Что такое активная, реактивная и полная мощность нагрузки стабилизатора?

В отличии от вычисления мощности при постоянном токе, формулы для вычисления мощности в цепях переменного тока достаточно сложны. В общем случае электрическая мощность в этом случае имеет интегральные зависимости.

Для определения полной мощности нагрузки необходимо вычислить активную и реактивную мощность. Полная мощность определяется как векторное сложение этих величин.

Активная мощность — это полезная часть мощности, та часть, которая определяет прямое преобразования электрической энергии в другие необходимые виды энергии. Для каждого электрического прибора вид преобразования энергии свой: в электрической лампочке электроэнергия преобразуется в свет и тепло, в утюге электроэнергия преобразуется в тепло, в электродвигателе электроэнергия преобразуется в механическую энергию. Фактически, активная мощность определяет скорость полезного потребления энергии.

Реактивная мощность — мощность определяемая электромагнитными полями, образующимися в процессе работы приборов. Реактивная мощность, как правило, является «вредной» или «паразитной». Реактивная мощность определяется характером нагрузки. Для такого прибора как лампочка она равна нулю, в процессе горения лампы электромагнитные поля практически не образуются. В процессе работы электродвигателя реактивная мощность может достигать больших значений. Понятие реактивной мощности тесно связано с понятием «пусковые токи».

При выборе стабилизатора напряжения необходимо определять полную мощность потребителей. Самый точный способ — найти значение полной мощности прибора в его паспорте. Если такой возможности нет, то для определения полной мощности приборов с большими «пусковыми токами» принято использовать повышающий коэффициент «4».

Следует также учитывать, что номинальная мощность стабилизатора напряжения может указываться разными производителями стабилизаторов и ИБП в различных диапазонах входных параметров тока. Китайские производители часто завышают реальную мощность устройства в два и более раз.

Особое внимание при выборе подходящего стабилизатора напряжения или источника бесперебойного питания следует обратить на возможность использования стабилизатора при реактивной нагрузке. Часто производители указывают, что номинальная мощность стабилизатора или ИБП указана без учета реактивной нагрузки. В паспортных данных стабилизаторов и источников питания можно найти фразу «устройство не может использоваться для реактивной нагрузки».

Для работы с приборами, имеющими большую реактивную мощность мы рекомендуем использовать специальные стабилизаторы напряжения и ИБП компании «Бастион». Эти приборы характеризуются большой перегрузочной мощностью и хорошей защитой от помех в сети по нагрузке. Узнайте подробнее об оборудовании здесь

Подробные ответы вы можете найти в следующих статьях:

Сравнение реальных мощностей стабилизаторов напряжения разных марок

Сравнение стабилизаторов напряжения Ресанта, APC, Voltron, Калибри, Teplocom

Стабилизаторы напряжения для котлов отопления

Преимущества релейных стабилизаторов напряжения «Бастион»

Стабилизатор напряжения для холодильника

Стабилизаторы напряжения для насосов

Стабилизатор напряжения для кондиционера и сплит-системы

Мощность нагрузки установки | Руководство по устройству электроустановок | Оборудование

Страница 5 из 77

4 Мощность нагрузки установки

B15

Чтобы правильно спроектировать электроустановку, необходимо оценить реальную максимальную мощность, которая может потребоваться от системы питания.

Основывать проектирование просто на арифметической сумме всех нагрузок, существующих в сети электроустановки, было бы очень неоправданно как с экономической точки зрения, так и с точки зрения инженерной практики. Целью данной главы является показать некоторые факторы, учитывающие неодновременность нагрузки(неодновременную работу всех устройств данной группы) и режим работы (например, электродвигатель обычно не работает на своей полной мощности) всех существующих и проектируемых нагрузок, которые можно оценить. Данные значения основаны на опыте и на данных, взятых с существующих электроустановок. В дополнение к основным данным проектирования установки для отдельных цепей, можно получить общие значения для всей установки, которые позволят определить требования для системы питания (распределительная сеть, трансформатор высокого/низкого напряжения, или генератор).
4.1 Установленная мощность (КВт)

Установленная мощность является суммой номинальных мощностей всех устройств- потребителей мощности в электроустановке. Это не является мощностью, которая подается в действительности.

Большинство электрических приборов и оборудования имеют маркировку, указывающую их номинальную мощность.
Установленная мощность является суммой номинальных мощностей всех устройств- потребителей в цепи электроустановки. Она не является мощностью, которая подается в действительности. Это в особенности относится к электродвигателям, где номинальное значение мощности относится к выходной мощности на приводном валу. Потребление входной мощности будет явно больше.
Лампы дневного света и газоразрядные лампы, использующие стабилизирующие балластные сопротивления, являются еще одним примером, где номинальная мощность, указанная на лампе, меньше мощности, которая реально потребляется лампой и ее балластным сопротивлением.
Методы оценки реального потребления мощности двигателями и осветительными приборами,описаны в разделе 3 данной главы.
Значение потребляемой мощности (кВт) необходимо знать, чтобы правильно выбрать номинальную мощность генератора или батареи, и для тех случаев, где нужно принимать во внимание требования приводного двигателя. A) S=Pn / n х cos ф
На основе этого значения, полный ток Ia (A)(1) потребляемый нагрузкой, будет

для нагрузки, с соединением 1 фаза-нейтраль.

для трех-фазной сбалансированной нагрузки, где: V = напряжение фаза-нейтраль (вольт) U = напряжение фаза-фаза (вольт)
Можно отметить, что, строго говоря, полная мощность не является арифметической суммой вычисленных номинальных мощностей отдельных нагрузок (кроме случая, когда все нагрузки имеет одинаковый коэффициент мощности).
(1) Для большей точности, необходимо учитывать коэффициент максимального использования, как описано ниже в п.4.
Schneider Electric — Руководство по электрическим установкам 2005

В общей практике, однако, производится простое арифметическое суммирование, результат которого даст значение полной мощности, которое превышает истинное значение на приемлемый «расчетный допуск»

Когда некоторые из характеристик нагрузки неизвестны, можно использовать значения, показанные на Зис. В9 на следующей странице, которые дают очень приблизительную оценку потребностей в мощности в вольтах-амперах (отдельные нагрузки обычно слишком малы, чтобы выражаться в кВА или кВт).
Оценки нагрузки осветительных приборов основаны в предположении освещения площади пола 500м2

Освещение лампами дневного света ( с корректировкой на cos ф=0.86)
Сфера применения	Оценка в (ВА/м2) для лампы дневного света с промышленным рефлектором(1))	Средний уровень освещения (св.поток=лм/м2)
Дороги и шоссе, складские площади,	7	150
периодические работы
Работы с подъемом тяжелых грузов:	14	300
производство и сборка очень больших
деталей
Ежедневные работы: офисные работы	24	500
Точные работы: чертежные офисы,	41	800
высокоточные работы по сборке
Цепи питания
Сфера применения	Оцененная мощность (ВА/м2)
Насосные станции (воздушные компресссоры)	3 — 6
Вентиляция помещений	23
Электрические нагреватели — конвекторы:	115 — 146
частные дома и квартиры	90
Офисы	25
Диспетчерские пункты	50
Сборочные цеха	70
Машинный цех	300
Цех окраски	350
Цех термической обработки	700

(1) Пример: Лампа 65 Вт (не включая балластное сопротивление) световой поток 5,100 люмен (лм), световой КПД трубки = 78. 5 лм / Вт.
Рис B9: Оценка установленной полной мощности
4.3 Оценка реальной требуемой максимальной мощности (кВА)
На практике, отдельные нагрузки не обязательно работают на полной мощности или одновременно. Коэффициенты ku и ks позволяют определить потребности в максимальной и полной мощности, которые реально требуются для определения параметров электроустановки.
Коэффициент максимального использования (ku)
При нормальных рабочих условиях, потребление мощности отдельным потребителем нагрузки иногда меньше, чем номинальная мощность, указанная для данного прибора, и это часто встречаемое явление оправдывает применение коэффициента использования (ku) при оценке реальной потребляемой мощности.
Этот коэффициент должен применяться для каждого отдельного потребителя нагрузки, в особенности для электродвигателей, которые редко работают на полной нагрузке. В промышленных электроустановках этот фактор можно в среднем принять равным 0,75 для электродвигателей.
Для нагрузки, состоящей из ламп накаливания, этот коэффициент всегда равен 1. Для цепей с розетками для подключения приборов, значение этих коэффициентов полностью зависит от типов приборов, которые питаются от данной сети.
В — Общая структура — Применяемые правила —
Установленная мощность
B16
Коэффициент одновременности (ks)
В реальной практике, потребители нагрузки, установленные в цепи одной электроустановки, никогда не работают одновременно, то есть, всегда присутствует некоторая степень неодновременности, и этот факт учитывается при оценке требуемой мощности, путем использования коэффициента одновременности (ks). Коэффициент ks применяется к каждой группе нагрузок (например, к группе, питаемой от распределительного щита и нижележащих щитков). Расчет этих коэффициентов является обязанностью проектировщика, так как это требует подробного знания установки и условий эксплуатации отдельных цепей. По этим причинам, невозможно привести точные значения, рекомендуемые для общего применения.
Schneider Electric — Руководство по электрическим установкам 2005
Коэффициент одновременности жилого здания
Некоторые типовые значения для этого случая даны на Зис. В1І на следующей странице, и применимы для бытовых потребителей, питаемых от сети 230/400В (3 фазы, 4 провода). Для потребителей, использующих обогревательные приборы для обогрева помещений, рекомендуется коэффициент 0,8, независимо от числа пользователей.

Число нижележащих потребителей	Коэффициент одновременности (ks)
2 — 4 1
5 — 9	0.78
10 -14	0.63
15 -19	0.53
20 — 24	0.49
25 — 29	0. 46
30 — 34	0.44
35 — 39	0.42
40 — 49	0.41
50 и более	0.40

Рис. B10: Коэффициенты одновременности в жилом многоквартирном доме. Пример (см. Рис. В1 ):
Имеется 5-этажный жилой дом с 25 потребителями, каждый из которых имеет 6 кВА установленной мощности.
Общая установленная мощность для здания: 36+24+30+36+24=150 кВА
Полная мощность, требуемая для здания: 150 х 0.46=69 кВА
Из Рисунка В10 возможно определить величину токов в различных секциях главного фидера,
питающего все этажи. Для вертикально идущих кабелей, при подаче питания снизу, поперечное
сечение проводников можно постепенно уменьшать по направлению к более верхним этажам.
Такие изменения в сечении проводов обычно происходят через 3 этажа.
Например, ток, подаваемый в вертикальный кабель питания на уровне земли, равен:

ток, поступающий на третий этаж, равен:

Рис. B10: Коэффициент одновременности в жилом многоквартирном доме.
Коэффициент одновременности для распределительных щитов
На рис. В12 показаны гипотетические значения ks для распределительных щитов, питающих ряд цепей, где отсутствует индикация того, как между ними распределяется общая нагрузка.
Если цепи в основном используются для целей освещения, разумно принять значение коэффициента ks близким к единице.

Число	Коэффициентодновременности
цепей	(ks)
Сборки,протестированные	0.9
полностью
2 и 3
4 и 5	0. 8
6 — 9	0.7
10 и более	0.6
Сборки,протестированные	1.0
выборочно, в каждом
выбранном случае.

Рис. B1 : Коэффициент одновременности для распределительных щитов (IEC 60439)
Коэффициент одновременности в зависимости от функции цепи.
Коэффициенты ks, которые можно использовать для цепей, питающих часто встречающиеся нагрузки, даны на рис. В13.

Функция цепи	Коэффициент одновременности (ks)
Освещение 1
Обогрев и кондиционирование 1
Розетки для подключения приборов	0. 1 — 0.2 (1)
10 и более	0.6
Лифты и подъемники и Для самых мощных двигателей	1
Для двигателей, вторых по мощности	0.75

         ~—                               
В некоторых случаях, преимущественно в промышленных электроустановках, этот коэффициент может быть выше.
Ток, принимаемый во внимание, равен номинальному току двигателя, увеличенному на одну треть от его пускового тока.
Рис. В1 : Коэффициент одновременности в зависимости от функции цепи.
4.4 Пример применения коэффициентов ku и ks
Пример оценки потребности в реальной максимальной мощности на всех уровнях электроустановки, начиная от положения каждой нагрузки до точки подачи питания (См. Рис. В14 на противоположной странице).
В данном примере, общая установленная полная мощность равна 126,6 кВА, что соответствует реальному (оцененному) максимальному значению 65 кВА на низкой стороне трансформатора высокого/низкого напряжения.
Примечание: Чтобы правильно выбрать сечение кабеля питания для распределительных цепей электроустановки, ток I (в амперах), проходящий через цепь, определяется из уравнения
В — Общая структура — Применяемые правила — Установленная мощность
B18

где S, кВА — это реальная максимальная 3-фазная полная мощность, показанная на схеме рассматриваемой цепи, а U — напряжение между фазами (в вольтах).
4.5 Коэффициент разновременности нагрузки
Термин «коэффициент разновременности», как он определен в стандартах IEC, идентичен коэффициенту одновременности (ks), который используется в данном руководстве, согласно разделу 4.3. В некоторых англо-говорящих странах, однако (в момент написания руководства), фактор неодновременности является величиной, обратной к ks, то есть, он всегда > 1.
Schneider Electric — Руководство по электрическим установкам 2005

Рис. В13: Коэффициент одновременности в зависимости от функции цепи.
4.6 Выбор номинальной мощности трансформатора
Когда электроустановка должна снабжаться напрямую от трансформатора высокого/ низкого напряжения и уже определена максимальная полная мощность для нагрузки установки, можно выбрать номинальную мощность трансформатора, принимая во внимание следующее (см. Рис. В1 ).
Возможность увеличения коэффициента мощности установки (см. главу К).
Ожидаемое расширение установки.
B19
Ограничения установки (температура…)
Стандартные номинальные значения мощности трансформатора.

Полная мощность	In (А)
кВА	237 V	410 V
100	244	141
160	390	225
250	609	352
315	767	444
400	974	563
500	1218	704
630	1535 887
800	1949	1127
1000	2436	1408
1250	3045	1760
1600	3898 2253
2000	4872	2816
2500	6090	3520
3150	7673	4436

Рис. B15: Стандартные значения полной мощности для трансформаторов высокого/низкого напряжения и соответствующих номинальных токов.
Schneider Electric — Руководство по электрическим установкам 2005

где
S = кВА номинальное значение мощности трансформатора
U = напряжение фаза-фаза при отсутствии нагрузки в вольтах (237 В или 410 В)
In — в амперах.
Для однофазного трансформатора

где
V = напряжение на стороне низкого напряжения при отсутствии нагрузки (в вольтах). Упрощенное уравнение для 400 В (3-фазная нагрузка).
In = кВА х 1.4
Применяемый стандарт для силовых трансформаторов — IEC 60076.
4.7 Выбор источников питания
Описанная в главе E1 важность поддержки непрерывного питания поднимает вопрос использования резервного источника питания. Выбор и характеристики таких альтернативных источников питания описаны в разделе E 1.4.
Для основного источника питания выбор обычно делается между подключением к сети подачи питания высокого или низкого напряжения.
На практике, подключение к сети высокого напряжения может быть необходимо там, где нагрузка превышает (или такое превышение планируется) некоторый уровень, обычно порядка 250 кВА, или когда требуемое качество обслуживания выше качества, обычно поставляемого сетью низкого напряжения.
Более того, если подключенная к сети низкого напряжения электроустановка может вызывать помехи у соседних потребителей, органы энергонадзора могут порекомендовать подключение в сети высокого напряжения. Питание от потребителя, подключенного к высоковольной сети может иметь определенные преимущества:
не испытывает помех от других потребителей, что может иметь место в случае сети низкого напряжения;
свободен в выборе любого типа низковольтной системы заземления;
имеет более широкий выбор тарифов;
может позволить очень большие увеличения нагрузки. Однако, следует заметить, что:
Потребитель является собственником подстанции высокого/низкого напряжения и, в некоторых странах, он должен построить и оборудовать ее за свой счет. В определенных обстоятельствах, поставщики энергии могут участвовать в инвестировании, например, на уровне линии высокого напряжения.
Часть стоимости подключения часто можно возместить, если второй потребитель подключается к высоковольтной линии в течение некоторого времени после того, как подключился первый потребитель.
В — Общая структура — Применяемые правила — Установленная мощность
Номинальный ток полной нагрузки на стороне низкого напряжения 3-фазного трансформатора вычисляется по формуле:

Потребитель имеет доступ только к низковольтной части электроустановки, тогда как доступ к высоковольтной части остается за персоналом поставщика энергии (снятие показаний счетчиков, оперативные действия и т.д.). Однако, в некоторых странах, защитный автоматический выключатель линии высокого напряжения (или плавкий выключатель нагрузки) может управляться потребителем.
Тип и расположение подстанции согласуются потребителем с поставщиком энергии.
Schneider Electric — Руководство по электрическим установкам 2005

• Назад
• Вперед

видов электрических нагрузок | Power Systems International

Когда мы говорим о мощности и различных способах ее использования в современных системах энергоснабжения, мы часто имеем в виду электрическую нагрузку. Электрические нагрузки являются одним из фундаментальных принципов передачи электрической энергии в любой цепи.

Давайте кратко рассмотрим теорию электричества и обсудим несколько основных электрических нагрузок, а затем рассмотрим различные роли электрических нагрузок в энергосистемах. Независимо от нагрузки проектируемой вами энергосистемы, наши специалисты могут помочь убедиться, что вы получаете правильное оборудование и безопасную конструкцию, чтобы сделать ваш проект успешным.

Электрическая нагрузка — это любое электрическое устройство или компонент, который потребляет электрическую энергию и преобразует эту энергию в другую форму. Являясь частью любой электрической цепи, компонент преобразует ток во что-то полезное, обычно в движение, свет или тепло. Простыми примерами являются электрическая лампа, резистор или даже двигатель.

В широком смысле электрическая нагрузка может относиться к: оборудованию, потребляющему электрическую энергию; мощность, требуемая от данной цепи; ток (или мощность), проходящий через линию.

Различные типы электрической нагрузки

Резистивная нагрузка

Любая нагрузка, состоящая из нагревательного элемента, обычно называется резистивной нагрузкой. Резистивная нагрузка препятствует потоку энергии в цепи, преобразовывая ее в тепловую энергию. См. лампы накаливания и электрические обогреватели.

Важно отметить, что резистивные нагрузки потребляют электроэнергию таким образом, что волны тока и напряжения находятся в фазе. Коэффициент мощности для резистивной нагрузки равен единице.

Индуктивная нагрузка

Индуктивная нагрузка совершенно другая и будет использовать магнитное поле для выполнения всей работы. В этом случае нагрузкой может быть трансформатор, генератор или, чаще, двигатель. Индуктивная нагрузка имеет катушку, которая накапливает магнитную энергию, когда через нее проходит ток.

Это означает, что волна тока следует за волной напряжения. Следовательно, коэффициент мощности индуктивной нагрузки отстает.

Емкостная нагрузка

И, как вы уже догадались, в емкостной нагрузке волна тока опережает волну напряжения. Волна тока достигает максимума раньше волны напряжения, а это означает, что коэффициент мощности лидирует.

Интересно, что не существует отдельных емкостных нагрузок — ни одна нагрузка не является емкостной, например, лампочка или двигатель. Конденсаторы используются в больших силовых цепях для контроля энергопотребления.

Фактически, в большинстве современных силовых цепей используется комбинация резистивных, индуктивных и емкостных нагрузок. Например, вы почти всегда обнаружите, что конденсатор (емкостная нагрузка) используется для управления двигателем (индуктивная нагрузка) во время запуска или во время его работы.

Электрические нагрузки в энергосистемах

Теперь мы рассмотрим более практическое применение этих типов электрических нагрузок. Как эти нагрузки используются в энергосистемах? Его можно разбить на четыре основные категории нагрузок в энергосистеме.

Бытовая (бытовая) нагрузка

Бытовая нагрузка — это общая энергия, потребляемая электрическими приборами в бытовых или домашних условиях. Естественно, это варьируется между домохозяйствами и значительно различается между разными странами.

Освещение, холодильники, обогреватели, кондиционеры — это лишь некоторые из бытовых приборов, которые создают общую домашнюю нагрузку. Многие из них подключаются только на несколько часов в день и потребляют небольшое количество энергии.

Коммерческая загрузка

Обратите внимание на главную улицу. Коммерческая нагрузка состоит из освещения магазинов, офисной техники, ресторанной техники или любых других электрических нагрузок, которые используются в коммерческих целях. Эти приборы обычно подключены на более длительное время, чем бытовые нагрузки.

Промышленная нагрузка

Промышленная нагрузка является следующей и состоит из потребности в нагрузке в различных отраслях промышленности. Это комплексная нагрузка, от мелкой промышленности до тяжелой промышленности. Нагрузка, как правило, состоит из тяжелой техники и других систем, включающих асинхронные двигатели. Скорее всего, они всегда будут на связи.

Муниципальная нагрузка

Муниципальная нагрузка — это последний тип электрической нагрузки в энергосистемах, который мы рассмотрим. Дренажные и канализационные системы, а также светофоры будут создавать городскую нагрузку. Некоторые из этих систем работают ночью, например, уличное освещение или насосы, которые пополняют резервуары для хранения.

Сельскохозяйственные нагрузки, ирригационные нагрузки и тяговые нагрузки являются менее распространенными типами нагрузок.

Power and Power Systems International

Мы являемся лидерами в области систем преобразования энергии в Великобритании с 1986 года. Если вам нужно преобразовать потребляемую мощность, то мы всегда к вашим услугам.

Узнайте, чем мы можем помочь при любых требованиях по преобразованию энергии в аэрокосмической, железнодорожной, морской, нефтяной или любой другой отрасли. Наша дружная команда будет рада сделать еще один шаг вперед в вашем дизайне и предоставить эффективное и удобное решение для вашего проекта.

Что такое электрическая нагрузка? Определение и типы

Определение: Устройство, потребляющее электрическую энергию, известно как электрическая нагрузка. Другими словами, электрическая нагрузка — это устройство, которое потребляет электрическую энергию в виде тока и преобразует ее в другие формы, такие как тепло, свет, работа и т. д. Электрическая нагрузка может быть резистивной, индуктивной, емкостной или какой-либо их комбинацией. . Термин нагрузка используется в ряде способов.

• Для обозначения устройства или набора оборудования, использующего электрическую энергию.
• Для отображения потребляемой мощности от данной цепи питания.
• Электрическая нагрузка указывает ток или мощность, проходящие через линию или машину.

Классификация нагрузок показана на рисунке ниже.

Характер нагрузки зависит от коэффициента нагрузки, коэффициента спроса, коэффициента разнообразия, коэффициента мощности и коэффициента использования системы. Ниже подробно описаны различные типы нагрузки.

Резистивная нагрузка

Резистивная нагрузка препятствует протеканию электрической энергии в цепи и преобразует ее в тепловую энергию, из-за чего в цепи происходит падение энергии. Лампа и нагреватель являются примерами резистивной нагрузки. Резистивные нагрузки потребляют мощность таким образом, что ток и волна напряжения остаются в одной фазе. При этом коэффициент мощности резистивной нагрузки остается равным единице.

Индуктивная нагрузка

Индуктивные нагрузки используют магнитное поле для выполнения работы. Трансформаторы, генераторы, двигатель являются примерами нагрузки. Индуктивная нагрузка имеет катушку, которая накапливает магнитную энергию, когда через нее проходит ток. Волна тока индуктивной нагрузки отстает от волны напряжения, и коэффициент мощности индуктивной нагрузки также отстает.

Емкостная нагрузка

При емкостной нагрузке волна напряжения опережает волну тока. Примерами емкостных нагрузок являются конденсаторная батарея, пусковая схема трехфазного асинхронного двигателя и т. д. Коэффициент мощности таких нагрузок является ведущим.

Виды электрических нагрузок в энергосистеме

Суммарные нагрузки района зависят от его численности и уровня жизни населения. Различают следующие типы нагрузок в энергосистеме.

1. Внутренний груз
2. Коммерческий груз
3. Промышленная нагрузка
4. Сельскохозяйственная нагрузка

1. Бытовая нагрузка – Бытовая нагрузка определяется как общая энергия, потребляемая электроприборами при работе по дому. Это зависит от уровня жизни, погоды и типа проживания. Бытовые нагрузки в основном состоят из светильников, вентиляторов, холодильников, кондиционеров, миксеров, кофемолок, нагревателей, печей, небольших насосов, двигателей и т. д. Бытовые нагрузки потребляют очень мало энергии и не зависят от частоты. Эта нагрузка в основном состоит из освещения, охлаждения или обогрева.