Что такое активная мощность и реактивная: Активная, реактивная и полная мощность в цепи переменного тока — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Понятие о реактивных и активных мощностях и нагрузках

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

Батареи статических конденсаторов

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

Понятие о реактивной мощности

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

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

P = U x I.

Измеряется в ваттах (Вт).

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

Реактивная нагрузка бывает двух видов:

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

Емкостная и индуктивная нагрузка

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

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

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

Расчет реактивной мощности ведется по формуле:

Q = U x I x sin φ.

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

Выражение для активной мощности:

P = U x I x cos φ.

Треугольник мощностей

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

Треугольник мощностей

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

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

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

Коэффициент мощности

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

cos φ = P/S.

Данный коэффициент находит эффективность работы сети.

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

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

Если, к примеру, имеется катушка, для которой:

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

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

Коррекция cos φ

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

Принцип компенсации реактивной мощности

Главные потребители реактивной энергии:

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

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

Как и где измеряют cos φ

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

Фазометр

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

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

Синхронный компенсатор

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

Видео

Оцените статью:

Активная и реактивная мощность различия. Что такое активная, реактивная и полная мощность — простое объяснение. Выражение для активной мощности

ЧТО ТАКОЕ ПОЛНАЯ, АКТИВНАЯ И РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ? ОТ СЛОЖНОГО К ПРОСТОМУ.

В повседневной жизни практически каждый сталкивается с понятием «электрическая мощность», «потребляемая мощность» или «сколько эта штука «кушает» электричества». В данной подборке мы раскроем понятие электрической мощности переменного тока для технически подкованных специалистов и покажем на картинке электрическую мощность в виде «сколько эта штука кушает электричества» для людей с гуманитарным складом ума:-). Мы раскрываем наиболее практичное и применимое понятие электрической мощности и намеренно уходим от описания дифференциальных выражений электрической мощности.

ЧТО ТАКОЕ МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА?

В цепях переменного тока формула для мощности постоянного тока может быть применена лишь для расчёта мгновенной мощности, которая сильно изменяется во времени и для практических расчётов бесполезна. Прямой расчёт среднего значения мощности требует интегрирования по времени. Для вычисления мощности в цепях, где напряжение и ток изменяются периодически, среднюю мощность можно вычислить, интегрируя мгновенную мощность в течение периода. На практике наибольшее значение имеет расчёт мощности в цепях переменного синусоидального напряжения и тока.

Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности, удобно обратиться к теории комплексных чисел. Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность — мнимой частью, полная мощность — модулем, а угол φ (сдвиг фаз) — аргументом. Для такой модели оказываются справедливыми все выписанные ниже соотношения.

Активная мощность (Real Power)

Единица измерения — ватт (русское обозначение: Вт, киловатт — кВт; международное: ватт -W, киловатт — kW).

Среднее за период Τ значение мгновенной мощности называется активной мощностью, и

выражается формулой:

В цепях однофазного синусоидального тока , где υ и Ι это среднеквадратичные значения напряжения и тока, а φ — угол сдвига фаз между ними.

Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле . В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S, активная связана соотношением .

В теории длинных линий (анализ электромагнитных процессов в линии передачи, длина которой сравнима с длиной электромагнитной волны) полным аналогом активной мощности является проходящая мощность, которая определяется как разность между падающей мощностью и отраженной мощностью.

Реактивная мощность (Reactive Power)

Единица измерения — вольт-ампер реактивный (русское обозначение: вар, кВАР; международное: var).

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи синусоидального переменного тока, равна произведению среднеквадратичных значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними:

(если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью P соотношением: .

Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.

Необходимо отметить, что величина sin φ для значений φ от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина sin φ для значений φ от 0 до минус 90° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой

реактивная мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную — то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств (например,асинхронные двигатели), а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор, являются активно-индуктивными.

Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения.

Мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную — то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств (например,асинхронные двигатели), а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор, являются активно-индуктивными.

Синхронные генераторы, установленные на электрических станциях, могут как производить, так и потреблять реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения, протекающего в обмотке ротора генератора. За счёт этой особенности синхронных электрических машин осуществляется регулирование заданного уровня напряжения сети. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности.

Полная мощность (Apparent Power)

Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (русское обозначение: В·А, ВА, кВА-кило-вольт-ампер; международное: V·A, kVA).

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на её зажимах: ; соотношение полной мощности с активной и реактивной мощностями выражается в следующем виде: где P — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q›0, а при ёмкостной Q‹0).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

Полная мощность имеет практическое значение, как величина, описывающая нагрузки, фактически налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередачи), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому полная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

Визуально и интуитивно-понятно все вышеперечисленные формульные и текстовые описания полной, реактивной и активной мощностей передает следующий рисунок:-)

Специалисты компании НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ) имеют огромный опыт подбора специализированного оборудования для построения систем обеспечения жизненно важных объектов бесперебойным электропитанием. Мы умеем максимально качественно учитывать множество электрических и эксплуатационных параметров, которые позволяют выбрать экономически обоснованный вариант построения системы бесперебойного электропитанияс применением , топливных электростанций, и др. сопутствующего оборудования.

Активная мощность (P)

Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть

потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.

Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:

В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.

Формулы для активной мощности

P = U I — в цепях постоянного тока

P = U I cosθ — в однофазных цепях переменного тока

P = √3 U L I L cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока

P = 3 U Ph I Ph cosθ

P = √ (S 2 – Q 2) или

P =√ (ВА 2 – вар 2) или

Активная мощность = √ (Полная мощность 2 – Реактивная мощность 2) или

кВт = √ (кВА 2 – квар 2)

Реактивная мощность (Q)

Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.

Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).

Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.

Реактивная мощность определяется, как

и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.

Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.

Формулы для реактивной мощности

Реактивная мощность = √ (Полная мощность 2 – Активная мощность 2)

вар =√ (ВА 2 – P 2)

квар = √ (кВА 2 – кВт 2)

Полная мощность (S)

Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.

Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.

Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.

Формула для полной мощности

Полная мощность = √ (Активная мощность 2 + Реактивная мощность 2)

kUA = √(kW 2 + kUAR 2)

Следует заметить, что:

резистор потребляет активную мощность и отдаёт её в форме тепла и света.
индуктивность потребляет реактивную мощность и отдаёт её в форме магнитного поля.
конденсатор потребляет реактивную мощность и отдаёт её в форме электрического поля.

Наверняка многие из вас слышали о реактивной электроэнергии. Зная, насколько сложен для понимания этот термин, давайте разберём детально отличия реактивной и активной энергии. Важно осознать тот факт, что реактивную электроэнергию мы можем наблюдать только в переменном токе. Там, где течёт постоянный ток, реактивная энергия не присутствует. Обусловлено это природой появления реактивной энергии .

Через несколько понижающих трансформаторов к потребителю поступает переменный ток, конструкция которых разделяет обмотки низкого и высокого напряжения. То есть получается так, что в трансформаторе отсутствует физический контакт между двумя обмотками, при этом ток всё равно течёт. Объяснить это довольно просто. Электроэнергия всегда передаётся через воздух, который является прекрасным диэлектриком, при помощи электромагнитного поля, составляющая которого – переменное магнитное поле. Оно регулярно пересекает обмотку, появляясь в другой, и не имеет с первой электрического контакта, наводя электродвижущую силу. Коэффициент полезного действия у современных трансформаторов достаточно велик, отсюда потеря электроэнергии сводиться к минимуму, и потому вся мощь переменного тока, который протекает в первичной обмотке, оказывается в цепи вторичной обмотки. Тоже самое происходит в конденсаторе, правда, уже за счёт электрического поля. Ёмкость и индуктивность вместе порождают реактивную энергию. Активная энергия (которой мешает возврат реактивной энергии) преобразовывается в тепловую, механическую и другую.

Реактивная составляющая электрического тока возникает только в цепях, содержащих реактивные элементы (индуктивности и ёмкости) и расходуется обычно на бесполезный нагрев проводников, из которых составлена эта цепь. Примером таких реактивных нагрузок являются электродвигатели различного типа, переносные электроинструменты (электродрели, «болгарки», штроборезы и т.п.), а также различная бытовая электронная техника. Полная мощность этих приборов, измеряемая в вольт-амперах, и активная мощность (в ваттах) соотносятся между собой через коэффициент мощности cosφ, который может принимать значение от 0,5 до 0,9. На этих приборах указывается обычно активная мощность в ваттах и значение коэффициента cosφ. Для определения полной потребляемой мощности в ВА, необходимо величину активной мощности (Вт) разделить на коэффициент cosφ.

Пример : если на электродрели указана величина мощности в 800 Вт и cosφ = 0,8, то отсюда следует, что потребляемая инструментом полная мощность составляет 800/0,8=1000 ВА. При отсутствии данных по cosφ можно брать его приблизительное значение, которое для домашнего электроинструмента составляет примерно 0,7.

Реактивный тип нагрузки характеризуется тем, что сначала, неторое время, в нём происходит накопление энергии, поставляемой источником питания. Затем запасённая энергия отдаётся обратно в этот источник. К подобным нагрузкам относятся такие элементы электрических цепей, как конденсаторы и катушки индуктивности, а также устройства, содержащие их. При этом в такой нагрузке между напряжением и током присутствует сдвиг фаз, равный 90 градусам. Поскольку основной целью существующих систем электроснабжения является полезная доставка электроэнергии от производителя непосредственно к потребителю — реактивная составляющая мощности обычно считается вредной характеристикой цепи.

Для того, чтобы компенсировать противодействие реактивной энергии, применяются специальные устанавливаемые конденсаторы. Это заставляет свести к минимуму появляющееся негативное влияние реактивной энергии. Мы уже отмечали, что реактивная мощность существенно влияет на потерю электрической энергии в сети. Потому получается, что величину той самой негативной энергии приходиться постоянно держать под контролем, и лучший для этого способ – организовать её учёт.

Там, где озабочены этой проблемой (различные промышленные предприятия) довольно часто ставят отдельные специальные приборы, которые ведут учёт не только самой реактивной энергии, но и активной её части. Учёт ведётся в трёхфазных сетях по индуктивной и ёмкостной составляющей. Обычно такие счётчики, это не что иное, как аналого-цифровое устройство, которое преобразует мощность в аналоговый сигнал, который превращается в частоту следования электро-импульсов. Сложив их, мы можем судить о количестве потребляемой энергии. Обычно счётчик сделан из пластмассового корпуса, где установлены 3 трансформатора и блок учёта на печатной плате. На внешней стороне располагается ЖК экран или светодиоды.

Предприятия в настоящее время всё чаще ставят универсальные счётчики учёта электроэнергии, которые измеряют количество как активной, так и реактивной энергии. Более того, такие приборы могут совмещать функции от двух, а иногда и более устройств, что позволяет снижать затраты на обслуживание и позволяет сэкономить во время покупки. Такие устройство способны вычислять реактивную и активную мощность, а также измерять мгновенные значения напряжений. Счётчик фиксирует, каков уровень потребления энергии и показывает всю информацию на дисплее 3-мя сменяющимися кадрами (индуктивная составляющая, ёмкостная составляющая, а также объём активной энергии). Современные модели позволяют передавать данные по ИК цифровому каналу, защищены от магнитных полей, хищения энергии. Более того, мы получаем более точные измерения и малое энергопотребление, что выгодно отличает новые модели от предшественников.

Понятие о реактивной мощности

Измеряется в ваттах (Вт).

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

Расчет реактивной мощности ведется по формуле:

Q = U x I x sin φ.

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

Выражение для активной мощности:

P = U x I x cos φ.

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

Коэффициент мощности

Данный коэффициент находит эффективность работы сети.

Если, к примеру, имеется катушка, для которой:

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

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

Коррекция cos φ

Главные потребители реактивной энергии:

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

Как и где измеряют cos φ

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

Видео

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

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

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

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

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

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

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

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

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

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

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

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor – PF )

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

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

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

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

См. учебники по электротехнике, например:

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

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

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

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

Приложение

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

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


		АОСН-2-220-82
	Латр 1.25	АОСН-4-220-82
	Латр 2.5	АОСН-8-220-82


		АОСН-20-220

		АОМН-40-220

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

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

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

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

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

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

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

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

Дополнение 1

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

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

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

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

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

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

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

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

Дополнение 5

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

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

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

Дополнение 6

Дополнительные вопросы

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

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

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

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

Вопрос 2:

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

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

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

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

См. дополнительную литературу, например:

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

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

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

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

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

Компенсация реактивной мощности как фактор энергосбережения

Как платить за электричество меньше, повысить КПД оборудования и более эффективно использовать электрическую энергию, — сегодня эти вопросы волнуют многих руководителей производственных предприятий и владельцев коммерческих объектов.

Из данной статьи вы подробнее узнаете, что такое компенсация реактивной мощности, как правильно рассчитать мощность для потребителей и подобрать оборудование, чтобы сократить потери электроэнергии до 65%.

Немного теории

Для оценки и расчетов цепей переменного тока используются действующие значения тока и напряжения.

Действующее значение переменного тока определяется как величина такого эквивалентного постоянного тока, который проходя через то же активное сопротивление, что и переменный ток, выделяет на нем за период то же количество тепла. Математически действующее значение определяется как среднеквадратичное за период.

Полная мощность вычисляется как произведение действующих значений тока и напряжения цепи.

S = U * I
В случае активной нагрузки фазы тока и напряжения совпадают и вся полная мощность выделяется на нагрузке. Расчеты для переменного тока соответствуют анализу цепей постоянного тока, только используются действующие значения тока и напряжения.

Полная мощность фактически показывает требования к электрической сети. Измеряется она в вольт-амперах (ВА).

Если в цепи переменного тока появляются реактивные элементы (индуктивные нагрузки и емкостные нагрузки) расчёты приходится корректировать. Реактивные элементы обладают способностью накапливать энергию и отдавать ее обратно в цепь. Появляется сдвиг фаз между током и напряжением и как следствие появляется реактивная мощность.

Реактивная мощность может быть, как положительной (для индуктивных цепей), так и отрицательной (для емкостной составляющей).

Реактивная мощность не выделяется на нагрузке, не создает полезной работы. Она накапливается на реактивных элементах нагрузки (конденсаторах, катушках индуктивности), а затем возвращается обратно в питающую сеть. Возвращаясь, она увеличивает текущий по проводам ток. Этот реактивный ток, присутствуя в линиях, дополнительно нагревает их. Поэтому в любой энергосистеме стремятся уменьшить реактивную мощность до минимума.

На нагрузке остается активная мощность. Она и совершает полезную работу: приводит в движение двигатель, переходит в световую волну в лампах и др. Активная мощность — это среднее значение мгновенной мощности за период.

Полная мощность в цепях переменного тока равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей.

S = ? ( P2 + Q2)

Активная мощность вычисляется как:
P = I * U * cos ?
I и U это действующие значения тока и напряжения.

Или:

P = S * cos ?
Т.е. активная и полная мощности связаны через коэффициент — cos ?.

Коэффициент мощности – это соотношение полезной активной мощности к полной мощности, то есть cos?=P/S этот коэффициент характеризует, насколько эффективно используется электроэнергия. cos ? – это косинус угла сдвига между напряжением питающей сети и током, потребляемым нагрузкой.

При cos ? = 1 (когда фаза тока совпадает с фазой напряжения) активная мощность на нагрузке равна полной. Вся энергия питающей сети используется для полезной работы. Происходит это только на чисто активной нагрузке, без реактивной составляющей.

Попробуем рассчитать мощность, когда угол между напряжением и током составляет 90 градусов.

На графике ? равно 90 косинус фи (cos?)=0(нулю). Для простоты вычислений возьмем максимальное значение напряжения равное 1 (100%). В этот момент ток равен 0 (нулю). Соответственно их произведение, то есть мощность равны 0(нулю). И наоборот, когда ток максимальный, напряжение равно нулю. Получается, что полезная, активная мощность равна 0 (нулю).

Конечно, устройств с cos ? = 0 на практике не бывает, но промежуточных вариантов может быть множество. Например, бестрансформаторный блок питания, приведенный в качестве примера выше, имеет коэффициент мощности 0,6 — 0,7.

Значимость коэффициента мощности

Приведем простые расчеты, демонстрирующие значимость данного показателя.
Два потребителя электроэнергии с одинаковой активной (полезной) мощностью. У первого cos ? = 1, а у второго – 0,5. Это означает, что второй потребитель потребляет от сети ток в два раза больше, чем первый. Т.к. зависимость потерь в проводах от тока имеет квадратичный характер (P = I2 * R), то потери на активном сопротивлении проводов во втором случае будут в 4 раза больше. Соответственно потребуются провода большего сечения.

Высокий коэффициент мощности особенно важен для мощных нагрузок и длинных линий электропередач.

Реактивная мощность в электрических сетях продуцирует следующие негативные факторы:

Увеличение потерь в проводниках
Нагрев проводников вызывает ускорение старения изоляции, снижение срока службы, способствует возникновению коротких замыканий
Снижение пропускной способности энергосистемы при генерации дополнительной мощности для компенсации потерь
Нагрев обмоток трансформаторов и снижение нагрузочной способности без видимых причин
Перегрузка генераторов и трансформаторов.
Повышение тока из-за низкого коэффициента мощности вызывает перегрузку генераторов и трансформаторов, и, как следствие, уменьшение их срока службы вследствие превышения расчётных характеристик
Увеличение падения напряжения
Протекающий по электрическому проводнику ток вызывает падение на нем напряжения, величина которого определяется по закону Ома. Возрастание величины тока из-за низкого значения коэффициента мощности вызывает увеличение падения напряжения, что приводит к снижению напряжения на нагрузке относительно требуемого значения, и приводит к снижению мощности, поступающей на нагрузку

Использование КРМ для снижения нагрузки в электросетях. Виды компенсаторов

Для уменьшения нагрузки в электрических сетях от реактивной мощности применяются компенсаторы реактивной мощности. Это может быть использование синхронного компенсатора. Данное оборудование представлено синхронным двигателем, работающим на холостом ходу. Одновременно с ним применяются системы регулировок, влияющих на эффективность оборудования. Кроме синхронного устройства, компенсация производится с помощью батарей конденсаторов. Этот вариант считается более простым и дешевым в эксплуатации.

Преимущества компенсации реактивной мощности

Повышение эффективности использования электрической энергии за счет снижения тепловых потерь на передачу электроэнергии.

Снижение тепловых потерь можно рассчитать, если значение тока в законе Джоуля-Ленца выразить через соотношение для активной мощности. Получается следующая зависимость:

Потери комп./Потери нач. =( COS ? нач./ COS ? комп)?

В таблице показано возможное уменьшение тепловых потерь

COS ? начальнй	COS ? компенсированный
	0,85	0,90	0,95	1,00
0,50	65,40%	69,14%	72,30%	75,00%
0,55	58,13%	62,65%	66,48%	69,75%
0,60	50,17%	55,56%	60,11%	64,00%
0,65	41,52%	47,84%	53,19%	57,75%
0,7	32,18%	39,51%	45,71%	51,00%
0,75	22,15%	30,59%	37,67%	43,75%
0,80	11,42%	20,99%	29,09%	36,00%
0,85	—	10,80%	19,94%	27,75%
0,90	—	—	10,25%	19,00%
0,95	—	—	—	9,75%

Повышение качества электроснабжения за счёт уменьшения падения напряжения в линии электропередач.

В процессе передачи электроэнергии на расстоянии ток вынужден преодолевать сопротивление (R) проводов, что вызывает падение напряжения в линии. Падения напряжения можно определить по закону Ома. Оно равно произведению величины тока на сопротивление. Если выразить величину тока через активную мощность, то в конце преобразований получим следующее выражение:

?U=?Uкомп./?Uнач.* COS ? нач./ COS ? комп

В таблице показано возможное уменьшение падения напряжения

COS ? начальнй	COS ? компенсированный
	0,85	0,90	0,95	1,00
0,50	41,18%	44,44%	47,37%	50,00%
0,55	35,29%	38,89%	42,11%	45,00%
0,60	29,41%	33,33%	36,84%	40,00%
0,65	23,53%	27,78%	31,58%	35,00%
0,7	17,65%	22,22%	26,32%	30,00%
0,75	11,76%	16,67%	21,05%	25,00%
0,80	5,88%	11,11%	15,76%	20,00%
0,85	—	5,56%	10,53%	15,00%
0,90	—	—	5,26%	10,00%
0,95	—	—	—	5,00%

Экономия до 30% на оплате электроэнергии. При компенсированном коэффициенте мощности нет необходимости платить за реактивную мощность. Значительное сокращение энергопотребления.
Увеличение срока службы электрических машин. Недостаток реактивной мощности приводит к увеличению тока, что вызывает снижение срока службы электрооборудования.
Стоимость прокладки кабеля сокращается до 30%. Оптимизация конструкции оборудования за счёт уменьшения сечения проводников позволяет снизить стоимость используемых материалов.
Снижения тепловых потерь на передачу электроэнергии. Повышение эффективности использования электроэнергии и качества электроснабжения за счёт уменьшения падения напряжения в линии электропередач.
Дополнительный прирост мощности системы электроснабжения. При скомпенсированном коэффициенте мощности часть избыточной энергии, высвобождающейся за счёт уменьшения потерь, может быть использована потребителем.

Как выбрать оборудование для компенсации реактивной мощности

Оптимальный выбор оборудования для коррекции коэффициента мощности будет зависеть от типа имеющихся нагрузок и режимов их работы.

Если загрузка оборудования мало подвержена колебаниям, т.е. она почти постоянна, то выгоднее всего использовать индивидуальную компенсацию реактивной мощности. В этом случае конденсатор включается и выключается вместе с относящейся к нему нагрузкой, поэтому компенсация соответствует cos ? нагрузки и синхронизирована с ее суточными колебаниями. Индивидуальная компенсация реактивной мощности наиболее эффективна, если большая часть реактивной мощности потребляется несколькими мощными нагрузками, которые работают непрерывно или длительное время.

рис.1

Компенсация четко соответствует нагрузке
Конденсаторная батарея может быть размещена непосредственно у нагрузки
Конденсаторы используются только во время работы нагрузки
Низкая стоимость установки
Реактивная мощность полностью исключена из распределительной сети
Простота установки
Низкая стоимость решения

Однако во многих системах не все нагрузки задействованы одновременно, и некоторые из них работают всего несколько часов в день. В этом случае индивидуальная компенсация реактивной мощности становится более дорогой из-за необходимости установки большого количества конденсаторов. При этом основная масса конденсаторов не будет использоваться большую часть времени.

рис.2

Если в такой системе часть потребителей всегда работает, а часть стоит, периодически меняясь местами, но суммарная нагрузка получается примерно одинаковая по времени, то используют нерегулируемую групповую компенсацию реактивной мощности (см. рис. 2).

Такая конфигурация имеет следующие преимущества:

Конденсаторная батарея может быть размещена в щите управления
Конденсаторы используются только во время работы нагрузки
Низкая стоимость установки
Реактивная мощность полностью исключена из распределительной сети

Групповая компенсация имеет и недостаток:

Распределительная сеть до щита питания нагружена реактивной мощностью

Если потребность в реактивной мощности сильно колеблется, целесообразно использовать батареи с автоматическим регулированием (см. рис. 3), а не конденсаторы, емкость которых постоянна. В этой системе конденсаторы устанавливаются рядом со щитом питания. Суммарная емкость батареи конденсаторов разделяется на ступени. Контроллер регистрирует текущий коэффициент мощности в сети и подключает или отключает необходимую реактивную мощность. При этом контроллер выбирает ту ступень, которая меньше всего проработала до этого момента.

рис.3

Преимущества централизованной компенсации реактивной мощности с автоматическим регулированием:

Компенсация четко соответствует изменяющейся во времени нагрузке
Конденсаторная батарея размещена рядом со щитом питания
Более эффективное использование конденсаторов: контроллер равномерно распределяет нагрузку на конденсаторы, что увеличивает срок службы конденсаторов
Лучшее регулирование напряжения в энергосистеме

Важно обратить внимание, что распределительная сеть до щита питания нагружена реактивной мощностью. Необходим контроллер и аппарат управления ступенями, что усложняет решение, но при этом делает его более оптимальным по функционалу и стоимости.

В ассортименте компании EKF представлены все элементы компенсации реактивной мощности:

Конденсаторы КПС-0,40-ХХ-3, рассчитанные на работу в трехфазных сетях переменного тока 400В с номинальными емкостями до 50 кВАр
Регуляторы на 3,5,7,14 подключаемых ступеней компенсации
Контакторы для конденсаторов номиналами от 12,5 кВАр до 50 кВАр с катушками управления 230В и 400В
Щиты ШМП и ВРУ с удобной внутренней конфигурацией, которые можно подобрать для любого варианта компенсации реактивной мощности.

Кроме того, в компании EKF проводится сертификация сборщиков данного оборудования. Подробнее о том, как осуществить квалифицированный подбор и сборку компенсаторных установок в вашем регионе, можно уточнить по электронной почте [email protected].

Реактивная мощность

Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности. потребляемой нагрузкой. составляющей. которая формирует электромагнитные паля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей. Практически вся бытовая нагрузка, не говоря о промышленном производстве, в той или иной степени имеет индуктивный характер.

В электрических цепях, когда нагрузка имеет активный (резиставный) характер, протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения. Если нагрузка имеет индуктивный характер (двигатели, трансформаторы на холостом ходу), ток отстает от напряжения. Когда нагрузка имеет емкостной характер (конденсаторы), ток опережает напряжение.

Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима
для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации. Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.

Параметр определяющий потребление реактивной мощности называется Cos (<р)

Cos (ϕ) = Р1гарм / А1гарм

Р1гарм — активная мощность первой гармоники 50 Гц
А1гарм — полная мощность первой гармоники 50 Гц
где

A =√(P² + Q²)

Таким образом, cos (ϕ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности
нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению cos (ϕ). т.к. низкий cos (ϕ) несет следующие проблемы:

1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности)

2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях (например 330…370 В. вместо 380 В)

3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.

Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Чего легко можно достичь применением активных компенсирующих установок. Конденсаторы в которых будут компенсировать реактивную мощность
двигателей.

Потребители реактивной мощности.

Потребителями реактивной мощности, необходимой дтя создания магнитных полей, являются как отдельные звенья электропередачи (трансформаторы, линии, реакторы), так и такие электроприёмники, преобразующие электроэнергию в другой вид энергии которые по принципу своего действия используют магнитное поле (асинхронные двигатели, индукционные печи и т.п.). До S0-S5% всей реактивной мощности, связанной с образованием магнитных полей, потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Относительно небольшая часть в общем балансе реактивной мощности приходится на долю прочих её потребителей, например на индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразовательные установки, люминесцентное освещение и т.п.

Подробнее

Что такое реактивная мощность и её компенсация

17.08.2017

Что такое реактивная мощность и что с ней делать.

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

Рис.1. Полная мощность.

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

Рис.2. Треугольник мощностей. Расчет коэффициента мощности.

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

Компенсация реактивной мощности (КРМ).

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

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

Индивидуальная компенсация

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

Групповая компенсация

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

Централизованная компенсация

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

Рис.3. Способы компенсации.

При правильном подборе КУ мероприятия по компенсации реактивной мощности позволяют:

существенно уменьшить нагрузку на трансформаторах, а следовательно уменьшить их нагрев и увеличить срок службы
при включении КУ в расчет при проектировании новых объектов, существенно уменьшить сечение проводников
при включении КУ в уже существующие сети, разгрузить их, повышая пропускную способность без реконструкции
снизить расходы на электроэнергию за счет снижения потери в проводниках
повысить стабильность напряжения (все) и качество электроэнергии (при использовании ФКУ)

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

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

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

Что может входить в состав КУ?

Рассмотрим максимально возможную комплектацию конденсаторной установки:

Вводное устройство – автоматический выключатель, разъединитель предохранительный или выключатель нагрузки (при наличии еще одного вводного устройства, например, в ГРЩ).
Защитные устройства ступеней – большинство производителей (например, ZEZ Silko) рекомендуют использовать плавкие вставки с характеристикой gG (см. таблицу ниже), но нередко можно встретить и защиту автоматическими выключателями.
Коммутационное устройство (для статической компенсации НН) – контактор с токоограничевающей приставкой (контакты предварительного включения с сопротивлениями). Важно выбрать качественного производителя, т.к. через контактор при включении ступени проходят огромные токи (до 200Iе), обусловленные зарядом конденсатора, например, Benedict-Jager или Eaton (Moeller).
Антирезонансные дроссели (реакторы) – используются для защиты от перегрузки токами конденсаторов при наличии в сети высших гармоник.
Компенсационные конденсаторы – главный компонент всей установки – емкостной элемент. Читать подробнее о применении, конструкции и монтаже низковольтных цилиндрических компенсационных конденсаторов в предыдущей статье.
Регулятор реактивной мощности – своего рода анализатор сети с функцией управления ступенями. В зависимости от модели разные регуляторы кроме основных параметров (U, I, P, cos ф, количество подключенных ступеней) контролируют и ряд дополнительных (нелинейные искажения, температура и т.д). Также могу быть и дополнительные функции, например, коммуникация или автонастройка.

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

Номинальный ток 3-фазного конденсатора [A]	3-фазн. компенсационная мощность при 400 V [kvar]	Рекомендуемое сечение Cu проводников [mm²]	Номинальный ток предохранителя [A]
2,9	2	2,5	8
3,6	2,5	2,5	8
4,5	3,15	2,5	10
5,8	4	2,5	10
7,2	5	2,5	16
9	6,25	2,5	16
11,5	8	4	20
14,4	10	4	25
18,1	12,5	6	32
21,7	15	6	40
28,8	20	10	50
36,1	25	10	63
43,4	30	16	80
50,5	35	16	100
57,7	40	25	100
72,2	50	25	125
86,6	60	35	160
115,5	80	70	200
144,3	100	95	250

Таблица 1. Подбор предохранителей и проводников.

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

Коммерческое предложение действительно на 04.11.2021 г.

Что такое активная и реактивная электроэнергия?

Расчет электрической энергии, используемой бытовым или промышленным электроприбором, обычно выполняется с учетом полной мощности электрического тока, протекающего через измеряемую электрическую цепь. При этом выделяют два показателя, отражающих затраты на полную мощность при обслуживании потребителей. Эти показатели называются активной и реактивной энергией. Кажущаяся мощность — это сумма двух. В этой статье мы постараемся рассказать вам, что такое активная и реактивная электроэнергия и как проверить размер начисленных платежей.

Полная мощность

По сложившейся практике потребители платят не за полезную мощность, которая используется непосредственно в компании, а за всю мощность, которую продает поставщик. Эти показатели различаются по единицам измерения: полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), а полезная мощность — в киловаттах. Активное и реактивное электричество используется всеми электроприборами, подключенными к сети.

Активная электроэнергия

Активная составляющая общей мощности выполняет полезную работу и преобразуется в те виды энергии, которые необходимы потребителю. Для некоторых бытовых приборов и бытовых приборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди этих устройств — электрические плиты, лампы накаливания, электрические духовки, обогреватели, утюги, гладильные прессы и так далее.

Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то суммарная мощность такого устройства составит 1 кВА.

Понятие реактивной электроэнергии

Этот вид электричества присущ цепям, содержащим реактивные элементы. Реактивная электроэнергия — это часть общей отпущенной мощности, которая не расходуется на полезную работу.

В цепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока реактивная составляющая возникает только при наличии индуктивной или емкостной нагрузки. В этом случае возникает несоответствие между фазой тока и фазой напряжения. Этот сдвиг фаз между напряжением и током обозначается символом «φ».

При индуктивной нагрузке в цепи наблюдается отставание по фазе, при емкостной — ее преимущество. Таким образом, до потребителя доходит только часть общей мощности, а основные потери происходят из-за ненужного нагрева приборов и устройств в процессе эксплуатации.

Потери мощности возникают из-за наличия индуктивных катушек и конденсаторов в электрических устройствах. Благодаря им в цепи некоторое время накапливается электричество. Впоследствии накопленная энергия возвращается в схему. Устройства, в потреблении энергии которых присутствует реактивная составляющая электричества, включают переносные электроинструменты, электродвигатели и различные бытовые приборы. Это значение рассчитывается с учетом специального коэффициента мощности, называемого cos.

Расчет реактивной электроэнергии

Коэффициент мощности колеблется от 0,5 до 0,9; точное значение этого параметра можно узнать в паспорте на электроприбор. Полная мощность определяется как отношение активной мощности к коэффициенту.

Например, если в паспорте электродрели указана мощность 600 Вт и значение 0,6, то суммарная мощность, потребляемая устройством, составит 600/06, то есть 1000 ВА. При отсутствии паспортов для расчета общей мощности устройства коэффициент можно принять равным 0,7.

Поскольку одна из основных задач существующих энергосистем — обеспечение полезной мощности конечного потребителя, потери реактивной мощности считаются отрицательным фактором, а увеличение этого показателя ставит под сомнение эффективность электрической схемы в целом. Баланс между активной и реактивной мощностью в цепи можно представить в виде забавной картинки:

Значение коэффициента при учете потерь

Чем выше значение коэффициента мощности, тем меньше будут активные потери электроэнергии, а значит, потребленная электроэнергия будет стоить конечному потребителю немного дешевле. Чтобы увеличить значение этого коэффициента, в электротехнике используются различные методы компенсации недостаточных потерь электроэнергии. Компенсирующие устройства — это ведущие генераторы тока, которые сглаживают фазовый угол между током и напряжением. Иногда с той же целью используются конденсаторные батареи. Они включаются параллельно рабочей цепи и используются как синхронные компенсаторы.

Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов

При индивидуальном потреблении активная и реактивная электроэнергия не разделяется в счетах: с точки зрения потребления доля реактивной энергии невелика. Таким образом, частные потребители с потреблением энергии до 63 А оплачивают счет, в котором вся потребленная электроэнергия считается активной. Дополнительные потери в цепи реактивной электроэнергии отдельно не распределяются и не оплачиваются.

Учет реактивной электроэнергии для предприятий

Бизнес и организация — это нечто другое. На заводах-изготовителях и промышленных цехах установлено огромное количество электрооборудования, а в общей поступающей электроэнергии составляет значительная часть реактивной энергии, которая необходима для работы источников питания и электродвигателей. Активная и реактивная электроэнергия, поставляемая предприятиям и организациям, требует четкого разделения и другой формы оплаты. В этом случае основой для регулирования взаимоотношений поставщика электроэнергии и конечных потребителей является стандартный договор. Согласно правилам, изложенным в этом документе, организациям, потребляющим электроэнергию выше 63А, необходимо специальное устройство, обеспечивающее показания реактивной энергии для учета и оплаты.
Сетевая компания устанавливает счетчик реактивной электроэнергии и взимает плату по его показаниям.

Коэффициент реактивной энергии

Как упоминалось выше, активная и реактивная электроэнергия показывается в счетах отдельными строками. Если соотношение объемов реактивной и потребленной электроэнергии не превышает установленную норму, плата за реактивную энергию не взимается. Коэффициент отношения можно указать по-разному, его среднее значение 0,15. При превышении этого порогового значения предприятию-потребителю рекомендуется установить компенсирующие устройства.

Реактивная энергия в многоквартирных домах

Типичным потребителем электроэнергии является многоквартирный дом с главным предохранителем, который потребляет более 63 А. Таким образом, жильцы многоквартирного дома видят в начисленной оплате только всю электроэнергию, поставленную в дом поставщиком. То же правило касается жилищных кооперативов.

Частные случаи учета реактивной мощности

Бывают случаи, когда в многоэтажном доме есть и коммерческие организации, и квартиры. Электроснабжение таких домов регулируется отдельными законами. Например, размер полезной площади может выступать в качестве деления. Если коммерческие организации занимают в многоквартирном доме менее половины полезной площади, плата за реактивную энергию не взимается. В случае превышения порогового процента возникают обязательства по оплате реактивной электроэнергии.

В некоторых случаях жилые дома не освобождаются от уплаты за реактивную энергию. Например, если в здании есть точки подключения лифтов для квартир, плата за использование реактивной электроэнергии взимается отдельно, только для этого оборудования. Владельцы квартир продолжают платить только за активную электроэнергию.

Понимание сущности активной и реактивной энергии позволяет правильно рассчитать экономический эффект от установки различных компенсирующих устройств, снижающих потери от реактивной нагрузки. По статистике такие устройства позволяют увеличить значение cos с 0,6 до 0,97. Таким образом, устройства автоматической компенсации позволяют экономить до трети электроэнергии, поставляемой потребителю. Значительное снижение тепловых потерь увеличивает срок службы устройств и механизмов на производственных площадках и снижает стоимость готовой продукции.

Реактивная мощность | Домашний электрик

Электрическая мощность — это сейчас для нас все. Мы живем на электричестве, мы его пьем, едим, им греемся, на нем ездим. Через него смотрим на целый мир, им общаемся, и уж как-то им начинаем и думать. Но мощность электрическая имеет некоторое лукавое измерение, с помощью которого способна от нас утекать.

Мощность бывает активная, а бывает полная. Спрашивается, полная чем? А вот, мол, тем, что нам служит на пользу, что делает нам полезную работу, но и… оказывается, это еще не все. Еще есть вторая составляющая, которая получается этаким довеском, и она просто сжигает энергию. Греет то что не надо, а нам от этого ни жарко, ни холодно.

Такая мощность называется реактивной. Но виноваты, как это ни странно, мы сами. Вернее, наша система выработки, передачи и потребления электроэнергии.

Мощность активная, реактивная и полная

Мы пользуемся электричеством с помощью сетей переменного тока. Напряжение у нас в сетях каждую секунду колеблется 50 раз от минимального значения до максимального. Это так получилось. Когда изобретали электрический генератор, который механическое движение преобразует в электричество, то оказалось, что perpetuum mobile, или, переведя с латинского, вечное движение, легче всего устроить по кругу. Изобрели когда-то колесо, и с тех пор знаем, что если его подвесить на оси, то можно вращать долго-долго, а оно будет оставаться все на том же месте — на оси.

Почему у нас в сети напряжение переменное

И электрический генератор имеет ось и нечто, на ней вращающееся. А в результате и получается электрическое напряжение. Только генератор состоит из двух частей: вращающейся, ротора, и неподвижной, статора. И обе они участвуют в выработке электроэнергии. А когда одна часть крутится около другой, то неизбежно точки поверхности вращающейся части то приближаются к точкам поверхности неподвижной, то от них отдаляются. И это совместное их положение с неизбежностью описывается только одной математической функцией — синусоидой. Синусоида есть проекция вращения по кругу на одну из геометрических осей. Но осей таких можно построить много. Обычно наши координаты друг другу перпендикулярны. И тогда при вращении по кругу некоторой точки на одной оси проекцией вращения будет синусоида, а по другой — косинусоида, или та же синусоида, только смещенная относительно первой на четверть поворота, или на 90°.

Вот нечто такое и представляет собой напряжение, которое доводит до нашей квартиры электрическая сеть.

Синусоида

угол поворота здесь разбит не на 360 градусов,
а на 24 деления. То есть одно деление соответствует 15°
6 делений = 90°

Итак, напряжение в нашей сети синусоидальное с частотой 50 герц и амплитудой 220 вольт, потому что удобнее было делать генераторы, которые вырабатывают напряжение именно переменное.

Выгода от переменного напряжения — выгода системы

А чтобы сделать напряжение постоянным, надо специально его выпрямить. И это можно делать либо прямо в генераторе (специально сконструированном — тогда он станет генератором постоянного тока), либо когда-нибудь потом. Вот это «когда-нибудь» и получилось снова очень кстати, потому что переменное напряжение можно преобразовывать трансформатором — повышать или понижать. Это оказалось вторым удобством переменного напряжения. А повысив его трансформаторами до напряжений буквально ЗАПРЕДЕЛЬНЫХ (полмиллиона вольт и больше), можно передавать на гигантские расстояния по проводам без гигантских при этом потерь. И это тоже пришлось вполне кстати в нашей большой стране.

Вот, доведя, все-таки, напряжение до нашей квартиры, понизив его до хоть сколько-то мыслимой (хотя все еще и опасной) величины в 220 вольт, преобразовать его в постоянное опять забыли. Да и зачем? Лампочки горят, холодильник работает, телевизор показывает. Хотя в телевизоре этих постоянных/переменных напряжений… но, не будем тут еще и об этом.

Убытки от переменного напряжения

И вот мы пользуемся сетью переменного напряжения.

А в ней присутствует «плата за забывчивость» — реактивное сопротивление наших потребляющих сетей и их реактивная мощность. Реактивное сопротивление — это сопротивление переменному току. И мощность, которая просто-напросто уходит мимо наших потребляющих электроприборов.

Ток, идя по проводам, создает вокруг них электрическое поле. Электростатическое поле притягивает к себе заряды со всего, что источник поля, то есть ток, окружает. А изменение тока создает еще и поле электромагнитное, которое начинает бесконтактно наводить во всех проводниках вокруг электрические токи. Так, наша токовая синусоида, как только мы что-то у себя включаем, есть не просто ток, а непрерывное его изменение. Проводников вокруг хватает, начиная от металлических корпусов тех же электроприборов, металлических труб водоснабжения, отопления, канализации и кончая прутами арматуры в железобетонных стенах и перекрытиях. Вот во всем этом и наводится электричество. Даже вода в бачке унитаза, и та участвует во всеобщем веселье — в ней тоже индуцируются токи наводки. Такое электричество нам совсем не нужно, мы его «не заказывали». Но оно эти проводники пытается разогреть, а значит, уносит из нашей квартирной сети электроэнергию.

Получается, наша пространственная система прохождения тока у нас в квартире работает как большой трансформатор, и уходящая «в стены» энергия как раз и характеризуется реактивной частью этой мощности (индуктивная составляющая). А еще «мегасеть» работает и как большой конденсатор — вспомним электростатическую составляющую, — при этом статические заряды, наводимые во всем окружающем, заставляют заряды нашей электрической сети (а ток — это движение зарядов) реагировать на наведенные заряды вокруг — паразитную емкость. Это уже емкостная составляющая. «Конструкция» этой самой, охватившей нас со всех сторон паразитной невидимой сети просто неописуема. Мы же сами в ней участвуем — в наших телах и заряды накапливаются, и токи наводятся. Следовательно, вся эта паразитная реактивная нагрузка, ее сопротивление, мощность не могут поддаваться никакому расчету. Но вот мощность измеряется. А именно, как соотношение полезной мощности и полной.

Рассчитать или измерить мощность: полную, активную и реактивную

Чтобы охарактеризовать соотношение мощностей в сети нашего переменного тока, рисуют треугольник.

Треугольник мощностей в цепи переменного тока

S – полная мощность, расходуемая нашей сетью,
P – активная мощность, она же полезная активная нагрузка,
Q – мощность реактивная.

Мощность полную можно замерить ваттметром, а активная мощность получается расчетом нашей сети, в которой мы учитываем только полезные для нас нагрузки. Естественно, сопротивлением проводов мы пренебрегаем, считая их малыми относительно полезных сопротивлений электроприборов.

Полная мощность

S = U x I = U_a x I_f

А вот мощность паразитную, реактивную можно получить из данного треугольника по теореме Пифагора.

Q (реактивная мощность) тем больше, чем больше угол j в треугольнике мощностей

То есть, чем «тупее» этот острый угол, тем хуже у нас работает внутренняя квартирная потребляющая сеть — много энергии уходит в потери.

Что такое активная, реактивная и полная мощности

Угол j можно еще назвать углом фазового сдвига между током и напряжением в нашей сети. Ток является результатом приложения к нашей сети исходного напряжения в 220 вольт частотой в 50 герц. Когда нагрузка активна, то фаза тока совпадает с фазой напряжения в ней. А реактивные нагрузки эту фазу сдвигают на этот угол.

Диаграмма тока и напряжения в сети переменного тока

Собственно говоря, угол и характеризует степень эффективности нашего потребления энергии. И надо стараться его уменьшить. Тогда S будет приближаться к P.

Только удобнее оперировать не с углом, а с косинусом угла. Это как раз и есть соотношение двух мощностей:

Формула

Косинус угла приближается к единице, когда угол приближается к нулю. То есть, чем острее угол j, тем лучше, эффективнее работает электрическая потребляющая сеть. На практике, если добиться величины косинуса фи (а его можно выразить в процентах) порядка 70–90%, то это уже считается неплохо.

Часто используется другое отношение, связывающее активную мощность и реактивную:

Еще формула

Из диаграммы тока и напряжения можно найти выражения для мощностей: активной, реактивной и полной.

Диаграммы тока

Если более привычная нам активная мощность измеряется в ваттах, то полная мощность измеряется в вольт-амперах (вар). Ватт из вара можно посчитать умножением на косинус фи.

Что такое реактивная мощность

Реактивная мощность бывает индуктивная и емкостная. Они ведут себя в электрической цепи по-разному. На постоянном токе индуктивность — это просто кусок провода, имеющий какое-то очень малое сопротивление. А конденсатор на постоянном напряжении — просто разрыв в цепи.

И когда мы их включаем в цепь, подводим к ним напряжение, во время переходного процесса они ведут себя тоже прямо противоположно. Конденсатор заряжается, при этом возникающий ток сначала большой, потом, по мере зарядки, маленький, уменьшающийся до нуля.

В индуктивности, катушке с проводом, возникающее магнитное поле после включения в самом начале сильно препятствует прохождению тока, и он сначала маленький, потом увеличивается до своего стационарного значения, определяемого активными элементами схемы.

Конденсаторы, таким образом, способствуют изменению тока в цепи, а индуктивности препятствуют изменению тока.

Индуктивная и емкостная составляющие сопротивления сети

Таким образом, реактивные элементы имеют свои разновидности сопротивления — емкостное и индуктивное. С полным сопротивлением, включающим активную и реактивную составляющие, это связывается следующей формулой:

Z = R + _jX

Z – полное сопротивление,

R – активное сопротивление,

X – реактивное сопротивление.

В свою очередь, реактивное сопротивление состоит из двух частей:

X = X_L — X_C

X_L – индуктивной и X_C – емкостной.

Отсюда мы видим, что вклад в реактивную составляющую у них разный.

Все, что в сети индуктивно, увеличивает реактивное сопротивление сети, все, что в сети имеет емкостной характер, уменьшает реактивное сопротивление.

На этом и строится возможность уменьшения паразитного, реактивного сопротивления.

Электроприборы, влияющие на качество потребления

Если бы все приборы у нас в сети были, как лампочки, то есть являлись чисто активной нагрузкой, проблем бы не было. Была бы активная потребляющая сеть, одна сплошная активная нагрузка, и, как говорится, в чистом поле — вокруг ничего, то все легко бы подсчитывалось по законам Ома и Кирхгофа, и было справедливо — сколько потребил, за столько и заплатил. Но вот имея и вокруг себя загадочную токопроводящую «инфраструктуру», и в самой сети множество неучтенных емкостей и индуктивностей, мы и получаем, кроме полезной нам, еще и реактивную, ненужную нам нагрузку.

Как от нее избавиться? Когда электрическая потребляющая сеть уже создана, то можно проводить мероприятия по уменьшению реактивной составляющей. Компенсация и строится на «антагонизме» индуктивностей и емкостей.

То есть, в сложившейся сети следует измерить ее составляющие, а потом придумать компенсацию.

Особенно хороший эффект от таких мероприятий достигается в больших потребляющих сетях. Например, на уровне заводского цеха, имеющего большое количество постоянно работающего оборудования.

Для компенсации реактивной составляющей используются специальные компенсаторы реактивной мощности (КРМ), содержащие в своей конструкции конденсаторы, меняющие суммарный сдвиг фаз в сети в лучшую сторону.

Компенсатор реактивной мощности Еще один КРМ Один из видов КРМ Есть и такие КРМ

Еще приветствуется использование в сетях синхронных двигателей переменного тока, так как они способны компенсировать реактивную мощность. Принцип простой: в сети они способны работать в режиме двигателя, а когда при сдвиге фаз наблюдается «завал» электроэнергии (других слов язык уже не находит), они способны компенсировать это, «подрабатывая» в сети в режиме генератора.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная парковка на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ >>

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Частотные диапазоны Учебник по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

В этом учебном пособии GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS-вызовов и восходящая линия связи PS-вызовов.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP от 70 МГц до диапазона C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования ИУ на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.УКАЗАТЕЛЬ испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH

Поставщики и производители беспроводных радиочастотных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители радиокомпонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь.
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга.
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

RF Калькуляторы и преобразователи беспроводной связи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести

Зависимость активной мощности от реактивной мощности от полной мощности

В этой статье мы дадим вам определения истинной, реактивной и полной мощности.Также мы проверим их отличия друг от друга.

Что такое активная мощность?

Активная мощность — это мощность, которая используется нагрузкой для обеспечения функционального выхода. Активная мощность выполняет полезную работу и представляет собой полезную часть энергии, которая присутствует в сети. Его также называют истинной силой или реальной силой. Он измеряется в ваттах и обозначается буквой «P».

Для расчета активной мощности можно использовать следующие формулы.

В цепях постоянного тока

P = V x I

В однофазных цепях переменного тока

P = V x I x Cosθ

в трехфазных цепях переменного тока

P = √3 x V x I x Cosθ

Что такое реактивная мощность?

Реактивная мощность — это мощность, которая подводится к нагрузке и возвращается к источнику, а не рассеивается в нагрузке.Это вызвано реактивными элементами в цепи переменного тока, в частности катушками индуктивности и конденсаторами, которые заряжаются и разряжаются во время нормальной работы. Реактивная мощность измеряется как вольт-ампер-реактивная (VAr) и обозначается буквой Q.

Для расчета реактивной мощности можно использовать следующие формулы.

В однофазных цепях переменного тока

Q = V x I x Sinθ

в трехфазных цепях переменного тока

Q = √3 x V x I x Sinθ

Реактивная мощность = √ (Полная мощность²– Истинная мощность²)

VAR = √ (VA² — P²)

Что такое кажущаяся мощность?

Полная мощность — это полная мощность в цепи в любой момент времени.Он включает как рассеиваемую (активную), так и возвращаемую (реактивную) мощность. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и обозначается буквой «S».

Можно использовать следующие формулы для расчета полной мощности?

В однофазных цепях переменного тока

S = V x I

в трехфазных цепях переменного тока

S = √3 x V x I

Полная мощность = √ (истинная мощность² + реактивная мощность²)

ВА = √ (Вт² + VAR²)

Соотношение между истинной активной мощностью, реактивной мощностью и полной мощностью

Взаимосвязь между этими тремя типами мощности может быть описана с помощью треугольника мощности.Активная, реактивная и полная мощность тригонометрически связаны друг с другом. Каждый тип мощности можно описать следующим образом:

P (активная мощность) — длина прилегающей

Q (реактивная мощность) — противоположная длина

S (полная мощность) — гипотенуза

Продолжить чтение

Ознакомьтесь со своим измерителем мощности — что такое реальная, полная и реактивная мощность

Первый — простой вопрос

Верно или нет? Мощность = Напряжение x Ток, это утверждение верно для систем постоянного тока, но есть два основных осложнения для систем переменного тока.

Значение тока и напряжения постоянно меняется. Какое значение вы используете?
Напряжение и ток могут не совпадать по фазе. Умножая ток и напряжение, когда они не в фазе требует и регулировки для компенсации фазы. Именно этот фазовый сдвиг заставляет нас для определения реальной, полной и реактивной мощности.
Этот фазовый сдвиг происходит, когда источник питания питает индуктивную или емкостную нагрузку ». Большинство нагрузок индуктивный (двигатели) или резистивный (нагреватели), поэтому фазовый сдвиг обычно составляет один направление.
Двигатель имеет обмотку. Обмотанный проводник по существу определяет индуктор. Таким образом, обмотка представляет собой сопротивление намотанного провода и индуктивность обмотки.

RMS или эффективное значение

Пиковые значения на кривых переменного напряжения или тока сохраняются лишь на короткое время. Они не совсем представляют способность напряжения и тока выполнять работу и, следовательно, они не используются в Power Расчеты.Ученые используют статистический метод для определения эффективных значений. Это называется RMS или Среднеквадратичные значения. Результат определения таков: Veff / rms = 0,707 x V пиковое значение То же самое применимо. СОВЕТ: Вы можете разумно предположить, что все напряжения и токи, сообщаемые измерителем мощности указаны как среднеквадратичные или эффективные значения, если не указано иное. СОВЕТ: Большинство мультиметров сообщают среднеквадратичные значения

Полная мощность

Полная мощность — это мощность, передаваемая источником питания такой нагрузке, как двигатель.Практически во всем реальном мире В ситуациях, когда используется переменный ток, вам необходимо подать на устройство больше мощности (кажущейся мощности), чем оно будет работать (Реальная мощность). (Векторная) разница между ними представляет работу, проделанную для преодоления индуктивного и Возможности воздействия нагрузки. Полная мощность измеряется в единицах ВА — Вольт-амперы. Это на самом деле Вт, но мы используем новое название единицы, чтобы избежать путаницы. Таким образом, когда вы видите VA на листе данных, вы можете разумно сделать вывод, что они говорят о кажущейся мощности.Полная мощность рассчитывается: S (Общий символ для полной мощности) = Veff / rms x Ieff / rms — однофазный расчет

Коэффициент мощности и фаза

Коэффициент мощности рассчитывается: PF = косинус (фазовый угол в радианах) Коэффициент мощности не имеет технических единиц. значение PF колеблется от -1 до 0 до 1 (запаздывающая — нет — опережающая) Нагрузки, которые представляют только резистивную нагрузку (нет емкости или индуктивности) имеют коэффициент мощности 1. Индуктивная нагрузка

Фаза тока отстает от номинального напряжения — Трансформаторы и двигатели (намотанные проводники) Емкостные нагрузки

Фаза тока ведет к типичному напряжению — проложенные кабели, конденсаторные батареи Нет ничего «неправильного» в коэффициент мощности не равен 1.0.

Реальная мощность и реактивная мощность

Думайте о реальной мощности как о полезной мощности — мере того, как много работы выполняется. Реальная мощность рассчитывается: P (реальная) = S (полная мощность) x pf Реактивная мощность — это (векторная) разница. между кажущейся мощностью и реальной мощностью. Энергия, используемая для производства реактивной мощности, хранится в магнитное / электрическое поле индуктивной нагрузки. В случае емкостной нагрузки магнитный / электрический Поле индуктивной нагрузки производит реактивную мощность.Реактивную мощность нельзя использовать для пользы. Реактивная мощность обозначается символом: Q Технические единицы реактивной мощности — VAR — вольт-амперы реактивной мощности. Это тоже ватты, но мы используем VAR. так что мы знаем, что говорим о реактивной мощности.

THD — Общее гармоническое искажение (также называемое искажением)

Проще говоря, THD — это мера искажения, выраженная в%. Если устройство (любое активное устройство, но подумайте о выпрямители, приводы с регулируемой скоростью … в качестве практических примеров) дается синусоидальная волна, так как на входе на выходе никогда не бывает точного 100% воспроизведения ввода.Серия гармоник исходной волны искажает исходная форма волны. THD% — это попытка «пронумеровать» степень искажения для сравнения. Число% является несколько спорным, потому что некоторые гармоники более важны, чем другие, и нет взвешивание. THD (%) = 100 * SQRT [(V22 + V32 + V42 +… + Vn2)] / Vt Где V2, V3 — среднеквадратичные значения каждого напряжения. гармоника, а Vt — полное среднеквадратичное выходное напряжение.

Провисание / вздутие или провал / скачок

Продолжительность 0.5 цикл и выше. Провалы напряжения — это наиболее частые нарушения питания. Падения напряжения могут поступают из утилиты. В большинстве случаев провисания возникают внутри здания. Например, в жилом проводки, наиболее частой причиной провалов напряжения является пусковой ток, потребляемый холодильником и воздухом. Моторы кондиционера.Пакеты обычно не мешают лампам накаливания или флуоресцентному освещению. двигатели или обогреватели. Однако у некоторого электронного оборудования отсутствует достаточный внутренний накопитель энергии, и поэтому оно не может ездить. через просадки напряжения питания.Оборудование может выдерживать очень короткие глубокие провалы или иметь возможность преодолевать более длинные, но более мелкие провалы.

Пониженное / повышенное напряжение

Перенапряжение — это увеличение эффективного напряжения более чем на 110% в течение более одной минуты. Под напряжением представляет собой снижение эффективного напряжения до менее 90% в течение более одной минуты. Позаботьтесь об этом определение, потому что оно имеет тенденцию меняться от поставщика к поставщику.

Переходные напряжения / скачки / скачки

Относится к кратковременным (менее 1 цикла) событиям.Низкочастотные переходные процессы часто называют «конденсаторными». коммутационные переходные процессы ». Высокочастотные переходные процессы часто называют импульсами, пиками или скачками. Они могут быть возникает, когда через линию включается разряженный конденсатор коррекции коэффициента мощности. переходные процессы вызваны молнией и отключением индуктивных нагрузок. Типичное время нарастания указано в заказе. микросекунды; типичные времена затухания составляют от десятков до сотен микросекунд. Часто затухание будет экспоненциально затухающим звенящим сигналом с частотой приблизительно 100 кГц.Очень сильно быстрые переходные процессы, или EFT, имеют время нарастания и спада в наносекундной области. Они вызваны дугой неисправности, такие как неисправные щетки в двигателях, которые быстро устраняются даже несколькими метрами распределения проводка. Стандартные сетевые фильтры, входящие в комплект почти всего электронного оборудования, устраняют EFT.

Что такое полная мощность (кВА), активная мощность (кВт) и реактивная мощность (кВАр)

ВНЕШНЯЯ МОЩНОСТЬ (кВА): Кило-вольт-ампер — это мера полной мощности в цепи переменного тока.Раньше он оценивал, сколько мощности может обеспечить блок питания. KVA обычно используется для оценки источников, таких как трансформаторы, генераторы, ИБП и т. Д. Его также называют мнимой мощностью. Фактическая мощность (кВт), потребляемая нагрузками, подключенными к цепи, может быть получена умножением полной мощности
(кВА) на коэффициент мощности. В сложной форме это может быть выражено как

полная мощность (кВА) = активная мощность (кВт) + i реактивная мощность

АКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ (кВт): Единицей измерения активной или реальной мощности в цепи переменного тока является кВт.Активная мощность, полученная путем умножения полной мощности на коэффициент мощности. Это мощность, потребляемая нагрузкой, подключенной к сети переменного тока. Если в цепь переменного тока подключены только резистивные нагрузки, коэффициент мощности будет равен единице, а полная мощность станет равной активной мощности.

активная мощность (кВт) = полная мощность (кВА) * коэффициент мощности

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ (кВАр): Реактивная мощность — это мнимая часть полной мощности, выраженная в сложной форме. Если нагрузка в цепи переменного тока является только резистивной, мощность всегда будет течь от источника к нагрузке.Если в цепь переменного тока подключены реактивные нагрузки (катушка индуктивности или конденсатор), в цепи возникает реактивная мощность. Реактивная мощность постоянно колеблется между источником и нагрузкой. Он представляет собой энергию, которая сначала сохраняется, а затем высвобождается в магнитном поле индуктора или в электрическом поле конденсатора, включенного в цепь. Поскольку реактивная мощность колеблется между источником и нагрузкой, она не дает энергии нагрузке и потребляет больше тока из сети, поэтому в линиях цепи происходит больше тепловых потерь.Реактивную мощность можно уменьшить, увеличив коэффициент мощности (уменьшив фазовый угол). Этого можно добиться, предусмотрев в цепи сконструированную емкостную батарею.

Об авторе

Мистер Маной Морской инженер, работающий в компании ESM. Он курирует отдел рекламы и техническую поддержку в Marinesite. Кроме того, он проявляет большой интерес к Электрооборудованию. Вы можете поймать его в Facebook Google+.

Разница между активной и реактивной мощностью

Основное существенное различие между активной и реактивной мощностью состоит в том, что активная мощность — это фактическая мощность, которая рассеивается в цепи, тогда как реактивная мощность — это мощность, которая течет только между источником и нагрузкой.Позвольте нам глубже понять разницу между активной и реактивной мощностью в этой статье.

Определение активной мощности:

Фактическое количество мощности, рассеиваемой или выполняющей полезную работу в цепи, называется активной мощностью или истинной мощностью. Он измеряется в ваттах, на практике он должен измеряться в кВт и МВт в энергосистеме.

Определение реактивной мощности:

Среднее значение второго члена в полученном выше выражении равно нулю, поэтому мощность, вносимая этими членами, равна нулю.Составляющая, пропорциональная VI sin, называется реактивной мощностью и определяется как Q.

Разница между активной и реактивной мощностью:

Активная мощность — это реальная мощность, потребляемая нагрузкой, тогда как реактивная мощность — это бесполезная мощность.
Активная мощность — это активная мощность, которая измеряется в ваттах, а реактивная мощность измеряется в вар.
Активная мощность — это произведение напряжения, тока и косинуса угла между ними, с другой стороны, реактивная мощность — это произведение напряжения, тока и синуса угла между ними.
Активная мощность отображается в виде заглавной буквы «P», а реактивная мощность — в виде Q.
Ваттметр измеряет активную мощность, а VAR-метр используется для измерения полной мощности.
Крутящий момент, который развивается в двигателе, тепло, рассеиваемое в нагревателе, и свет, излучаемый лампами, — все это из-за активной мощности. Реактивная мощность определяет коэффициент мощности цепи.
Активная мощность должна быть рассчитана в виде P = V * I * COS∅, а реактивная мощность должна быть рассчитана в форме Q = V * I * SIN∅.

Дополнительная информация:

Основное существенное различие между активной и реактивной мощностью состоит в том, что активная мощность — это фактическая мощность, которая рассеивается в цепи, тогда как реактивная мощность — это мощность, которая течет только между источником и нагрузкой. Позвольте нам глубже понять разницу между активной и реактивной мощностью в этой статье.

Определение активной мощности:

Фактическое количество мощности, рассеиваемой или выполняющей полезную работу в цепи, называется активной мощностью или истинной мощностью.Он измеряется в ваттах, на практике он должен измеряться в кВт и МВт в энергосистеме.

Определение реактивной мощности:

Среднее значение второго члена в полученном выше выражении равно нулю, поэтому мощность, вносимая этими членами, равна нулю. Составляющая, пропорциональная VI sin, называется реактивной мощностью и определяется как Q.

Разница между активной и реактивной мощностью:

Активная мощность — это реальная мощность, потребляемая нагрузкой, тогда как реактивная мощность — это бесполезная мощность.
Активная мощность — это активная мощность, которая измеряется в ваттах, а реактивная мощность измеряется в вар.
Активная мощность — это произведение напряжения, тока и косинуса угла между ними, с другой стороны, реактивная мощность — это произведение напряжения, тока и синуса угла между ними.
Активная мощность отображается в виде заглавной буквы «P», а реактивная мощность — в виде Q.
Ваттметр измеряет активную мощность, а VAR-метр используется для измерения полной мощности.
Крутящий момент, который развивается в двигателе, тепло, рассеиваемое в нагревателе, и свет, излучаемый лампами, — все это из-за активной мощности. Реактивная мощность определяет коэффициент мощности цепи.
Активная мощность должна быть рассчитана в виде P = V * I * COS∅, а реактивная мощность должна быть рассчитана в форме Q = V * I * SIN∅.

Дополнительная информация:

Разница между реальной мощностью, реактивной мощностью и полной мощностью

Истинная сила

Истинная мощность — это мощность, измеряемая в ваттах или киловаттах, используемая двигателями, осветительными приборами и другими устройствами для производства полезной работы или тепловой энергии.Истинная мощность — это резистивная часть цепи, которая выполняет работу. Истинная мощность может быть произведена только тогда, когда ток и напряжение одновременно положительны или отрицательны (см. Рисунок 1 ). Если ток и напряжение не совпадают по фазе, некоторые токи не производят полезной работы. Чисто резистивные схемы существуют только теоретически. В реальных ситуациях чисто резистивные цепи не существуют, потому что сами проводники цепи создают некоторую индуктивность и емкость.

Рисунок 1. Истинная мощность — это мощность в ваттах или киловаттах, используемая двигателями, осветительными приборами и другими устройствами для производства полезной работы или тепловой энергии.

Многие нагрузки в основном резистивные и вносят очень небольшой индуктивный и емкостной вклад. Эти нагрузки потребляют истинную мощность и измеряются в ваттах (Вт). Поэтому целесообразно обозначать в первую очередь резистивные нагрузки в ваттах или киловаттах и игнорировать реактивную составляющую. Примерами резистивных нагрузок являются лампы накаливания, водонагреватели, тепловентиляторы, фены и кухонные плиты.У резистивных нагрузок очень маленькие реактивные компоненты. Следовательно, номинальная полная мощность (ВА) не подходит для этих нагрузок.

Реактивная мощность

Реактивная мощность — это мощность, измеряемая в ВАр или кВАр, выделяемая и сохраняемая конденсаторами и катушками индуктивности. Это мощность, которая течет обратно в источник от катушек индуктивности и конденсаторов. Именно эта противодействующая мощность влияет на коэффициент мощности цепи.

В цепи с реактивными компонентами напряжение и ток не в фазе.В индуктивных цепях ток отстает от напряжения (см. , рисунок 2, ). Мощность поглощается схемой в те моменты времени, когда напряжение и ток имеют одинаковое направление (как положительное, так и отрицательное). Питание возвращается к источнику, когда напряжение и ток не в одном направлении (одно положительное и одно отрицательное).

Рисунок 2. Реактивная мощность — это мощность в ВАр или кВАр, сохраняемая и выделяемая катушками индуктивности и конденсаторами.

Реактивная мощность возвращается в источник без потребления. Однако ток течет по цепи, чтобы обеспечить реактивную мощность. Провода, компоненты и устройства должны иметь такой размер, чтобы учесть увеличенный ток, протекающий от реактивной мощности.

Полная мощность

Полная мощность — это мощность в ВА или кВА, которая представляет собой векторную сумму истинной мощности и реактивной мощности. {2}}} $$

, где S, P и Q обозначают полную мощность, истинную мощность и реактивную мощность соответственно.

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности (PF) — это отношение реальной мощности, используемой в цепи переменного тока, к полной мощности, подаваемой в цепь. Коэффициент мощности выражается в процентах. Он идеально подходит для проектирования системы с коэффициентом мощности 95%. Увеличение реактивной мощности (VAR) приводит к снижению коэффициента мощности. Уменьшение коэффициента мощности означает, что для выполнения работы используется больше энергии. Коммунальная компания часто наказывает потребителей за низкие коэффициенты мощности из-за потерь мощности.

Для расчета коэффициента мощности используйте формулу:

$$ PF = \ frac {{{P} _ {T}}} {{{P} _ {A}}} \ times 100 $$

PT = истинная мощность (Вт)

PA = полная мощность (ВА)

100 = константа (для преобразования десятичной дроби в проценты)

Трансформатор, работающий в режиме холостого хода, имеет низкий коэффициент мощности, поскольку схема является почти полностью реактивной. По мере увеличения нагрузки на трансформатор реактивное сопротивление уменьшается, а коэффициент мощности увеличивается. При полной нагрузке коэффициент мощности приближается к 1.

Номинальные характеристики трансформатора

Трансформаторы

рассчитаны на кВА, поскольку полная мощность представляет собой общую мощность (ток × напряжение), которую может выдать трансформатор. Полный однофазный ток полной нагрузки рассчитывается путем деления мощности на напряжение. Например, трансформатор 25 кВА может выдавать 104 А на нагрузку 1 φ при 240 В (25 000 ÷ 240 = 104 А). Техник должен убедиться, что нагрузка, подключенная к трансформатору, не превышает полного номинального тока трансформатора.

\ [\ begin {matrix} S = VI \ text {} & \ text {для однофазной} \\\ end {matrix} \]

\ [\ begin {matrix} S = \ sqrt {3} VI & \ text {For Three Phase} \\\ end {matrix} \]

Фактическая мощность, потребляемая нагрузкой, выражается в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). Коэффициент мощности цепи можно рассчитать, разделив мощность в кВт, потребляемую нагрузкой, на мощность, подаваемую трансформатором.

\ [Мощность \ text {} Коэффициент = \ frac {P (Вт)} {S (VA)} = \ frac {P (кВт)} {S (кВА)} \]

Активная, реактивная и полная мощность

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

Для инженера-электрика очень важно знать активную, реактивную и полную мощность, потому что этот раздел является одним из строительных блоков энергосистемы.

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

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

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

МГНОВЕННАЯ СИЛА

Мощность, которая измеряется в определенный момент времени, известна как Мгновенная мощность.

(ИЛИ)

Умножение напряжения и тока в определенный момент времени известно как мгновенная мощность.

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

В момент t ₁

P ₁ = V ₁ (+ ve) * I ₁ (-ve) = -ve

Мгновенная мощность P ₁ в момент t ₁ отрицательна.

В момент t ₂

P ₂ = V ₂ (+ ve) * I ₂ (+ ve) = + ve

Мгновенная мощность P ₂ в момент t ₂ положительна.

Из приведенного выше примера мы можем сказать, что

Мгновенная мощность может быть положительной и отрицательной.

Что такое положительная сила и отрицательная сила?

Положительная мощность

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

Отрицательная мощность

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

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

АКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ

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

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

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

Теперь мы увидим полярность мгновенной мощности в разные моменты времени.

В момент t ₁

P ₁ = V ₁ (+ ve) * I ₁ (+ ve) = + ve

В момент t ₂

P ₂ = V ₂ (-ve) * I ₂ (-ve) = + ve

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

Свойства активной мощности

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

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ
Мы поймем концепцию реактивной мощности с помощью чисто индуктивной цепи.
На принципиальной схеме чисто индуктивная нагрузка питается от источника переменного тока с напряжением В, , а ток в цепи равен I.
В случае чисто индуктивной нагрузки ток отстает от напряжения питания на 90 ^o, как показано на векторной диаграмме.
Это означает, что форма волны тока достигает своего положительного пика, отрицательного пика и пересекает нулевое значение 90 ^o после формы волны напряжения. Ниже приведены кривые напряжения, тока и мощности для чисто индуктивной нагрузки.
Теперь мы увидим полярность мгновенной мощности в разные моменты времени.
В момент t ₁
P ₁ = V ₁ (+ ve) * I ₁ (-ve) = -ve
В момент t ₂
P ₂ = V ₂ (-ve) * I ₂ (-ve) = + ve
Следовательно, в случае чисто индуктивной нагрузки мощность может быть как положительной, так и отрицательной.Это означает, что мощность идет вперед и назад между источником и нагрузкой точно так же, как маятник, не выполняя никакой полезной работы в системе. Этот тип мощности известен как реактивная мощность .
Теперь давайте посмотрим, что происходит в случае чисто емкостной нагрузки .
В случае чисто емкостной нагрузки ток опережает напряжение на 90 ^o, что означает, что форма волны тока достигнет своего положительного пика, отрицательного пика и нулевого значения 90 ^o до формы волны напряжения.Векторная диаграмма и формы сигналов для чисто емкостной нагрузки приведены ниже.
На осциллограмме мощности видно, что мощность также является положительной и отрицательной, что означает, что мощность колеблется между источником и нагрузкой без выполнения какой-либо полезной работы. Этот тип мощности известен как реактивная мощность .
Если мы внимательно понаблюдаем за формами колебаний мощности как для чисто индуктивной, так и для чисто емкостной нагрузки, мы обнаружим, что величина положительной и отрицательной мощности абсолютно одинакова.
Следовательно, средняя мощность в случае чисто индуктивной нагрузки и чисто емкостной нагрузки равна нулю.
Почему мощность течет в обратном направлении в случае индуктивных и емкостных нагрузок?
Во время положительного полупериода, когда мощность положительная, то есть мощность течет от источника к нагрузке, конденсатор накапливает энергию в виде электрического поля.
Во время отрицательного полупериода электрическое поле конденсатора схлопывается, и вся энергия, накопленная в конденсаторе, отправляется обратно к источнику, и мощность начинает течь от нагрузки к источнику.Следовательно, мы получаем отрицательную мощность.
Аналогичным образом, в случае индуктивной нагрузки, во время положительного полупериода, когда мощность положительная, т.е. мощность течет от источника к нагрузке, индуктор накапливает энергию в виде магнитного поля.
Во время отрицательного полупериода магнитное поле индуктора схлопывается, и вся энергия, накопленная в индукторе, высвобождается и отправляется обратно к источнику, и мощность начинает течь от нагрузки к источнику. {\ circ}} \)
\ (\ Rightarrow Q = VI \ quad VAR \)
ВНЕШНЯЯ МОЩНОСТЬ
Случаи, которые мы видели до сих пор (чисто резистивная, чисто индуктивная и чисто емкостная нагрузка), являются стандартными случаями.
На самом деле, большинство нагрузок, которые мы используем в нашей повседневной жизни (например: электрический вентилятор, электрический утюг, асинхронный двигатель и т. Д.), Представляют собой комбинацию резистивной и индуктивной нагрузки. Некоторые нагрузки также могут представлять собой комбинацию резистивной и емкостной нагрузки, но большинство бытовых и промышленных нагрузок представляют собой смесь резистивной и индуктивной нагрузки.
Общая схема для смеси резистивной и индуктивной нагрузки показана на схеме.
Резистивный компонент потребляет активную мощность, а индуктивный компонент потребляет реактивную мощность.Таким образом, общая мощность, отдаваемая источником, представляет собой комбинацию активной и реактивной мощности, и эта мощность известна как полная мощность .
В случае комбинации резистивной и индуктивной нагрузки ток отстает от напряжения питания на угол \ (\ phi \), что означает, что форма волны тока достигает своего положительного пика, отрицательного пика и нулевого значения с фазовой задержкой \ (\ phi \) От формы сигнала напряжения.
Векторная диаграмма и формы сигналов для смеси резистивной и индуктивной нагрузки приведены ниже.
На диаграмме формы сигнала мы видим, что мощность бывает положительной и отрицательной из-за наличия активной и реактивной мощности в цепи. Кроме того, величина положительной мощности больше, чем величина отрицательной мощности.
Следовательно, средняя мощность в этом случае не будет равна нулю и, следовательно, мы получим некоторую мощность от системы. Но в этом случае средняя мощность меньше по сравнению со средней мощностью чисто резистивной цепи.
Свойства полной мощности

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

СИЛОВОЙ ТРЕУГОЛЬНИК

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

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

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

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

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