Полная, активная и реактивная мощность

Полная, активная и реактивная мощность

	Угол сдвига фаз напряжения и тока φ=0°
	В цепях переменного синусоидального тока, по причине постоянного изменения значения напряжения и тока, мощность нельзя вычислить путем простого перемножения напряжения на ток. Поэтому, выделяют сразу три вида электрической мощности: активную, реактивную и полную.
	Активная мощность в цепях синусоидального тока
	Единица измерения — ватт (обозначение: Вт; международное обозначение: W).    где P — активная мощность, Вт;   U — среднеквадратическое напряжение, В;   I — среднеквадратический ток, А;   φ — угол сдвига фаз напряжения и тока, град. Активная мощность определяет ту часть электрической энергии, которая используется непосредственно на выполнение полезной работы.
	Реактивная мощность в цепях синусоидального тока
	Единица измерения — вольт-ампер реактивный (обозначение: вар; международное обозначение: var)    где Q — реактивная мощность, вар;   U — среднеквадратическое напряжение, В;   I — среднеквадратический ток, А;   φ — угол сдвига фаз напряжения и тока, град. Реактивная мощность определяет ту часть электрической энергии, которая бесполезно расходуется в электрических сетях.
	Полная мощность в цепях синусоидального тока
	Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (обозначение: ВА; международное обозначение: VA)    где S — полная мощность, ВА;   P — активная мощность, Вт;   Q — реактивная мощность, вар; Полная мощность соответствует всей энергии, которая расходуется в электрических сетях.
	Ниже приводится схема мониторинга работы мощных компрессоров с управлением на контроллерах Lic Control
	Данная система постоянно производит измерение потребляемых компрессорами токов и электрической мощности. Также учитывается соотношение активной и реактивной мощности. На основании полученных данных и информации о давлении в главном ресивере осуществляется включение/выключение компрессоров в соответствии с программой оптимизации расходов электроэнергии и равномерности загрузки компрессоров. Текущая информация о давлении, включенных компрессорах, полной, активной и реактивной мощности через WEB интерфейс отображается на компьютере в диспетчерской или любом другом компьютере, смартфоне или планшете, который подключен в одну сеть с контроллером. Если вы не нашли ответ на свой вопрос, задайте его нам On-Line: здесь

Активная, реактивная и полная мощности

Под активной мощностью Р понимают среднее за период значение мгновенной мощности р. Если ток , апряжение на участке цепи , то активная мощность:

. (3.13)

Активная мощность физически представляет собой энергию, кото­рая выделяется в единицу времени в виде теплоты на участке цепи в сопротивлении

R.. Действительно, , с другой стороны или , следовательно, произведение U cos  = IR , а активная мощность

[Вт]. (3.14)

Под реактивной мощностью Q понимают произведение напряжения U на участке цепи на ток I по этому участку и на синус угла  между напряжением U и током I:

[ВАр] . (3.15)

Реактивную мощность принято измерять в вольтамперах реактив­ных [ВАр]. Если sin  > 0, то и Q > 0, если sin  < 0, то Q < 0. Под реактивной мощностью понимают скорость энергообмена между источником и реактивным элементом.

Полная (кажущаяся) мощность

[ВА] (3.16)

Между P, Q и S cуществует соотношение

. (3.17)

Рассмотрим простой приём определения активной и реактивной мощностей через комплекс напряжения и сопряженный комплекс тока. Напряжение на некотором участке цепи обозначим через , ток по этому участку . Угол между напряжением и током . Умножим комплекс напряжения на сопряжённый комплекс тока и обозначим полученный комплекс через :

.

(3.18)

резонансные режимы его работы

Входное сопротивление двухполюсника (рис.1.1,б) при синусоидальном токе

. (3.19)

Если Х_ВХ > 0, то входное сопротивление имеет индуктивный характер, если Х_ВХ < 0 – ёмкостный, а если Х_ВХ = 0 – чисто активный.

Входная проводимость Y_BX представляет собой величину, обратную входному сопротивлению:

, (3.20)

где G_BX и B_BX – соответственно активная и реактивная входная проводимость.

Если Х_ВХ > 0, то В_ВХ>0, а если Х_ВХ < 0, то В_ВХ <0.

Пусть двухполюсник содержит одну или несколько индуктивностей и одну или несколько ёмкостей. Режим (или режимы), при котором входное сопротивление двухполюсника является чисто активным, называется

резонансным.

По отношению к внешней цепи двухполюсник в резонансном режиме имеет активное сопротивление, поэтому ток и напряжение на входе двухполюсника совпадают по фазе.

Реактивная мощность двухполюсника при этом равна нулю.

Различают две основные разновидности резонансных режимов: резонанс токов и резонанс напряжений.

Явление резонанса в схеме рис.3.11,а, образованной двумя парал­лельными ветвями с разнохарактерными реактивными сопротивле­ниями, называют резонансом токов.

Пусть первая ветвь имеет активное сопротивление R₁ и индуктивное X_L , а вторая ветвь — активное R₂ и ёмкостное X_C.

Ток I₁ первой ветви (ветви с индуктивностью) отстает от напряжения U = U_ab (рис.3.11, б) и может быть записан так:

.

Т ок I₂ второй ветви (ветви с ёмкостью) опережает напряжение

U :

.

По первому закону Кирхгофа ток I в неразветвлённой части цепи

Рис.3.11.

По определению резонансного режима, ток I должен совпадать по фазе с напряжением U . Это будет при условии, что сумма реактив­ных проводимостей ветвей равна нулю:

.

В соответствии с (3.20)

и

.

Следовательно, условие наступления режима резонанса токов в схеме рис.3.11, а можно записать так:

. (3.21)

На рис.3.11,б изображена векторная диаграмма токов для резонансного режима. Из (3.21) следует, что, если R₂ = 0, резонанс наступит при условии

.

В еще более частном случае, когда R₂ = 0 и R₁<<L, резонанс наступит при

.

Резонанса можно достичь путем изменения , L, С или путем изме­нения R₁ и R₂. Ток в неразветвленной части схемы по величине может быть меньше, чем токи в ветвях схемы. При R₂ = 0 и R₁ 0 ток I может оказаться ничтожно малым по сравнению с токами I₁ и I₂ .

В идеализированном, практически не выполнимом режиме работы, когда R₁ = R₂ = 0, ток в неразветвленной части схемы рис.3.11,а равен нулю и входное сопротивление схемы равно бесконечности. При этом частота, на которой наступает резонанс равна:

. (3.22)

Из (3. 21) следует, что частота на которой наступает резонанс в реальной параллельной цепи рис.3.11,а:

. (3.23)

Резонанс в схеме последовательного соединения R, L, С (рис.3.2) называют резонансом напряжений.

При резонансе ток в цепи должен совпадать по фазе с э.д.с. Е. Это возможно, если входное сопротивление схемы (cм. формулу 3.12):

будет чисто активным, т.е. когда выражение в скобках будет равно нулю. Таким образом, условие резонанса в последовательной R, L, С цепи

. (3.24)

Из (3.24) следует, что частота на которой наступает резонанс в последовательной цепи рис. 3.2:

. (3.25) Топографическая диаграмма напряжений для режима резонанса показана на рис.3.12.

Рис.3.12.

Ток в цепи при резонансе напряжений равен

.

Действующее значение напряжения на индуктивности равно действующему значению напряжения на ёмкости

.

Отношение

(3.26)

называют добротностью резонансного контура. Добротность Q показывает во сколько раз напряжение на реактивном элементе (L или C) больше, чем на входе схемы и используется для решения важных практических задач.

Реальная, полная и реактивная мощность

Реальная мощность?

На этой неделе мы рассмотрим мощность; реальный, кажущийся и реактивный, и как коэффициент мощности вписывается в контекст коммерческой солнечной системы

‍

Что такое коэффициент мощности?

Коэффициент мощности представляет собой отношение между напряжением и током в системе переменного тока, и при чисто резистивных нагрузках ток и напряжение вместе дают коэффициент мощности, равный единице.

В действительности это никогда не происходит, так как объекты обычно имеют сочетание как емкостных, так и индуктивных нагрузок, поэтому коэффициент мощности всегда меньше единицы.

На объектах с емкостной и индуктивной нагрузкой ток не совпадает по фазе с напряжением.

Неединичный коэффициент мощности

На объекте происходит потребление как активной, так и реактивной мощности. Важна реальная мощность, она выполняет всю работу, но на самом деле заказчик платит за кажущуюся мощность, которая равна реальной мощности/коэффициенту мощности.

‍

Что такое реактивная мощность?

Реактивная мощность является необходимой частью всего уравнения и требуется для поддержания напряжения, а также помогает потоку реальной мощности в цепи переменного тока. Чем больше реактивная мощность, тем ниже коэффициент мощности, а если бы реактивная мощность была нулевой, то коэффициент мощности был бы равен единице.

Важность реактивной мощности

Необходимо поддерживать напряжение для подачи активной мощности (ватт) по линиям электропередачи, а всем нагрузкам двигателей требуется реактивная мощность для преобразования потока электронов в полезную работу. Если реактивной мощности недостаточно, напряжение проседает и невозможно протолкнуть мощность, требуемую нагрузками, по линиям.

‍

Что такое полная мощность?

Векторы активной мощности и реактивной мощности складываются, чтобы получить полную мощность, и объект платит за полную мощность. Существует векторная зависимость между реальным, реактивным и кажущимся

Объект: индуктивные/емкостные нагрузки

Двигатели и т. д. являются индуктивными нагрузками, и на этих объектах ток отстает от напряжения, что приводит к отставанию коэффициента мощности. Таким образом, ток отстает от напряжения. Это наиболее распространенная ситуация, возникающая на коммерческих сайтах.

Если большинство нагрузок являются емкостными, ток опережает напряжение, что приводит к опережающему коэффициенту мощности, что встречается реже.

Все это влияет на сеть

Если на объекте наблюдается опережающий коэффициент мощности, это может привести к повышению напряжения, тогда как отстающий коэффициент мощности приводит к падению напряжения

Из-за этих резких скачков и падений напряжения сеть пытается защитить себя.

Теперь, если реактивная мощность увеличивается, кажущаяся мощность также увеличивается, но активная мощность вообще не меняется из-за их взаимосвязи. Генераторы выполняют больше реальной работы, но они все еще должны обеспечивать большую кажущуюся мощность.

Итак, что вы делаете

Для объектов с низким коэффициентом мощности существуют методы и продукты, которые можно использовать для исправления этой ситуации с коэффициентом мощности. Сайт с отстающим коэффициентом мощности может использовать большое количество конденсаторов для компенсации и уменьшения количества реактивной мощности, поступающей из сети.

Коэффициент мощности и инверторы

Существует некоторое подобие контроля при использовании инверторов с регулированием реактивной мощности.

Обычно значением по умолчанию является PF, равный 1, и это означает, что они вносят только активную мощность.

Заключение

Ни один объект не будет иметь идеального коэффициента мощности, равного 1, поскольку всегда присутствуют индуктивные и емкостные нагрузки.

Вся мощность состоит из реальной, полной и реактивной мощности, но именно за полную мощность вы платите в своем счете. Коммерческий проектировщик солнечной энергии должен принять во внимание конкретный коэффициент мощности объекта, и, если он достаточно низкий, возможно, потребуется принять определенные стратегии для исправления в дополнение к планированию коммерческой солнечной системы.

Истинная, реактивная и полная мощность — электрическая…

Мы знаем, что реактивные нагрузки, такие как катушки индуктивности и конденсаторы, рассеивают нулевую мощность, но тот факт, что они падают по напряжению и потребляют ток, создает обманчивое впечатление, что они действительно рассеивают мощность . Эта «фантомная мощность» называется реактивной мощностью и измеряется в единицах измерения Вольт-Ампер-Реактивная (ВАР), а не в ваттах. Математический символ реактивной мощности — (к сожалению) заглавная буква Q. Фактическое количество мощности, используемой или рассеиваемой в цепи, называется 9.0069 истинная мощность , и измеряется она в ваттах (обозначается заглавной буквой Р, как всегда). Комбинация реактивной мощности и активной мощности называется кажущейся мощностью и является произведением напряжения и тока в цепи без учета фазового угла. Полная мощность измеряется в единицах Вольт-Ампер (ВА) и обозначается заглавной буквой S.

Как правило, истинная мощность является функцией рассеивающих элементов цепи, обычно сопротивлений (R). Реактивная мощность зависит от реактивного сопротивления цепи (X). Полная мощность зависит от полного сопротивления цепи (Z). Поскольку мы имеем дело со скалярными величинами для расчета мощности, любые сложные начальные величины, такие как напряжение, ток и импеданс, должны быть представлены их полярных величин , а не действительными или мнимыми прямоугольными компонентами. Например, если я вычисляю истинную мощность по току и сопротивлению, я должен использовать для тока полярную величину, а не просто «реальную» или «мнимую» часть тока. Если я вычисляю полную мощность по напряжению и импедансу, обе эти ранее сложные величины должны быть приведены к их полярным величинам для скалярной арифметики.

Существует несколько уравнений мощности, связывающих три типа мощности с сопротивлением, реактивным сопротивлением и импедансом (все используют скалярные величины):

Обратите внимание, что для расчета истинной и реактивной мощности используется по два уравнения. Имеются три уравнения для расчета кажущейся мощности, P=IE годится только для этой цели . Изучите следующие схемы и посмотрите, как взаимодействуют эти три типа мощности: чисто резистивная нагрузка на рисунке ниже, чисто реактивная нагрузка на рисунке ниже и резистивная/реактивная нагрузка на рисунке ниже.

Только резистивная нагрузка:

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто резистивной нагрузки.

Только реактивная нагрузка:

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто реактивной нагрузки.

Резистивная/реактивная нагрузка:

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для резистивной/реактивной нагрузки.

Эти три вида мощности — истинная, реактивная и кажущаяся — соотносятся друг с другом в тригонометрической форме. Мы называем это треугольником мощности : (рисунок ниже).

Треугольник мощности, связывающий кажущуюся мощность с истинной мощностью и реактивной мощностью.

Используя законы тригонометрии, мы можем найти длину любой стороны (количество любого вида степени), зная длины двух других сторон, или длину одной стороны и угол.

• Мощность, рассеиваемая нагрузкой, называется истинной мощностью . Истинная мощность обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).
• Мощность, просто поглощаемая и возвращаемая в нагрузку из-за ее реактивных свойств, обозначается как реактивная мощность . Реактивная мощность обозначается буквой Q и измеряется в единицах вольт-ампер-реактивная (ВАр).
• Суммарная мощность в цепи переменного тока, как рассеиваемая, так и поглощаемая/возвращаемая, обозначается как полная мощность . Полная мощность обозначается буквой S и измеряется в вольт-амперах (ВА).
• Эти три типа силы тригонометрически связаны друг с другом. В прямоугольном треугольнике P = смежная длина, Q = противоположная длина и S = ​​длина гипотенузы. Противоположный угол равен фазовому углу полного сопротивления цепи (Z).

Предыдущая страницаСледующая страница

Используйте клавиши со стрелками влево и вправо для перехода между страницами.