобы выбрать их один за другим;

    Фактическая мощность

    Это мощность, связанная с резистивными нагрузками. Это составляющая мощности, рассеиваемая на выполнение фактической работы в электрических системах.От нагрева до освещения и т. д., выражается в Вт (Вт) (вместе с его множителями, кило, Мега и т. д.) и символически обозначается буквой P.

    Реактивная мощность

    Это мощность, связанная с реактивными нагрузками. В результате задержки между напряжением и током в реактивных нагрузках (емкостных или индуктивных) рассеиваемая энергия не производит работы. Это называется реактивной мощностью, и ее единицей измерения является Вольт-ампер реактивный (ВАР) .

    Полная мощность

    Типичные электрические системы включают в себя как активные, так и индуктивные нагрузки, лампочки и нагреватели относятся к резистивным нагрузкам, а оборудование с двигателями, компрессорами и т. д. — к индуктивным нагрузкам. Таким образом, в электрической системе полная мощность представляет собой комбинацию компонентов фактической и реактивной мощности , эта полная мощность называется полной мощностью.
    определяется как сумма фактической мощности и реактивной мощности. Его единица измерения составляет вольт-ампер (ВА) и математически представлена ​​уравнением;

      Полная мощность = Фактическая мощность + Реактивная мощность  

    Эта комбинация, приводящая к полной мощности, дает коэффициент мощности .

    В идеальных условиях фактическая мощность, рассеиваемая в электрической системе, обычно больше, чем реактивная мощность. На изображении ниже показана векторная диаграмма , нарисованная с использованием трех компонентов мощности.

    Векторная диаграмма

    Преобразовав векторную диаграмму, мы получаем треугольник внизу; нет, как треугольник власти.

    Треугольник силы

    Получив косинус угла тета, мы можем расшифровать эффективность системы в использовании мощности, которую она получает для работы.Этот КПД, оцениваемый как отношение фактической мощности к кажущейся мощности, называется коэффициентом мощности со значениями от 0 до 1. Из треугольника мощности, согласно правилу косинуса (прилегающий по гипотенузе), коэффициент мощности может также оценивается как отношение фактической мощности к кажущейся мощности. математически;

      П.Ф. = фактическая мощность / полная мощность или коэффициент мощности. = Cosϴ  

    Поставив это рядом с уравнением для определения полной мощности, легко увидеть, что увеличение реактивной мощности (при наличии большого количества реактивных нагрузок) приводит к увеличению полной мощности и большему значению для угла тета, что в конечном итоге приводит к низкому коэффициенту мощности при получении его косинуса (cos).С другой стороны, уменьшение реактивных нагрузок (реактивной мощности) приводит к увеличению коэффициента мощности, что указывает на высокий КПД в системах с меньшими реактивными нагрузками.

    При очень низких значениях коэффициента мощности большое количество энергии из сети тратится впустую, так как часть ее не будет использоваться для значимой работы из-за наличия дополнительных реактивных нагрузок, на которые указывает низкий коэффициент мощности. Это создает нагрузку на систему электроснабжения, поскольку как реальная мощность, требуемая нагрузкой, так и реактивная мощность, используемая для удовлетворения реактивных нагрузок, будут потребляться из системы для удовлетворения требований нагрузки.

    Это напряжение и «растраты» обычно приводят к огромным счетам за электроэнергию для потребителей (особенно промышленных потребителей), поскольку коммунальные предприятия рассчитывают потребление с точки зрения полной мощности, поэтому в конечном итоге они платят за электроэнергию, которая не использовалась для достижения какой-либо «значимой цели». » работай.

    Даже в ситуациях, когда электроэнергия обеспечивается генераторами компании, деньги тратятся впустую на более крупные генераторы, кабели большего сечения и т. д., необходимые для обеспечения электроэнергией, в то время как значительное их количество просто пропадает.

    Чтобы лучше понять это, рассмотрите иллюстрацию ниже ;

    Предприятие, работающее с нагрузкой 70 кВт, может успешно питаться от генератора/трансформатора и кабелей, рассчитанных на 70 кВА (используя коэффициент мощности = активная мощность/полная мощность), если коэффициент мощности равен 1 (резистивная нагрузка с нулевым реактивным сопротивлением). Может быть, с еще немного KVA для устойчивости, но мы оставим это ради этой статьи. Однако, если нагрузка изменена на нагрузку с той же номинальной мощностью 70 кВт, но с коэффициентом мощности, скажем, 0.6, потребуется генератор или трансформатор большей мощности, рассчитанный на 116,67 кВА (700,6), поскольку генератор/трансформатор должен будет обеспечивать дополнительную мощность для реактивной нагрузки.

    Помимо значительного роста требований к электропитанию, размер используемых кабелей/проводников также необходимо будет увеличить, что приведет к значительному увеличению стоимости оборудования и увеличению потерь мощности из-за сопротивления вдоль проводников.

    Наказание за это выходит за рамки высоких счетов за электроэнергию в некоторых странах, так как компании с низким коэффициентом мощности обычно штрафуются на огромные суммы, чтобы поощрить устранение неполадок.

    После всего сказанного вы согласитесь со мной, что с экономической точки зрения более целесообразно исправить плохой коэффициент мощности, чем продолжать оплачивать огромные счета за электроэнергию, особенно для крупных предприятий. Корректировка общего коэффициента мощности может помочь промышленности и производственным предприятиям сэкономить более 40% на счетах за электроэнергию, топливе для генераторов и даже сократить выбросы.

    Помимо снижения затрат для потребителей, эксплуатация эффективной системы способствует общей надежности и эффективности энергосистемы, поскольку коммунальные предприятия могут снизить потери в линиях и стоимость обслуживания, а также сократить количество трансформаторов и аналогичной вспомогательной инфраструктуры, необходимой для их работы.Как правило, эффективная система увеличивает потенциал систем производства, передачи и распределения электроэнергии, и ее отсутствие может быть одним из факторов, способствующих эпилептическому энергоснабжению/сбросу мощности в некоторых развивающихся странах.

    Первым шагом к коррекции коэффициента мощности является определение коэффициента мощности для вашей нагрузки. Это можно сделать;

    1. Расчет реактивной мощности с использованием сведений о реактивном сопротивлении нагрузки

    2. Определение активной мощности, рассеиваемой нагрузкой, и объединение ее с полной мощностью для получения коэффициента мощности.

    3. Использование измерителя коэффициента мощности.

    Измеритель коэффициента мощности

    Зная коэффициент мощности, вы можете приступить к его корректировке, установив его как можно ближе к 1. если вы используете почти чисто резистивную нагрузку или индуктивное реактивное сопротивление (нагрузка) в системе равно емкостному реактивному сопротивлению, поскольку они оба компенсируют друг друга.

    В связи с тем, что использование индуктивных нагрузок является более распространенной причиной низкого коэффициента мощности, особенно в промышленных условиях (из-за использования тяжелых двигателей и т. д.), одним из самых простых методов коррекции коэффициента мощности является отмена уменьшить индуктивное сопротивление за счет использования корректирующих конденсаторных батарей, которые вводят в систему емкостное сопротивление.

    Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности действуют как генератор реактивного тока, противодействуя/компенсируя мощность, «растрачиваемую» индуктивными нагрузками. Однако при вставке этих конденсаторов в установки необходимо тщательно продумать конструкцию, чтобы обеспечить бесперебойную работу с таким оборудованием, как приводы с регулируемой скоростью, и эффективный баланс с затратами.

    В зависимости от объекта и распределения нагрузки конструкция может включать конденсаторы постоянной емкости, установленные в точках индуктивной нагрузки, или конденсаторные батареи с автоматической коррекцией, установленные на шинах распределительных щитов для централизованной коррекции, которая обычно более рентабельна в больших системы.

    Использование конденсаторов для коррекции коэффициента мощности в установках имеет свои недостатки, особенно когда не используются правильные конденсаторы или система спроектирована неправильно. Использование конденсаторов может привести к непродолжительному периоду «перенапряжения» при включении, что может повлиять на правильное функционирование оборудования, такого как приводы с регулируемой скоростью, вызывая их прерывистое отключение или перегорание предохранителей на некоторых конденсаторах. . Однако эту проблему можно решить, попытавшись внести коррективы в последовательность управления переключением в случае скоростных приводов или устранив гармонические токи в случае предохранителей.

    Каким бы желательным ни было достижение оптимального коэффициента мощности, равного 1 (единичный коэффициент мощности), его практически невозможно достичь из-за того, что ни одна система не является по-настоящему идеальной. Это верно в том смысле, что никакая нагрузка не является чисто резистивной, емкостной или индуктивной. Каждая нагрузка состоит из некоторых реактивных или резистивных элементов, какими бы малыми они ни были, поэтому типичный реализуемый диапазон коэффициента мощности обычно составляет до 0,9/0,95.

    Коэффициент мощности является важным фактором, определяющим, насколько эффективно вы используете энергию и сколько вы платите по счетам за электроэнергию (особенно для промышленности).Кроме того, это является основным фактором операционных расходов и может быть тем фактором, который снижает размер прибыли, на который вы не обращали внимания.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.