Что такое полная, активная и реактивная мощность?

Power Solutions / Блог / Полезная информация / Что такое полная, активная и реактивная мощность?

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.

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.

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.

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

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 PowerSol) имеют огромный опыт подбора специализированного оборудования для построения систем обеспечения жизненно важных объектов бесперебойным электропитанием. Мы умеем максимально качественно учитывать большое количество электрических и эксплуатационных параметров, которые влияют на выбор оборудования. Производители ИБП и электрогенераторов в документации обязательно указывают полную и активную мощность. Производители стабилизаторов напряжения обычно указывают коэффициент 1(кВт=кВА). Специалисты компании НТС-ГРУПП помогут Вам разобраться  в технических характеристиках и максимально комфортно купить ИБП. Несмотря на то что у нас большой выбор стабилизатор напряжения для дома или офиса-  мы поможем Вам найти именно тот, который Вам нужен.

© Материал подготовлен специалистами компании НТС-групп (ТМ PowerSol) с использованием информации из открытых источников, в т.ч. из свободной энциклопедии ВикипедиЯ https://ru.wikipedia.org  

Реактивная мощность, расчет и измерение, формулы

Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, называется реактивной мощностью (Q).

Содержание

Активная, реактивная и кажущаяся мощность

Другими словами, активную мощность можно назвать: реальная мощность, действительная мощность, полезная мощность, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, отдаваемая в нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, т.е.

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

Однако для синусоидальных сигналов, т.е. в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за разницы фаз между током и напряжением. Таким образом, среднее значение мощности (активная мощность), которая фактически питает нагрузку, определяется как:

В цепи переменного тока, если она является чисто активной (резистивной), формула для мощности такая же, как 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 трехфазных цепях переменного тока

P = √ (S 2 – Q 2 ) или

P = √ (VA 2 – Var 2 ) или

Активная мощность = √ (кажущаяся мощность 2 – реактивная мощность 2 ) или

кВт = √ (кВА 2 – квар 2 )

Реактивная мощность (Q)

Назвать ее бесполезной или бессмысленной силой тоже было бы сильно.

Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, называется реактивной мощностью (Q).

Реактивная мощность – это мощность, которая отбирается и затем возвращается в нагрузку благодаря своим реактивным свойствам. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В x 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного или электрического поля в случае индуктора или конденсатора соответственно.

Реактивная мощность определяется как

и может быть положительным (+Ue) для индуктивных нагрузок и отрицательным (-Ue) для емкостных нагрузок.

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

Полная мощность – это величина, состоящая из активной и реактивной составляющих. Именно она обеспечивает потребителей необходимым количеством электроэнергии и поддерживает их работу. Для его расчета используется формула: S = .

Формулы для активной мощности, реактивной мощности и кажущейся мощности

Активная мощность считается основным компонентом. Это величина, характеризующая процесс преобразования электрической энергии в другие формы энергии. Другими словами, это скорость, с которой потребляется электроэнергия. Это значение, которое отображается на счетчике электроэнергии и за которое платят потребители. Активная мощность рассчитывается по формулеP = U x I x cosf.

В отличие от активной мощности, которая представляет собой энергию, принимаемую непосредственно приборами и преобразуемую в другие формы энергии – тепло, свет, механическую энергию и т.д., – реактивная мощность является своего рода невидимым помощником. Он вносит свой вклад в электромагнитные поля, которые потребляются электродвигателями. Прежде всего, он определяет характер нагрузки и может не только генерироваться, но и потребляться. Реактивная мощность рассчитывается по формуле: Q = U x I x sinf.

Полная мощность – это величина, состоящая из активной и реактивной составляющих. Это то, что обеспечивает потребителей необходимым количеством электроэнергии и поддерживает их жизнедеятельность. Для его расчета используется формула: S =

.

S = √P2 + Q2, все равны U*I .

Активная мощность: формула, как определить – Asutpp

Характеристики мощности установки или сети являются базовыми для большинства известного электрооборудования. Активная мощность (передаваемая, потребляемая) описывает долю общей мощности, которая передается за определенный период с частотой переменного тока.

Определение

Активная и реактивная мощности могут быть найдены только в переменном токе, поскольку характеристики сети (ток и напряжение) в постоянном токе всегда равны.

Единицей измерения активной мощности является ватт, а реактивной мощности – реактивный вольтамперметр и килоВАР (кВАр).

Стоит отметить, что как суммарные, так и активные характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров оборудования и сети. В промышленных цепях он обычно измеряется в киловаттах.

В электротехнике активный компонент используется как мера передачи энергии через отдельные электрические устройства. Давайте посмотрим, сколько энергии потребляют некоторые из них:

Прибор	Мощность бытовых приборов, ватт/час
Зарядное устройство	2
Люминесцентная лампа CRL	От 50
Звуковая система	30
Электрический чайник	1500
Стиральная машина	2500
Полуавтоматический инвертор	3500
Очиститель высокого давления	3500

Соответственно, активная мощность является положительной характеристикой данной электрической цепи и является одним из основных параметров для выбора электрооборудования и контроля потребления электроэнергии.

Выработка активного ингредиента

Обозначение реактивного компонента:

Это номинальное значение, которое характеризует нагрузки в электрооборудовании через колебания ЭДС и потери во время работы оборудования. Другими словами, передаваемая энергия переходит в конкретный преобразователь реактивности (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и видна только в том случае, если схема содержит этот компонент.

Расчет

Для определения активной мощности необходимо знать полную мощность, а для ее расчета используется следующая формула:

S = U I, где U – напряжение сети, а I – сила тока в сети.

Такой же расчет производится при вычислении передачи энергии катушки в симметричном соединении. Расположение следующее:

Симметричная диаграмма нагрузки

При расчете активной мощности учитывается фазовый угол или коэффициент (cos φ), таким образом:

Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть положительной или отрицательной. Это зависит от того, какую характеристику имеет cos φ.

Если синусоидальный ток имеет фазовый угол от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительна, если от 0 до -90, то отрицательна.

Это правило применимо только к синхронному (синусоидальному) току (используется для питания асинхронных двигателей, станков).

Также характерно, что в трехфазной системе (напр. трансформатор или генератор) активная громкость полностью создается на выходе.

Расчет трехфазной сети

Максимальная активная мощность равна P, а максимальная реактивная мощность равна Q.

Поскольку реактивная мощность определяется движением и энергией магнитного поля, ее формула (включая фазовый угол) выглядит следующим образом:

Для несинусоидального тока очень трудно определить размеры сети стандартным способом. Чтобы определить правильные характеристики для расчета активной и реактивной мощности, используются различные измерительные приборы. К ним относятся вольтметр, амперметр и другие. Исходя из уровня нагрузки, выбирается подходящая формула.

Поскольку реактивные и активные характеристики связаны с кажущейся мощностью, их соотношение (баланс) выглядит следующим образом:

S = √P2 + Q2, все равны U*I .

Но если ток протекает непосредственно через реактивное сопротивление. Потери в сети отсутствуют. Это связано с индуктивной составляющей, C, и сопротивлением, L. Они рассчитываются по формулам:

Индуктивное сопротивление: xL = ωL = 2πfL,

Емкостное сопротивление: xc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, который можно использовать для определения того, сколько энергии используется не по назначению или “теряется” при работе оборудования.

Если в сети присутствует реактивная активная составляющая, всегда необходимо рассчитывать коэффициент мощности.

Эта величина не имеет единицы измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные компоненты.

С помощью этого значения становится ясно, в каком направлении и как смещается энергия по отношению к напряжению сети. Для этого вам понадобится диаграмма треугольника напряжения:

Диаграмма треугольника напряжения

При наличии конденсатора, например, формула для коэффициента выглядит следующим образом:

Для получения наиболее точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.

Компенсация

Учитывая, что при данном резонансе реактивная мощность равна 0:

Q = QL – QC = ULI – UCI

Для повышения эффективности работы данного устройства используются специальные устройства, позволяющие минимизировать влияние потерь на сеть. В частности, это устройства ИБП. Электрические потребители со встроенным аккумулятором (например, ноутбуки или портативные устройства) не нуждаются в этом устройстве, но для большинства других людей источник бесперебойного питания необходим.

Установив такой источник, вы сможете не только свести на нет негативные последствия потерь, но и снизить стоимость ваших счетов за электроэнергию. Эксперты доказали, что источник бесперебойного питания экономит в среднем от 20 до 50 % электроэнергии. Почему это происходит:

1. Нагрузка на силовые трансформаторы значительно снижается;
2. Кабели меньше нагреваются, что не только положительно сказывается на их работе, но и повышает безопасность;
3. Уменьшаются помехи для сигнального и радиооборудования;
4. Гармоники в электрической сети снижаются на порядок.

В некоторых случаях специалисты используют не полноценные ИБП, а специальные компенсирующие конденсаторы. Они подходят для бытового использования и продаются во всех магазинах электротоваров. Все приведенные выше формулы могут быть использованы для расчета запланированной и достигнутой экономии.

– Активная мощность (P) – выполняет полезную работу (полезная мощность) и преобразуется в другие формы энергии (тепловая энергия: водонагреватель, утюг и т.д. являются активными нагрузками)

Как найти полную мощность

Полная мощность ( S ) состоит из двух компонентов:

– Активная мощность (P) – выполняет полезную работу (полезная мощность) и преобразуется в другие формы энергии (тепловая энергия: водонагреватель, утюг и т.д. являются активными нагрузками)

– Реактивная мощность (Q) является либо индуктивной, либо емкостной, в зависимости от нагрузки в сети. Чаще всего мы используем индуктивную энергию дома, любой электроприбор, имеющий катушку, обмотку, является реактивной нагрузкой (электродрель, блендер, холодильник). Энергия не рассеивается реактивными элементами, она накапливается на них в течение половины периода и возвращается в сеть. Хотя многие электроприборы не могли бы функционировать без реактивного компонента, его присутствие вызывает ряд негативных последствий:

– нагрев проводников;

– Воздействие на сеть – добавление реактивного компонента в сеть, который затем оказывает негативное воздействие на потребителей.

Конечно, между вышеперечисленными параметрами существуют корреляции. Расчет кажущейся мощности производится по следующей формуле:

Активная и реактивная мощность находятся в прямой зависимости от коэффициента мощности (cosφ):

Видимая мощность обеспечивает потребителей всеми необходимыми компонентами и рассчитывается:

На следующей диаграмме (треугольник власти) показана зависимость полной мощности и ее составляющих от угла cosφ, т. е. угла смещения между напряжением и током.

Единицы измерения немного отличаются, хотя смысл тот же: полная мощность измеряется в ВА (вольт-амперах), активная мощность – в Вт (ваттах), а реактивная мощность – в ВАР (вольт-амперах реактивной мощности).

Единицей измерения реактивной мощности является реактивный ампер-вольт (Вар): 1 Вар = 1 В x 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности описывает величину магнитного или электрического поля, создаваемого 1 В x 1 А.

Активная, реактивная и кажущаяся мощность

Другими словами, активную мощность можно назвать: реальная мощность, действительная мощность, полезная мощность, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, подводимая к нагрузке постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, т.е.

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

Однако для синусоидальных сигналов, т. е. в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активной мощности), которая фактически питает нагрузку, определяется как:

В цепи переменного тока, если она является чисто активной (резистивной), формула для мощности такая же, как и для постоянного тока: P = V I.

Формула для активной мощности

P = V I – в цепях постоянного тока

P = V I cosθ – в однофазных цепях переменного тока

P = √3 V_L I_L cosθ – в трехфазных цепях переменного тока

P = √ (S 2 – Q 2 ) или

P = √ (VA 2 – Var 2 ) или

активная мощность = √ (кажущаяся мощность 2 – реактивная мощность 2 ) или

кВт = √ (кВА 2 – квар 2 )

Реактивная мощность (Q)

Назвать ее бесполезной или бессмысленной силой тоже было бы сильно.

Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, называется реактивной мощностью (Q).

Реактивная мощность – это мощность, которая забирается и затем возвращается нагрузкой благодаря своим реактивным свойствам. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В x 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного или электрического поля в случае индуктора или конденсатора соответственно.

Реактивная мощность определяется как

и может быть положительным (+Ve) для индуктивных нагрузок и отрицательным (-Ve) для емкостных нагрузок.

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

Формулы для реактивной мощности следующие

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

квар = √ (кВА 2 – кВт 2 )

Общая мощность (S)

Полная мощность – это произведение напряжения и тока, без учета фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеянная и поглощенная/возвращенная) является полной мощностью.

Комбинация реактивной и активной мощности называется кажущейся мощностью. Произведение среднеквадратичного значения напряжения и среднеквадратичного значения тока в цепи переменного тока называется кажущейся мощностью.

Это произведение напряжения и тока без учета фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. В чисто активной цепи кажущаяся мощность равна активной мощности, в то время как в индуктивной или емкостной цепи, где есть реактивное сопротивление, кажущаяся мощность больше активной мощности.

Формула кажущейся мощности

Полная мощность = √ (активная мощность 2 + реактивная мощность 2 )

кВА = √(кВт 2 + кВАр 2 )

Обратите внимание, что

• Резистор принимает активную энергию и отдает ее в виде тепла и света.
• Индуктивность принимает реактивную мощность и отдает ее обратно в виде магнитного поля.
• Конденсатор принимает реактивную мощность и отдает ее обратно в виде электрического поля.

Все эти величины связаны друг с другом тригонометрически, как показано на рисунке:

Если в трехфазной цепи нет нейтрального провода, для измерения полной мощности достаточно двух ваттметров, даже если нагрузка несимметрична.

Мощность трехфазной сети: активная, реактивная, полная

Значения полной активной мощности и полной реактивной мощности в трехфазной цепи равны суммам активной и реактивной мощностей, соответственно, в каждой из трех фаз A, B и C. Следующие формулы иллюстрируют это утверждение:

Здесь Ua, Ub, Uc, Ia, Ib, Ic – фазные напряжения и токи, а φ – фазовый сдвиг.

Если нагрузка симметрична, то есть активная и реактивная мощности каждой фазы равны, достаточно умножить значение фазной мощности на количество фаз, чтобы найти полную мощность многофазной цепи. Затем из рассчитанных активной и реактивной мощностей вычисляется полная мощность:

В приведенных выше формулах можно выразить фазовые значения через их линейные величины, которые будут отличаться для цепей типа “звезда” или “треугольник”, но формулы мощности в конечном итоге будут одинаковыми:

Из приведенных выше выражений видно, что независимо от схемы подключения потребителей электроэнергии, будь то треугольник или звезда, если нагрузка симметрична, формулы для нахождения мощности будут одинаковы как для треугольника, так и для звезды:

Эти формулы представляют собой линейные значения напряжения и тока и записываются без подписей. Это обычный способ обозначения напряжения и тока без индексов, т.е. если индексов нет, то это означает линейные значения.

Для измерения активной мощности в электрической цепи используется специальный измерительный прибор, называемый ваттметром. Показания определяются по формуле:

В приведенной формуле Uw и Iw – это векторы напряжения, приложенного к нагрузке, и тока, протекающего через нее.

Характер активной нагрузки и подключение фаз могут быть разными, поэтому ваттметры будут отличаться в зависимости от конкретных обстоятельств и схемы подключения.

Для симметрично нагруженных трехфазных цепей достаточно одного ваттметра, подключенного только к одной из фаз, для приблизительного измерения полной активной мощности, если не требуется высокая точность. Затем умножьте показания ваттметра на количество фаз, чтобы получить полную активную мощность цепи:

Для четырехпроводной цепи с нейтральным проводом для точного измерения активной мощности требуется три ваттметра, показания каждого из которых считываются, а затем суммируются, чтобы получить полную мощность цепи:

Если в трехфазной цепи отсутствует нейтральный проводник, для измерения полной мощности достаточно двух ваттметров, даже если нагрузка несимметрична.

Если нейтральный проводник отсутствует, то фазные токи связаны между собой согласно первому закону Кирхгофа:

Тогда сумма показаний пары ваттметров будет равна:

Таким образом, если сложить показания пары ваттметров, мы получим полную активную мощность в тестируемой трехфазной цепи, причем показания ваттметра зависят как от размера нагрузки, так и от ее характера.

Глядя на векторную диаграмму токов и напряжений для симметричной нагрузки, можно сделать вывод, что показания ваттметра определяются следующими формулами:

Анализируя эти выражения, мы видим, что при чисто активной нагрузке, когда φ = 0, показания обоих ваттметров будут равны, т.е. W1 = W2.

При активной индуктивной нагрузке, когда 0 ≤ φ ≤ 90°, показания ваттметра 1 будут меньше показаний ваттметра 2, т.е. W1 60° показания ваттметра 1 будут отрицательными, т.е. W1

При активной емкостной нагрузке, когда 0 ≥ φ ≥ -90°, ваттметр 2 будет показывать меньше, чем ваттметр 1, т. е. W1 > W2. При φ

Если вам понравилась эта статья, пожалуйста, не стесняйтесь поделиться ею в социальных сетях. Это очень поможет в развитии нашего сайта!

Читайте далее:

• Ваттметр в розетке: какую мощность он измеряет, как его подключить.
• Трехфазные электрические цепи; Студопедия.
• Что такое реактивная мощность и как с ней бороться; Сайт для электриков – статьи, советы, примеры, диаграммы.
• Почему необходима компенсация реактивной мощности; Школа инженеров-электриков: электротехника и электроника.
• Полное сопротивление цепи переменного тока – Основы электроники.
• Трехфазные цепи (общая информация).
• Лекции по ТЭ – #27 Явление резонанса в электрических цепях.

Измерение мощности | bartleby

Каковы основы измерения мощности?

Измерение постоянного тока или мощности постоянного тока очень легко и просто. Измеряется в ваттах. Ватты = Вольты х Амперы. Сложность измерения переменного тока или мощности переменного тока связана с коэффициентом мощности (PF). Здесь ватты = вольты x амперы x PF. Измерение мощности переменного тока известно как активная мощность, истинная мощность или реальная мощность.

В системах переменного тока кажущаяся мощность определяется путем умножения вольт на ампер (вольт х ампер = вольтампер). Используя хотя бы один полный цикл, потребление энергии измеряется путем расчета его в реальном времени. Мгновенное напряжение умножается на мгновенный ток, чтобы получить мгновенную мощность с использованием цифровых методов, которые затем накапливаются и интегрируются для обеспечения измерения в течение определенного времени. Этот метод для любой формы сигнала дает нам истинное измерение средней мощности или истинное среднеквадратичное значение или измерение среднеквадратичного значения, например, синусоидальное или искаженное, которое состоит из содержания гармоник вплоть до ширины полосы измерения.

Полная мощность представляет собой смесь активной мощности и реактивной мощности.

CC BY-SA 3.0 | Изображение предоставлено: https://en. wikipedia.org/wiki/Ваттметр | Аудрюс Мешкаускас

Согласно теореме Блонделя, общая мощность измеряется с помощью ваттметров на один меньше, чем количество проводов в системе. Так, для однофазной и двухпроводной системы потребуется один ваттметр, а для однофазной и трехпроводной системы потребуется два ваттметра, а для трехфазной и трехпроводной системы также потребуется два ваттметра и трехпроводная система. -фазная и четырехпроводная система потребуют трех приборов ваттметра. Ваттметр — это устройство, которое измеряет мощность, используя один вход напряжения и один ток, как показано на рисунке выше. Несколько пар входных кабелей тока или напряжения используются многими анализаторами мощности и цифровыми запоминающими осциллографами (DSO) для измерения мощности, по сути, в одном приборе, действующем как несколько ваттметров. Можно измерять трехфазную и четырехпроводную мощность с помощью одного правильно указанного анализатора мощности.

Суммарная мощность, рассеиваемая нагрузкой, равна напряжению и току, обнаруженным ваттметром в однофазной и двухпроводной системе. Напряжение измеряется между двумя проводами, а провод, который подает питание на нагрузку, измеряет ток, это горячий провод. Анализатор мощности измеряет сигнал напряжения до 1000 В RMS. В случае более высоких напряжений для системы переменного тока требуется трансформатор напряжения (ТН). Это помогает снизить напряжение до измеримого уровня. Токи до 50 А обычно можно измерять с помощью анализатора мощности в зависимости от прибора. Трансформатор тока (ТТ) необходим для измерения больших токов. Существует множество различных типов трансформаторов тока, некоторые из них размещаются непосредственно в линии, а другие имеют окно, через которое проходит кабель, по которому течет ток. Зажимной тип — это третий тип, и шунт обычно используется для постоянного тока. Шунт помещается в линию, и прибор измеряет сигнал низкого уровня (милливольты).

В однофазной и трехпроводной системе общая измеренная мощность представляет собой алгебраическую сумму мощностей двух ваттметров. Ваттметр подключают от любого из горячих проводов к нейтрали, и в каждом горячем проводе измеряют силу тока. Рассчитанная общая выходная мощность определяется как P = P1 + P2.

В трехфазной и четырехфазной проводной системе от горячего провода к нейтрали установлены три ваттметра. Каждый измеряет напряжение, а в одном из трех горячих проводов каждый ваттметр измеряет ток. Полная мощность теперь показана алгебраической суммой всех показаний трех ваттметров. Общая выходная мощность определяется по формуле: P = P1 + P2 + P3.

В трехфазной и трехпроводной системе в любом из двух из трех проводов два ваттметра измеряют фазный ток. Между двумя из трех линий электропитания каждый ваттметр измеряет междуфазное напряжение. По алгебраической сумме двух значений ваттметра в этой конфигурации точно измеряется полная мощность блока питания в ваттах. Общая выходная мощность определяется как P = P1+ P2. Даже если система сбалансирована или несбалансирована, это сохраняется.

Если имеется несбалансированная нагрузка, фазные токи отличаются, и анализ общей электрической мощности верен, но может быть ошибка в суммарных ВА и коэффициенте мощности. Для обеспечения точных измерений в трехфазных и трехпроводных системах со сбалансированной или несимметричной нагрузкой анализаторы мощности могут иметь специальную конфигурацию проводки 3V3A. Для контроля всех трех фаз в этом методе используются три ваттметра. Мы знаем, что в энергосистеме есть три фазы: R для красного, Y для желтого и B для синей фазы. Между фазами R и Y один ваттметр измеряет напряжение, тогда как второй ваттметр измеряет напряжение между фазами B и Y, а между фазами R и B третий ваттметр измеряет напряжение. Каждый ваттметр также измеряет фазный ток. Для расчета полной электрической мощности до сих пор используется метод двух ваттметров.

Измерение коэффициента мощности

Значение коэффициента мощности всегда должно быть близко к единице, и его необходимо часто измерять. При одинаковом количестве передаваемой полезной мощности нагрузка с низким коэффициентом мощности потребляет больше тока, чем нагрузка с высоким коэффициентом мощности в системе электроснабжения. Потери энергии в распределительной системе увеличиваются из-за более высоких токов, поэтому для системы требуются большие провода и другое оборудование. Из-за потерь энергии и стоимости более крупного оборудования электрические коммунальные предприятия обычно взимают более высокую плату с коммерческих или промышленных потребителей с низким коэффициентом мощности.

Всякий раз, когда в системе падает коэффициент мощности, часто используются устройства коррекции коэффициента мощности. Поскольку большая часть потребляемой мощности является индуктивной, эти устройства обычно представляют собой конденсаторы. Чтобы узнать коэффициент мощности в 3-фазной и 4-проводной системе, необходимы три ваттметра, каждый из которых измеряет мощность в ваттах. Путем деления общего количества ватт от каждого счетчика на общее количество вольт-ампер рассчитывается коэффициент мощности.

Коэффициент мощности следует измерять в 3-фазной и 3-проводной системе с использованием трех методов ваттметра вместо двух ваттметров, если нагрузка несимметрична. Измерение частоты также является одним из важных факторов, помимо измерения мощности в энергосистеме. Основными причинами колебаний частоты являются распределенная генерация, неисправности, нелинейные нагрузки системы и т.д.

Инструменты для измерения мощности

С помощью цифрового анализатора мощности или DSO, который включает в себя анализ мощности, мощность обычно измеряется. Современные анализаторы мощности полностью электронные, и для преобразования аналогового сигнала в цифровой используются дигитайзеры. Для проведения точных измерений мощности DSO для анализа мощности использует специальную прошивку.

Для работы на уровне плат и компонентов их датчики тока и напряжения делают их хорошо подходящими для условий с относительно высокой частотой сети, где не требуется абсолютная точность. Для измерения мощности DSO требуется пробник тока и пробник напряжения. Вокруг одного из основных проводов, по которым течет ток, подключается токоизмерительный щуп. Напряжения часто не относятся к уровню земли.

Чтобы изолировать заземление DSO от заземления компонента, требуется датчик дифференциального напряжения. В дополнение к DSO, анализаторам мощности, трансформаторам тока и трансформаторам для измерения мощности используются другие компоненты, такие как пробники, клещи и провода.

Контекст и приложения

Эта тема имеет важное значение на профессиональном экзамене для бакалавров, выпускников и аспирантов.

• Бакалавр электротехники
• Магистр электротехники

Практические задачи

Q1. Сколько ваттметров требуется для однофазной и двухпроводной системы?

1. One Wattmeter
2. Two Wattmeter
3. Три ваттметр
4. четыре ваттметр

Ответ : вариант A

. количество проводов в системе. Поэтому для однофазной и двухпроводной системы потребуется только один ваттметр.

Q2. Что из следующего является причиной сложности измерения мощности в системе переменного тока?

1. напряжение
2. Curance
3. Фактор мощности
4. Нет

Ответ : Вариант C

Объяснение : Для измерения мощности переменного тока. х ПФ.

Q3. Сколько тока потребляет нагрузка с низким коэффициентом мощности?

1. Низкий ток
2. Большой ток
3. Не потребляет ток
4. Нет

Ответ : Вариант b

Пояснение: При той же полезной мощности, передаваемой системой с низким коэффициентом мощности потребляет больше тока, чем нагрузка с высоким коэффициентом мощности.

Q4. Какие из следующих устройств помогают измерять мощность?

1. Ваттметр
2. CT и PT
3. DSO
4. Все вышеперечисленное.

Ответ : Вариант d

Пояснение : Мощность измеряется с помощью ваттметров, DSO, ТТ и ПТ и т.д.

Q5. Какой диапазон измерения мощности с помощью анализатора мощности?

1. До 500 В СКЗ
2. До 1000 В СКЗ
3. До 2000 В СКЗ
4. До 5000 В СКЗ

1 Ответ : 0 5 4 90 Ответ : 0 5 4

1 Объяснение : Диапазон анализатора мощности до 1000 В RMS.

• Счетчики электроэнергии
• Осциллограф
• CT и PT

У нас есть пошаговые решения для миллионов задач из учебников, специалисты в данной области готовы круглосуточно и без выходных, когда вы запутались, и более.

Ознакомьтесь с примером решения вопросов и ответов по электротехнике здесь!

*Время ответа зависит от темы и сложности вопроса. Среднее время отклика составляет 34 минуты для платных подписчиков и может быть больше для рекламных предложений.

Измерение трехфазной мощности — руководство по электротехнике

В цепях переменного тока мощность измеряется с помощью ваттметра. Ваттметр — это прибор, состоящий из двух катушек, называемых катушкой потенциала (PC) и катушкой тока (CC).

Потенциальная катушка с высоким сопротивлением подключена параллельно нагрузке и пропускает ток, пропорциональный разности потенциалов на нагрузке. Катушка тока с малым сопротивлением включена последовательно с нагрузкой.

Измерение трехфазной мощности может быть выполнено с использованием следующих методов:

• Метод одного ваттметра
• Метод двух ваттметров
• Метод трех ваттметров.

Измерение мощности в трехфазной трехпроводной цепи осуществляется данным методом. Подключение показано на рисунке. Поскольку нейтральный провод является общим для трех фаз, каждый ваттметр показывает мощность в своей фазе, а общая мощность определяется суммой показаний трех ваттметров.

Суммарная мощность цепи нагрузки, P _3-φ = Вт ₁ + Вт ₂ + Вт ₃

катушки нагрузки необходимо разорвать для вставки токовых катушек ваттметра.

В симметричной 3-проводной 3-фазной цепи нагрузки мощность в каждой фазе одинакова, поэтому общую мощность цепи можно определить путем умножения мощности, измеренной в любой одной фазе. Следовательно, измерение мощности в трехфазных, трехпроводных цепях можно проводить только с помощью одного ваттметра.

Но у этого метода есть недостаток. Даже незначительная степень дисбаланса нагрузки приводит к значительной ошибке измерения .

Измерение мощности в трехфазных, трехпроводных цепях нагрузки обычно проводят этим методом.

Токовые катушки двух ваттметров вставляются в любые две линии, а потенциальная катушка подключается от собственной токовой катушки к линии без токовой катушки.

Можно доказать, что сумма мощностей, измеренных двумя ваттметрами Вт ₁ и Вт ₂ равна полной мгновенной мощности, потребляемой нагрузкой. Но на практике ваттметры показывают среднюю мощность из-за инерции их движущейся системы.

Метод измерения мощности с двумя ваттметрами в трехфазных цепях  подходит для всех типов трехфазных цепей, независимо от того, является ли цепь симметричной или несимметричной, а также соединена звездой или треугольником.

Изменение показаний ваттметра (при запаздывании PF)

В методе двух ваттметров показания обоих ваттметров зависят от коэффициента мощности нагрузки. Влияние различных коэффициентов мощности на показания ваттметра выглядит следующим образом:

Когда φ = 0 ^o , т. е. cos φ = 1

Оба ваттметра будут давать одинаковые и положительные показания.

Следовательно, p _3-φ = W ₁ + W ₂

Когда φ = 60 ^O , т.е., Cos φ = 0,5

В этом случае, один из Wattmeter показывает, показывает ZERE Devitection A-ZEROTEMETEMETEMETMETMETMETER. а другой показывает положительное чтение.

Следовательно, P _3-φ = W ₁ .

Когда 90 ^O > φ> 60 ^O , т. Е. 0

В этом случае один Ваттметр даст положительный чтение, и еще один ваттметр даст негативное датметр. чтение (чтение по шкале вниз).

 Необходимо поменять местами подключение катушки потенциала или катушки тока, чтобы получить положительное значение W

2 .