Що таке активна та реактивна потужність змінного електричного струму?

Усі формули, які використовуються для розрахунків електроланцюгів, витікають одна з іншої.

Взаємозв'язки електричних характеристик

Так, наприклад, за формулою розрахунку потужності можна розрахувати сили струму, якщо відомі P і U.

Щоб дізнатися, який струм споживатиме праску (1100 Вт), включену в мережу 220 В, потрібно виразити силу струму з формули потужності:

Знаючи розрахунковий опір спіралі електроплити, можна знайти P пристрою. Потужність через опір дізнаються за такою формулою:

Існує кілька методів, що дозволяють вирішувати поставлені задачі за розрахунками різних параметрів заданого кола.

Методи розрахунку електричних кіл

Розрахунок потужності для кіл різного роду струму допомагає правильно оцінити стан ліній електроживлення. Побутові та промислові апарати, підібрані відповідно до заданих параметрів Pном та S, працюватимуть надійно та витримуватимуть максимальні навантаження роками.

Способи компенсації

Ми вже з'ясували, як впливають реактивні струми на роботу пристроїв та обладнання з індуктивними чи ємнісними навантаженнями. Для зменшення втрат в електричних мережах із синусоїдальним струмом їх обладнають додатковими пристроями компенсації.

Принцип дії установок компенсації заснований на властивостях індуктивностей та ємностей із зсуву фаз у протилежні сторони. Наприклад, якщо обмотка електромотора зсуває фазу на кут φ, цей зсув можна компенсувати конденсатором відповідної ємності, який зрушує фазу на величину - φ. Тоді результуючий зсув дорівнюватиме нулю.

Насправді компенсуючі пристрої підключають паралельно навантаженням.Найчастіше вони складаються з блоків конденсаторів великої ємності, які розташовані в окремих шафах. Одне з таких конденсаторних установок зображено малюнку 3. На малюнку видно групи конденсаторів, що використовуються компенсації зрушень напруг у різних пристроях з індуктивними обмотками.

Мал. 3. Пристрій компенсації

Компенсацію реактивної потужності ємнісними навантаженнями добре ілюструють графіки малюнку 4

Зверніть увагу, як ефективність компенсації залежить від напруги мережі. Чим вище мережна напруга, тим складніше компенсувати паразитні струми (графік 3)

Мал. 4. Компенсація реактивної потужності за допомогою конденсаторів

Пристрої компенсації часто встановлюються у виробничих цехах, де багато пристроїв на електроприводах. Втрати електрики у своїй досить відчутні, а якість струму дуже погіршується. Конденсаторні установки успішно вирішують такі проблеми.

Чи потрібні пристрої компенсації у побуті?

На перший погляд, у домашній мережі не повинно бути великих реактивних струмів. У стандартному наборі побутових споживачів переважає електрична техніка з резистивними навантаженнями:

• електрочайник (Pf = 1);
• лампи розжарювання (P f = 1);
• електроплита (P f = 1) та інші нагрівальні прилади;

Коефіцієнти потужності сучасної побутової техніки, як телевізор, комп'ютер тощо. близькі до 1. Ними можна знехтувати.

Але якщо йдеться про холодильник (P f = 0,65), пральну машину та мікрохвильову печі, то вже варто задуматися про встановлення синхронних компенсаторів. Якщо ви часто користуєтеся електроінструментом, зварювальним апаратом або у вас вдома працює електронасос, тоді встановлення пристрою компенсації більш ніж бажане.

Економічний ефект від установки таких пристроїв позначиться на вашому сімейному бюджеті. Ви зможете заощаджувати близько 15% коштів щомісяця. Погодьтеся, це не так вже й мало, враховуючи тарифи не електроенергію.

Принагідно ви вирішите наступні питання:

• зменшення навантажень на індуктивні елементи та на проводку;
• покращення якості струму, що сприяє стабільній роботі електронних пристроїв;
• Зниження рівня вищих гармонік у побутовій мережі.

Для того, щоб струм і напруга працювали синфазно, пристрої компенсації слід розміщувати якомога ближче до споживачів струму. Тоді реальна віддача індуктивних електроприймачів прийматиме максимальні значення.

Типи синхронних електродвигунів

Cинхронний електродвигун з обмоткою збудження

Синхронний електродвигун із обмоткою збудження має явнополюсний ротор з електромагнітним збудженням. Для створення постійного магнітного поля ротора потрібне джерело постійного струму. Обмотки ротора двигуна з'єднані з контактними кільцями, до яких через щітки підводиться постійний струм. Перевагою цих двигунів є відсутність дорогих магнітів, недоліком – наявність щіток та необхідність живлення обмоток ротора.

Радимо вивчити - Електрорушійна сила (ЕДС) джерела енергії

Cинхронний електродвигун із постійними магнітами

Цей двигун має ротор з постійними магнітами. На відміну від колекторного двигуна постійного струму, функції колектора та щіток виконують напівпровідникові ключі. Має такі ж переваги, як і колекторний двигун постійного струму, при цьому не вимагає поточного ремонту (безщітковий) у процесі експлуатації. Такий електродвигун потребує складної системи керування.Безщіткові синхронні електродвигуни з постійними магнітами мають ряд переваг над іншими двигунами, володіючи кращими показниками: потужність/об'єм, ККД, момент/інерція та ін.

Синхронний реактивний електродвигун

Синхронний електричний двигун з ротором із феромагнітного матеріалу. Принцип дії синхронного реактивного електродвигуна ґрунтується на властивостях феромагнітних тіл орієнтуватися так, щоб зчеплений з ним магнітний потік виявився максимальним. Основною перевагою електродвигуна є: простота та низька ціна виготовлення. При однакових розмірах реактивний електродвигун розвиває більший момент, ніж асинхронний, але має нижчий коефіцієнт потужності. Даний електродвигун для роботи потребує системи керування.

Гістерезисний електродвигун

Синхронний електродвигун із неявнополюсним гістерезисним ротором. Обертальний момент цього електродвигуна створюється за рахунок магнітної гістерези матеріалу ротора. Перевагами гістерезисних двигунів є простота пристрою, надійність в експлуатації, відсутність пускових пристроїв, плавність втягування в синхронізм, практично постійний струм при пуску та роботі. До недоліків можна віднести високу вартість матеріалу ротора.

Кроковий електродвигун

Синхронний безщітковий електродвигун, який без пристроїв зворотного зв'язку перетворює сигнал керування на кутове переміщення ротора з фіксацією його в заданому положенні. Головна перевага крокових електродвигунів – точність, а також можливість здійснювати позиціонування та регулювати швидкість без датчика зворотного зв'язку.

Пусковий струм двигуна визначається як

де - кратність пускового струму по відношенню до номінального.

Перетин проводів та кабелів до 1 кВ вибираємо виходячи з умов:

1) за умовою нагрівання від струму, що протікає

де - Поправочний коефіцієнт на умови прокладання;

2) за умовою відповідності апарату МТЗ (максимального струмового захисту), встановленого на початку лінії

де - Номінальний струм захисного апарату, А; - кратність тривалого допустимого струму дроту по відношенню до струму спрацьовування захисту.

При визначенні кількості проводів, що прокладаються в одній трубі, або жил багатожильного провідника, нульовий робочий провідник, а також заземлювальні та нульові захисні провідники не приймаємо в розрахунок. Для цехових електричних мереж приймаємо дроти та кабелі з алюмінієвими жилами, тоді за механічною міцністю мінімальні перерізи алюмінієвих жил проводів та кабелів усередині приміщень не менше 4мм 2 при прокладці на ізоляторах, 2,5мм 2 ¾ при інших способах прокладання. Провідники з мідними жилами застосовуємо у вибухонебезпечних приміщеннях класів В1 та В1а, а також силових ланцюгах кранових установок. Перетин нульового і заземлюючого дроту приймаємо рівним або більшим половини фазного перерізу, але не менше, ніж того вимагає механічна міцність.

Наведемо приклад вибору електродвигунів, пускових та захисних апаратів електроприводу горизонтально-розточувального верстата, що складається з трьох двигунів.

1) АІР132М4 P = 11,0 кВт, h = 87,5%, cosj = 0,87, Кп = 7,5;

2) АІР112М4 Р=5,5 кВт, h=87,5 %, cosj=0,88, Кп =7;

3) АІР80В4 Р = 1,5 кВт, h = 78%, cosj = 0,83, Кп = 5,5;

Номінальні струми двигунів за умовою (2.10):

Для них (2.1) вибираємо магнітні пускачі:

Згідно (2.2) оберемо теплове реле для першого двигуна

Вибираємо теплове реле типу РТЛ-206104 із середнім значенням струму теплового реле Iср.т.р. = 27,5 А та номінальним струмом теплового реле Iном..р. = 80 А.

Для другого електродвигуна

Вибираємо теплове реле типу РТЛ-101604 із середнім значенням струму теплового реле Iср.т.р. = 12 А та номінальним струмом теплового реле Iном..р. = 25 А.

Для третього електродвигуна

Вибираємо теплове реле типу РТЛ-101604 із середнім значенням струму теплового реле Iср.т.р. =5 А та номінальним струмом теплового реле Iном..р. = 25 А.

Щоб визначити розрахунковий струм верстата в цілому, використовуємо метод визначення електричних навантажень за допомогою коефіцієнта розрахункового навантаження, який буде викладено докладніше.

Встановлена ​​потужність верстата:

За таблицею 2.1 для даного верстата та .

Ефективна кількість електроприймачів

приймаємо при цьому за таблицями.

Тоді розрахункова потужність верстата

Оскільки . то приймаємо за розрахунковий струм 21954 А. Піковий струм верстата визначаємо за формулою (3.2.5)

За умовою (3.2.6) вибираємо автоматичний вимикач у ланцюзі живлення:

· Першого електродвигуна верстата ВА51Г-25 с. За (3.9)

По (3.2.8) струм спрацьовування розчіплювача. що задовольняє умові (3.2.7): ;

· Другого двигуна ВА51Г-25 с. . . . ;

· Третого двигуна ВА51Г-25 с . . . . .

За умовою (3.2.3) та (3.2.4) вибираємо запобіжник типу ПН2-100/100 для захисту верстата: і .

Перетин дроту, що йде від розглянутого верстата до розподільної шафи, вибираємо за умовами (3.2.12) та (3.2.13): і . У результаті вибираємо з літератури провід АПВ 5 (1 '8) с.

Для електроприводу з одним двигуном розрахунок аналогічний трирухового електроприводу, виняток лише становить розрахунковий струм, який приймаємо рівним номінальному струму двигуна.Усі розрахунки зводяться до таблиць 3.2.3, 3.2.4, 3.2.5 та 3.2.6.

Таблиця 3.2.3- Вибір магнітних пускачів та теплових реле

Рубрика: Електродвигуна 4 коментарі

Про природу реактивної енергії

Для наступних двох чвертьперіодів вищеописана історія повторюється з тим лише різницею, що струми заряду та розряду ємності потечуть у протилежних напрямках. У разі включення замість конденсатора котушки індуктивності суть процесу не зміниться.

У цьому полягає головний фокус реактивної енергії — в момент 'припливу' ми заповнюємо свої цистерни

, в момент відливу ж, мизливаємо їх вміст назад . Як можна помітити з цієї простої аналогії, ми просто туди-сюди переливаємо рідину(або струм в електроланцюжках) . Якщо ж ми спокусимося злити хоч трохи рідини наліво(включити послідовно з реактивним конденсатором активний резистор) , то ми братимемо'трохи більше' чим повертати, а це'трохи більше' вже є активною енергією щодо визначення(адже ми цю частину не повертаємо назад, чи не так?) , за яку, як відомо, доводиться платити.

Або інший приклад: припустимо, що ми беремо у кредитора деяку суму грошей у позику і відразу ж повертаємо йому взятий щойно кредит. Якщо ми віддамо рівно стільки, скільки взяли (чиста реактивність) — ми прийдемо до вихідного стану і ніхто нікому не буде нічого винен. У випадку ж, якщо ми витратимо частину кредиту на якусь купівлю і повернемо те, що залишилося від кредиту після здійснення покупки (додамо в ланцюг активне навантаження і частина енергії піде із системи)

- Ми будемо все ще повинні. Ця витрачена частина є активною складовою взятого нами кредиту.

Тепер у вас може виникнути одне дуже резонне питання — якщо все так просто, і для того, щоб енергія вважалася реактивною, її просто потрібно повністю повернути джерелу, чому підприємства змушені платити за споживану. (і повністю повертається)

Вся справа в тому, що у разі чисто реактивного навантаження, момент максимально споживаного струму (реактивного)

припадає на момент мінімального значення напруги, і навпаки, у момент максимуму напруги на клемах навантаження, що протікає через неї струм дорівнює нулю.

Реактивний струм, що протікає, гріє провідники живлення — але це активні втрати, викликані протіканням реактивного струму по провідниках з обмеженою провідністю, що еквівалентно послідовно включеним з реактивним навантаженням активним резистором. Так само, оскільки в момент максимуму реактивного струму напруга на полюсах реактивного елемента переходить через нуль, активна потужність, що підводиться до нього в цей момент (твір струму та напруги)

дорівнює нулю. Висновок - реактивний струм викликає нагрівання проводів, не роблячи при цьому жодної корисної роботи. Слід зауважити, що ці втрати також є активними і зараховуватимуться побутовим лічильником активної енергії.

Великі підприємства здатні генерувати досить великі реактивні струми, які негативно впливають на функціонування енергосистеми. З цієї причини для них проводиться облік як активної, так і реактивної складової спожитої енергії. Для зменшення генерації реактивних струмів (що викликають цілком реальні активні втрати)

, На підприємствах розміщують установки компенсації реактивної потужності.

Поняття електричної потужності та способи її розрахунку

З електротехнічної точки зору вона являє собою кількісне вираження взаємодії енергії з матеріалом провідників і елементами при протіканні струму в електричному ланцюзі. обумовлює зіткнення носіїв заряду, електроенергія перетворюється на інші види і виділяється як випромінювання, тепла або механічної енергії в навколишній простір Перетворення одного виду на інший і є споживана потужність приладу або ділянки електричного ланцюга.

В залежності від параметрів джерела струму та напруги потужність також має відмінні характеристики.

Через напругу та струм

Найактуальніший спосіб, щоб розрахувати потужність у ланцюгах постійного струму – це використання даних про силу струму та прикладеної напруги.

• P – активна потужність;
• U – напруга додана до ділянки ланцюга;
• I - сила струму, що протікає через відповідну ділянку.

Цей варіант підходить тільки для активного навантаження, де постійний струм не забезпечує взаємодії з реактивною складовою ланцюга. Щоб знайти потужність, вам потрібно виконати добуток сили струму на напругу. .Можна використовувати інші способи кВ, кА, мВ, мА, мкВ, мкА і т.д., але й параметр потужності пропорційно змінить свій десятковий показник.

Через напругу та опір

Для більшості електричних пристроїв відомий такий параметр, як внутрішній опір, який приймається за константу на весь період експлуатації. Так як побутові чи промислові одиниці підключаються до джерела з відомим номіналом напруги, визначати потужність досить просто. Активна потужність знаходиться з попереднього співвідношення та закону Ома для ділянки ланцюга, згідно з яким струм на ділянці прямо пропорційний величині прикладеної напруги і має зворотну пропорційність до опору:

Якщо вираз для обчислення струмового навантаження підставити в попередню формулу, то вийде такий вираз визначення потужності:

• P – величина навантаження;
• U – прикладена різниця потенціалів;
• R – опір навантаження.

Через струм та опір

Буває ситуація, коли різниця потенціалів, прикладена до електричного приладу, невідома чи потребує трудомістких обчислень, що завжди зручно. Особливо актуальне це питання, якщо кілька пристроїв підключені послідовно і вам невідомо, як споживана електроенергія розподіляється між ними. Підхід у визначенні тут нічим не відрізняється від попереднього способу, за основу береться базове твердження, що електричне навантаження розраховується як P = U×I з тією різницею, що напруга нам не відома.

Тому її ми також виведемо із закону Ома, згідно з яким нам відомо, що падіння напруги на якомусь відрізку лінії або електроустановки прямо пропорційно струму, що протікає по цій ділянці та опору відрізка ланцюга:

після того як вираз підставити у формулу потужності, отримаємо:

Як бачите, потужність дорівнюватиме квадрату сили струму помноженої на опір.

Повна потужність ланцюга змінного струму

Мережі змінного струму кардинально відрізняються від постійного тим, що зміна електричних величин призводить до появи не тільки активної, а й реактивної складової. У результаті сумарна потужність також складатиметься активної та реактивної енергії:

• S – повна потужність
• P – активна складова – виникає при взаємодії електроструму з активним опором;
• Q – реактивна складова – виникає при взаємодії електроструму з реактивним опором.

Також складові обчислюються через тригонометричні функції, так:

що активно використовують у розрахунку електричних машин.

Мал. 1. Трикутник потужностей

Робота у різних умовах

Модуль комплексного показника інтенсивності пересування дорівнює показнику повного навантаження. Справжня складова частина прирівнюється до активної сили, а уявна вважається реактивним видом. Має місце позитивний чи негативний знак, що залежить від інтенсивності завантаженості ланцюга. Комплексна потужність повинна відповідати сполученому електричному опору. Позитивне навантаження характеризується співвідношенням Р>0, а знак мінус проявляється у разі Р<0.

Вимірювання потужності характеристик змінного потоку електронів проводиться при пропусканні рівного за значенням струму по фазних провідниках.Показники сили перебігу заряджених частинок із застосуванням нульового провідника мають незначну розмірність. Рівномірне або симетричне фазове навантаження в трифазній магістралі залежить від величини струмів, що протікають. Нерівномірне або несиметричне навантаження залежить від проходження потоку по нейтральних або нульових кабелях. Загальний рівень потужності перебуває підсумовуванням.

Якщо є фазовий зсув між напругою і силою струму, то він збігається з кутом зміщення між векторними радіусами показників електроструму. В умовах змінної напруги збіг векторних радіусів струму та вольтажу відзначається лише за відсутності в ланцюзі конденсаторів та котушок індукції. Встановлення індукторів не заважає збігу фазних значень. При цьому відбувається векторне обертання рівної інтенсивності. Графік усунення внутрішнього кута залишається постійним.

Якщо магістралі відбувається зсув напруги і змінного струму, то потужнісні показники видаються значенням з негативним знаком, оскільки калькулятор перемножує позитивні і негативні величини. Тривалість періодів залежить від рівня усунення фаз. У цьому тривалість негативних навантажень визначає характеристики зсуву. При розрахунках використовуються показники опору, знайомі з фізичного закону Ома.

Фізика процесу

Коли ми маємо справу з ланцюгами постійного струму, то говорити про реактивну потужність годі. У таких ланцюгах значення миттєвої та повної потужності збігаються. Винятком є ​​моменти включення та відключення ємнісних та індуктивних навантажень.

Схожа ситуація відбувається за наявності суто активних опорів у синусоїдальних ланцюгах.Однак якщо в такий електричний ланцюг включені пристрої з індуктивними або ємнісними опорами, відбувається зсув фаз струму та напруги (див. рис.1).

При цьому на індуктивності спостерігається відставання струму по фазі, а на ємнісних елементах фаза струму зсувається так, що струм випереджає напругу. У зв'язку з порушенням гармоніки струму повна потужність розкладається на дві складові. Ємнісні та індуктивні складові називають реактивними, марними. Друга складова складається із активних потужностей.

Мал. 1. Зсув фаз індуктивним навантаженням

Кут зсуву фаз використовується при обчисленнях значень активних та реактивних ємнісних чи індуктивних потужностей. Якщо кут φ = 0, що має місце при резистивних навантаженнях, реактивна складова відсутня.

• резистор споживає виключно активну потужність, що виділяється у вигляді тепла та світла;
• котушки індуктивності провокують утворення реактивної складової та повертають її у вигляді магнітних полів;
• Ємнісні елементи (конденсатори) є причиною реактивних опорів.

Косинус фі або "темний бік" ефективності індукційних нагрівачів

Ефективність індукційних електричних котлів у системах теплопостачання безпосередньо пов'язана з поняттям «косинусу фі». Для фахівців-енергетиків питання "що таке "косинус фі", звичайно, питанням не є, проте для всіх інших цей термін може здатися незрозумілим

У цій статті ми розберемося з цим поняттям і зрозуміємо, чому «косинус фі» індуктивно-кондуктивних нагрівачів «Терманік» дорівнює 0,985 – це так важливо з точки зору оцінки ефективності індукційних нагрівачів.Причому, як завжди, не сипатимемо складними визначеннями та формулами, адже ми хочемо розібратися та зрозуміти, а не написати курсову роботу!

cosφ - саме так позначається це поняття - це відношення активної потужності до повної. cosφ не вимірюється ні Ваттах, ні Герцах – ні в чому, оскільки це коефіцієнт і є відносною величиною. Він може змінюватись від 0 до 1. І чим ближче до 1, тим краще. Також цей коефіцієнт називається "коефіцієнтом потужності".

Звідки він береться? Введемо деякі поняття. Будь-який прилад, що має у своєму складі електричні елементи, створює електромагнітне поле, а для трансформатора або індукційного нагрівача, електромагнітне поле - це те, заради чого і створюється прилад, тому що якщо він не генеруватиме магнітне поле, він не буде працювати, тобто стане марною залізякою. Візьмемо, наприклад, індукційний електронагрівач «Терманік 100» із заявленою заводом-виробником потужністю 100 кВт. З погляду власника «Терманіка» - це нагрівач, який споживає електроенергію та виробляє тепло. А з погляду постачальника електроенергії, «Терманік» — це навантаження, тобто споживач потужністю 102 кВА. Що за різниця у свідченнях? І чому одна потужність вимірюється у кВт, а інша – у кВА?

Справа в тому, що в мережі змінного струму розрізняють активну, реактивну та повну потужність. Власне, повна потужність і складається з двох складових – активної та реактивної потужності. Активна потужність - це та сама потужність, споживаючи яку, електронагрівач і виробляє теплову енергію, вона-то і вимірюється в кВт (і для нагрівача «Терманік 100» становить 100 кВт).Але якась частина потужності витрачається не так на нагрівання, але в підтримку роботи самого нагрівача. У випадку з індукційним нагрівачем – на створення та підтримання магнітного поля, без якого він би не працював взагалі. Ця потужність і є "реактивною потужністю". Незважаючи на свою назву, до роботи реактивного двигуна вона не має жодного стосунку. В даному випадку, «реактивний» - означає спрямований у протилежному від руху електроструму напрямку. Реактивна потужність вимірюється в реактивних вольт-амперах (Вар, кВАр), а загальна потужність вимірюється в кВА.

Коефіцієнт потужності, він же cos - це відношення активної потужності до повної. Фізично він показує, яка частина повної потужності йде на здійснення корисної роботи (у нашому випадку - на перетворення на тепло), а яка - на підтримку працездатності самого пристрою. Якщо наш нагрівач має коефіцієнт потужності 0,985, значить 98,5% потужності йде на нагрівання і лише 1,5% перетворюється на реактивну потужність.

Так і виходить, що 102 кВА х 0,985 = 100 кВт

Реактивна потужність як така не робить корисну роботу, хоча, хоч як парадоксально, є необхідною складовою її здійснення. Реактивна потужність повертається назад до електромережі.

Реактивна потужність та енергія знижують показники ефективності енергосистеми, тобто завантаження реактивними струмами генераторів електростанцій збільшує витрату палива, зростають втрати в мережах, що підводять, і приймачах, збільшується падіння напруги в мережах. Строго кажучи, велика реактивна потужність – це головний біль постачальника електроенергії.

Однак і для споживача це важливо, оскільки чим менше реактивної потужності видає його обладнання, тим менше навантаження на понижуючі силові трансформатори, менше навантаження на дроти та можливість використання кабелів меншого перерізу, уникнення штрафів за низький cosφ (є і такі!), ну і , в цілому, зниження споживання електроенергії

Значення коефіцієнта потужності вище 0,9 говорить про високу ефективність індукційних нагрівачів.

Ні для кого не секрет, що індукційний нагрівач невеликої потужності можна зібрати і «в гаражі», можливо, його навіть можна буде експлуатувати, проте якщо говорити про промислове підприємство, де сукупне значення реактивної потужності, що виробляється всіма приладами та пристроями, надзвичайно важливо, там можуть застосовуватися тільки високопродуктивні машини з максимальним коефіцієнтом потужності

Потужність повна, активна, реактивна Інвертори, джерела безперебійного живлення, стабілізатори напруги, акумуляторні батареї, огляди та тестування

Потужність - робота в одиницю часу по переміщенню зарядів з А в B за певний період часу. За допомогою закону Ома потужність на опорі R можна виразити через струм та напругу:

Значення повної потужності S для змінного струму сформовано з кореня квадратної суми квадратів активної та реактивної складових. Повну потужність можна розрахувати за допомогою активної та реактивної:

Активна потужність – середня за певний період часу, в ланцюгах однофазної синусоїдальної напруги

Реактивна потужність характеризує навантаження, створене коливаннями енергії ЕМПоля в ланцюзі синусоїдальної змінної напруги.

Фізично це енергія для перемагнічування короткозамкнутої обмотки асинхронного двигуна під час його роботи. Якщо навантаження активно-індуктивне, то реактивна потужність буде позитивною, якщо навантаження активно-ємнісного характеру - негативною. Для вимірювання електричної потужності використовують непрямий метод (вольтметр + амперметр), але зазвичай застосовуються ватметри та варметри.

Для повної потужності ланцюга:

Коефіцієнт потужності

cos φ (φ - зсув фаз між I (сила струму) та U (напруга)) - характеризує споживача змінної напруги щодо наявності реактивної складової. Що менше значення коефіцієнта потужності, то більше вносять нелінійних спотворень, тим більше нагріваються дроти, збільшуються втрати на трансформаторах, збільшується плата електроенергію тощо. Хороші показники – 0.8-:-1, задовільні – 0.65-:-0.8. Робота за коефіцієнта нижче 0.5 не рекомендується. Щоб підвищити цей коефіцієнт, використовується процес його корекції power factor correction (є пасивний (PPFC) і активний коректор коефіцієнта потужності (APFC))

Розрахувати потужність для гармонійних I (сила струму) та U (напруга) можна, використовуючи формули:

де Q-реактивна, S - повна, P - активна потужність.

Як підвищити коефіцієнт потужності?

Для корекції реактивної складової повної потужності проти індуктивної реактивної складової паралельно ланцюга живлення необхідно підключити конденсатор. Зазвичай використовуються конденсаторні установки, це дозволяє платити менше за реактивну, тобто не використовується потужність.

З метою корекції нелінійності споживання струму використовується дросель з великою індуктивністю послідовно підключений до навантаження, що живиться.Він дозволяє згладити імпульс і прибрати основну (нижчу) гармоніку.

Боротися з несинусоїдальністю (високочастотні гармоніки), здатною зменшувати коефіцієнт потужності, обмежувати застосування конденсаторів для боротьби з цим процесом, необхідно за допомогою:

- фільтрокомпенсуючих пристроїв (L-С ланцюжок)

- Підключення нелінійного навантаження через окремі трансформатори

- Зменшення опору живильної ділянки

— підключення до потужнішої системи подачі електроенергії

Окрема стаття присвячена питанням підвищення якості напруги.

Важко уявити, що насправді відбувається у мережі без схематичного зображення, тому:

Напруга та струм синфазни (φ=0°, cos φ=1) повністю активне навантаження. Вся енергія переходить в активну потужність споживаного навантаженням.

Розрахунок на основі балансу потужності

У ряді випадків, наприклад, якщо конденсаторна установка встановлено на трансформаторній підстанції, при визначенні її потужності необхідно враховувати характеристики енергосистеми, тобто трансформатора.

У прийнятих у СРСР 1974 року «Вказівки щодо компенсації реактивної потужності в розподільчих мережах» було встановлено вихідні дані визначення потужності компенсуючих пристроїв, які визначаються граничними величинами реактивної потужності і може бути передані споживачеві від енергосистеми як найбільших і найменших реактивних навантажень (Б. Ю. Липкін. Електропостачання промислових підприємств та установок 1981).

Потужність Q компенсуючого пристрою визначається як різниця між фактичною найбільшою реактивною потужністю Q1 навантаження споживача та граничною реактивною потужністю Q2, що надається підприємству енергосистемою за умовами режиму її роботи:

Q = Q1 - Q2 = P (tg φ1 - tg φ2)

де P - потужність активного навантаження споживача, tg ?

У розглянутому вище прикладі активна потужність трансформатора становить 2500 кВА, яке реактивна потужність (за паспортними даними) — 1900 кВА. В результаті, оскільки частина реактивної потужності поставляється трансформатором, компенсації підлягає тільки різниця реактивної потужності в 650 кВА, що більш ніж удвічі менше значення, отриманого першим методом.

Реактивна потужність Усі Формули

Реактивна потужність - величина, що характеризує навантаження, що створюються в електротехнічних пристроях коливаннями енергії електромагнітного поля в ланцюзі синусоїдального змінного струму

Реактивна потужність пов'язана з повною потужністю та активною:

Знаючи Активну потужність та Повну потужність визначаємо Реактивну потужність із прямокутного трикутника

Якщо розглянути Фізично «реактивна потужність» — це енергія, що витрачається на перемагнічування короткозамкнутої обмотки асинхронного двигуна при його роботі, тобто БУДЬ-ЯКИЙ асинхронний двигун споживає реактивну потужність з мережі незалежно від моменту на своєму валу.

Реактивна потужність може бути як позитивною величиною (якщо навантаження має активно-індуктивний характер), так і негативною (якщо навантаження має активно-ємнісний характер). Ця обставина підкреслює те що, що реактивна потужність бере участь у роботі електричного струму.Негативне значення активної потужності навантаження характеризувало б навантаження як генератор енергії. Активний, індуктивний, ємнісний опір не може бути джерелом постійної енергії.

Повна потужність струму

Активна потужність струму

У формулі ми використовували:

Q - Реактивна потужність

U — Напруга в ланцюзі

S — Повна потужність струму

P — Активна потужність струму

ВКЛЮЧЕННЯ ПРИЄМНИКІВ ЕНЕРГІЇ В МЕРЕЖУ ТРИФФАЗНОГО СТРУМУ

Електричні лампи виготовляються на номінальні напруги 127 і 220, а трифазні електродвигуни на номінальні фазні напруги 127, 220 і 380 в

Спосіб включення приймача в мережу трифазного струму залежить від лінійної напруги мережі та від номінальної напруги приймача.

Лампи з номінальною напругою 127 в

включаються трикутником при лінійній напрузі мережі 127в і зіркою з нейтральним проводом при лінійному напруженні сета 220в. Лампи з номінальною напругою 220в включаються трикутником у мережу з лінійною напругою 220в і зіркою з нейтральним дротом у мережу з лінійною напругою 380в. Трифазний електродвигун включається трикутником у мережу, лінійна напруга якої дорівнює номінальному фазному напрузі електродвигуна. Якщо лінійна напруга мережі перевищує у √3 разів номінальну фазну напругу електродвигуна, він включається зіркою.

З'єднання приймачів енергії трикутником

У чому вимірюється потужність?

Потужність у фізиці у системі одиниць СІ вимірюється у ватах (Вт), на прізвище автора Watt. Найзагальніша формула для обчислення потужності N така: N = A/t, де А – яка робота була виконана (виконана) та t – час, протягом якого ця робота відбувалася. Іншими словами, можна звідси дати визначення, що таке потужність.Це робота, яка здійснюється за одиницю часу. Робота виявляється у джоулях (Дж), а час у секундах (с). Конкретна формула для обчислення потужності залежить від того, з якого розділу фізики поставлено завдання. Наприклад, потужність електричного струму обчислюється за формулою N = UI, де U – напруга (у вольтах), I – струм (в амперах А).