Активная реактивная мощность

Содержание
  1. Что такое реактивная мощность и как её проссчитать?
  2. Что такое реактивная мощность?
  3. Физика процесса
  4. Треугольник мощностей и cos ?
  5. Формулы
  6. Способы компенсации
  7. Понадобятся ли устройства компенсации в бытовых условиях?
  8. Что такое активная и реактивная мощность переменного электротока?
  9. Мощность в цепи переменного электротока
  10. Как измеряют cos? на самом деле
  11. Активная, реактивная и полная (видимая) мощности
  12. Обычное разъяснение с формулами
  13. Формулы для реактивной мощности
  14. Формула Для полной мощности
  15. Что такое активная, реактивная и полная мощность
  16. Рассмотрим, что представляет активная мощность
  17. Отличие реактивной мощности от активной
  18. Что такое полная мощность на примере простой R-L цепи
  19. Выводы о трех составляющих цепи электрического тока

Что такое реактивная мощность и как с ней бороться

Активная реактивная мощность

Физика процесса и практика использования установок компенсации реактивной мощности
Чтобы разобраться с понятием реактивной мощности, вспомним сначала, Что такое электрическая мощность. Электрическая мощность – это физическая величина, характеризующая скорость генерации, передачи или использования электроэнергии в единицу времени.
Чем больше мощность, тем немалую работу может осуществить электрическая установка в единицу времени.

Измеряется мощность в ваттах (творение Вольт х Ампер). Моментальная мощность – это творение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-нибудь участке электрической цепи.
Физика процесса

В цепях постоянного тока значение мгновенной и средней мощности за какой-то зазор времени совпадают, а понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях электрического тока так происходит только в случае если нагрузка чисто активная.

Это, к примеру, электронагреватель или лампа общего назначения. При подобной нагрузке в цепи электрического тока фаза напряжения и фаза тока совпадают и вся мощность подается в нагрузку.

Если нагрузка индуктивная (преобразователи электрической энергии, электрические двигатели), то ток отстает по фазе от напряжения, если нагрузка емкостная (разные электронные устройства), то ток по фазе опережает напряжение. Так как ток и напряжение не совпадают по фазе (реактивная нагрузка), то в нагрузку (потребителю) подается лишь часть мощности (полной мощности), которая могла бы быть передана в нагрузку, если бы сдвиг фаз был равён нулю (активная нагрузка).
Активная и реактивная мощности
Часть полной мощности, которую получилось передать в нагрузку за период электрического тока, именуется активной мощностью.

Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на косинус угла сдвига фаз между ними (cos ? ).
Мощность, которая не была передана в нагрузку, а стала причиной потерям на нагрев и излучение, именуется реактивной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на синус угла сдвига фаз между ними (sin ?).

Подобным образом, реактивная мощность считается величиной характеризующей нагрузку. Она измеряется в вольт амперах реактивных (вар, var).

На самом деле чаще встречается понятие косинус фи, как величины характеризующей качество электрической установке с точки зрения экономии электрической энергии.

На самом деле, чем выше cos ?, тем больше энергии, подаваемой от источника, попадает в нагрузку. Значит можно применить менее мощный источник и меньше энергии исчезает напрасно.
Реактивная мощность бытовых потребителей

Итак, потребители электрического тока имеют этот параметр, как показатель мощности cos?.

Активная реактивная мощность

На графике ток сдвинут на 90° (для наглядности), другими словами на четверть периода. К примеру, электрическое оборудование имеет cos? = 0,8, что отвечает углу arccos 0,8 ? 36.8°.

Этот сдвиг происходит благодаря наличию в покупателе электрической энергии нелинейных элементов – ёмкостей и индуктивностей (к примеру, обмотки электрических двигателей, блоков питания и электромагнитов).
Для последующего понимания происходящего требуется учет того факта, что, чем выше показатель мощности (максимум 1), тем намного эффективнее покупатель применяет получаемую из сети электрическую энергию (другими словами приличное количество энергии превращается в полезную работу) – подобную нагрузку именуют резистивной.
При резистивной нагрузке ток в цепи сходится с напряжением.

А при невысоком коэффициенте мощности нагрузку именуют реактивной, то существует часть используемой мощности не совершает полезной работы.
Таблица ниже показывает классификацию потребителей по коэффициенту мощности.

Классификация потребителей электрического тока

Активная реактивная мощность

Следующая таблица показывает показатель мощности распространённых в бытовых условиях потребителей электрической энергии.

Показатель мощности бытовых электрических приборов

Активная реактивная мощность

Юмор электрика
Что такое реактивная мощность?

Все достаточно легко!

Активная реактивная мощность

Способы компенсации реактивной мощности

Активная реактивная мощность

Из описанного выше вытекает, если нагрузка индуктивная, то необходимо возместить ее при помощи емкостей (конденсаторов) и наоборот емкостную нагрузку восполняют при помощи индуктивностей (дросселей и реакторов). Это помогает расширить косинус фи (cos ?) до оптимальных значений 0.7-0.9. Данный процесс именуется компенсацией реактивной мощности.

Финансовый эффект от компенсации реактивной мощности
Финансовый эффект от внедрения установок компенсации реактивной мощности может быть довольно внушительным.

Согласно статистике он может составлять от 12 до 50% от оплаты электрической энергии в разных регионах России. Установка компенсации реактивной мощности возмещается не больше чем за год.
Для проектируемых объектов внедрение конденсаторной установки на шаге разработки дает возможность экономить на цене линий кабелей благодаря уменьшению их сечения.

Автоматическая конденсаторная установка, к примеру, может поднять cos ? с 0.6 до 0.97.

Активная реактивная мощность

Итак, установки по компенсации реактивной мощности приносят ощутимые материальные выгоды. Они тоже дают возможность дольше хранить оборудование в исправном состоянии.

Вот пару причин, по которой это происходит.
1. Уменьшение нагрузки на понижающие трансформаторы, увеличение поэтому режима работы.
2. Уменьшение нагрузки на провода и кабели, возможность применения кабелей меньшего сечения.

3. Увеличение качества электрической энергии у электроприемников.
4. Ликвидация возможности штрафов за снижение cos ?.

5. Снижение уровня высших гармоник в сети.
6. Уменьшение уровня электропотребления.

Что такое реактивная мощность и как её проссчитать?

Содержание:

Многие потребители электрической энергии не знают того, что часть учтённого электричества расходуется бесполезно. Все зависит от вида нагрузки уровень потерь электрической энергии достигает от 12 до 50%. При этом счетчики электрической энергии засчитывают эти потери, относя их к полезной работе, за что необходимо платить.

Виной завышения оплаты за электропотребление, не выполняющей полезной работы, считается реактивная мощность, которая присутствует в сетях электрических токов.
Чтобы понимать, за что мы переплачиваем и как возместить влияние реактивных мощностей на работу электроустановок, рассмотрим причину возникновения реактивной составляющей при передаче электрической энергии.

Для этого нужно будет разобраться в физике процесса, связанного с переменным напряжением.

Что такое реактивная мощность?

Для начала рассмотрим понятие электрической мощности. В широком смысле слова, данный термин значит работу, выполненную за единицу времени.

В отношении к электроэнергии, понятие мощности чуть-чуть откорректируем: под электрической мощностью будем понимать физическую величину, по настоящему характеризующую скорость генерации тока или кол-во переданной либо потреблённой электрической энергии в единицу времени.
Ясно, что работа электричества в единицу времени определяется электрической мощностью, измеряемой в ваттах.

Быструю мощность на участке цепи находят по формуле: P = U?I, где U и I – мгновенные значения критериев показателей напряжения и силы тока на данном участке.

Говоря со всей строгостью, приведённая выше формула справедлива исключительно для постоянного тока. Но, в цепях синусоидального тока формула работает только тогда, когда нагрузка потребителей чисто активная.

При резистивной нагрузке вся электроэнергия расходуется на выполнение полезной работы. Примерами активных нагрузок являются резистивные приборы, например кипятильник или лампа общего назначения.

Если есть наличие в электроцепи ёмкостных или индуктивных нагрузок, появляются паразитные токи, не участвующие в выполнении полезной работы.

Мощность данных токов именуют реактивной.
На индуктивных и ёмкостных нагрузках часть электрической энергии рассеивается в виде тепла, а часть препятствует выполнению полезной работы.

К устройствам с индуктивными нагрузками относятся:

  • электрические моторы;
  • дроссели;
  • преобразователи электрической энергии;
  • электромагнитные реле и прочие устройства, содержащие обмотки.

Ёмкостными сопротивлениями обладают конденсаторы.

Физика процесса

Когда мы дело имеем с цепями постоянного тока, то говорить о реактивной мощности не приходится. В подобных цепях значения мгновенной и полной мощности совпадают.

Как исключение из правил моменты включения и выключения ёмкостных и индуктивных нагрузок.
Подобная ситуация происходит если есть наличие чисто активных сопротивлений в синусоидальных цепях. Но если в такую электрическую цепь включены устройства с индуктивными или ёмкостными сопротивлениями, происходит сдвиг фаз по току и напряжению (см. рис.1).

При этом на индуктивностях встречается отставание тока по фазе, а на ёмкостных элементах фаза тока сдвигается так, что ток опережает напряжение. В связи с нарушением гармоники тока, полная мощность разлагается на две составляющие. Ёмкостные и индуктивные составляющие именуют реактивными, бесполезными.

Вторая составная часть состоит из активных мощностей.

Активная реактивная мощность

Рис.

1. Сдвиг фаз индуктивной нагрузкой
Угол сдвига фаз применяется при вычислениях значений активных и реактивных ёмкостных либо индуктивных мощностей. Если угол ? = 0, что имеет место при резистивных нагрузках, то реактивная составная часть отсутствует.

Важно усвоить:

  • резистор потребляет исключительно активную мощность, которая выделяется в виде тепла и света;
  • катушки индуктивности провоцируют образование реактивной составляющей и возвращают её в виде магнитных полей;
  • Ёмкостные детали (конденсаторы) являются основой возникновения реактивных сопротивлений.

Треугольник мощностей и cos ?

Для наглядности изобразим всю мощность и её составляющие в виде векторов (см. рис. 2). Обозначим вектор полной мощности символом S, а векторам активной и реактивной составляющей присвоим символы P и Q, исходя из этого.

Так как вектор S считается суммой составляющих тока, то, по правилу сложения векторов, образуется треугольник мощностей.

Активная реактивная мощность

Рис. 2. показатель мощности

Используя теорему Пифагора, вычислим модуль вектора S:

Отсюда можно отыскать реактивную составляющую:

Реактивная составная часть
Выше мы уже говорили, что реактивная мощность зависит от сдвига фаз, а это означает и от угла этого сдвига. Эту зависимость комфортно выражать через cos ?. По определению cos ? = P/S.

Эту величину именуют показателем мощности и обозначают Pf. Подобным образом, Pf = cos ? = P/S.
Показатель мощности, другими словами cos ?, считается довольно важной характеристикой, позволяющей оценить результативность рабочего процесса тока.

Эта величина находится в промежутке от 0 до 1.
Если угол сдвига фаз принимает нулевое значение, то cos ? = 1, а это означает что P = S, другими словами полная мощность состоит лишь из активной мощности, а реактивность отсутствует.

При сдвиге фаз на угол ?/2 , cos ? = 0, откуда следует, что в цепи господствуют только реактивные токи (на самом деле такая ситуация не появляется).
Отсюда вывод: чем ближе к 1 показатель Pf , тем эффектнее применяется ток.

Допустим, для синхронных генераторов допустимым считается показатель от 0,75 до 0,85.

Формулы

Так как реактивная мощность зависит от угла ?, то для её вычисления применяется формула: Q = UI?sin ?. Единицей измерения реактивной составляющей считается вар или кратная ей величина – квар.

Активную составляющую находят по формуле: P = U*I?cos?. Тогда

Зная показатель Pf (cos ?), мы можем проссчитать номинальную мощность потребителя тока по его номинальному напряжению, помноженному на значение силы потребляемого тока.

Способы компенсации

Мы уже выяснили, как воздействуют реактивные токи на работу устройств и оборудования с индуктивными или ёмкостными нагрузками. Для снижения потерь в электросетях с синусоидальным током их оснащают дополнительными устройствами компенсации.

Рабочий принцип установок компенсации построен на свойствах индуктивностей и ёмкостей по сдвигу фаз в разные стороны. К примеру, если обмотка электрического мотора сдвигает фазу на угол ?, то этот сдвиг можно возместить конденсатором подобающей ёмкости, который сдвигает фазу на величину – ?. Тогда результирующий сдвиг будет равняться нулю.

На самом деле компенсирующие устройства подсоединяют параллельно нагрузкам. Очень часто они состоят из блоков конденсаторов большой ёмкости, размещенных в индивидуальных шкафах.

Одна из подобных конденсаторных установок показана на рисунке 3. На картинке видно группы конденсаторов, применяемых для компенсации сдвигов стрессов в разных устройствах с индуктивными обмотками.

Активная реактивная мощность

Рис.

3. Устройство компенсации
Компенсацию реактивной мощности ёмкостными нагрузками хорошо иллюстрируют графики на рисунке 4. Внимание свое обратите на то, как результативность компенсации зависит от напряжения сети. Чем выше сетевое напряжение, тем тяжелее возместить паразитные токи (график 3).

Активная реактивная мощность

Рис. 4. Компенсация реактивной мощности при помощи конденсаторов

Устройства компенсации часто монтируются в производственных цехах, где работает много устройств на электроприводах. Потери электричества при этом довольно ощущаются, а качество тока очень ухудшается.

Конденсаторные установки удачно решают такие проблемы.

Понадобятся ли устройства компенсации в бытовых условиях?

Вроде бы в домашней сети не должно быть больших реактивных токов. В типовом наборе бытовых потребителей преобладают электрическая техника с резистивными нагрузками:

  • электрический чайник (Pf = 1);
  • лампы с нитью накала (Pf = 1);
  • варочная поверхность (Pf = 1) и прочие приборы с нагревательной функцией;

Коэффициенты мощности современнейшей домашней техники, такой как телевизор, компьютер и т.п. близки к 1. Ими можно пренебречь.
Однако если речь идёт о холодильнике (Pf = 0,65), машине для стирки и микроволновки, то уже следует подумать про установку синхронных компенсаторов. Если вы часто пользуетесь электрическим инструментом, инверторным аппаратом или у вас дома работает электронасос, тогда установка устройства компенсации более чем желательна.

Финансовый эффект от установки подобных устройств ощутимо отобразится на вашем семейном бюджете. Вы сумеете экономить около 15% средств каждый месяц. Нужно согласится, это не так уж мало, принимая к сведению тарифы не электрическую энергию.

Заодно вы решите следующие вопросы:

  • уменьшение нагрузок на индуктивные детали и на проводку;
  • увеличение качества тока, помогающего постоянной работе устройств электроники;
  • уменьшения уровня высших гармоник в бытовой сети.

Для того чтобы ток и напряжение работали синфазно, устройства компенсации нужно разместить достаточно близко к потребителям тока. Тогда реальная отдача индуктивных электроприёмников будет принимать самые большие значения.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электротока?

Все мы повседневно встречаемся с электрическими приборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у любого из них в технической инструкции указана мощность.

Сегодня мы попытаемся разобраться что же это такое, выясним виды и способы расчета.

Мощность в цепи переменного электротока

Электрические приборы, подключаемые к электрической сети работают в цепи электрического тока, по этой причине мы будем рассматривать мощность именно в данных условиях. Впрочем, сначала, дадим общее обозначение понятию.
Мощность — физическая величина, отражающая скорость изменения или передачи электроэнергии.

В намного узком смысле, поговаривают, что электрическая мощность – это отношение работы, осуществляемой за некоторый зазор времени, к этому промежутку времени.
Если перефразировать данное обозначение менее научно, то выходит, что мощность – это некое кол-во энергии, которое расходуется потребителем за конкретный зазор времени. Довольно обычный пример – это простая лампа общего назначения.

Скорость, с которой лампочка воплощает потребляемую электрическую энергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Исходя из этого, чем выше с самого начала данный показатель у лампочки, тем больше она будет употреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Так как в таком случае происходит не только процесс изменения электрической энергии в определенную иную (световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, возникает сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это нужно брать во внимание при дальнейших расчетах.

Во время расчета мощности в цепи электрического тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная “полезная” мощность — это та часть мощности, которая определяет конкретно процесс изменения электроэнергии в некую иную энергию. Отмечается латинской буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Рассчитывается по формуле: P = U?I?cos?,
где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи исходя из этого, cos ? – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

Важно!

Описанная прежде формула подойдет для расчета цепей с напряжением 220В, впрочем, мощные агрегаты в большинстве случаев применяют сеть с напряжением 380В. В этом случае выражение следует помножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная “вредная” мощность — это мощность, которая образуется во время работы электрических приборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Конкретнее говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается назад в сеть.

Применять в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она в большинстве случаев вредит сети питания, потому в большинстве случаев его пытаются возместить.
Отмечается эта величина латинской буквой Q.

Помните!

Реактивная мощность измеряется не в обыкновенных ваттах (Вт), а в вольт-амперах реактивных (Вар).

Рассчитывается по формуле:
где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи исходя из этого, sin? – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

Важно! Во время расчета эта величина бывает как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Основным отличием реактивной (емкостной и индуктивной) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые обладают свойством запасать энергию и позднее отдавать ее в сеть.
Индуктивная нагрузка видоизменяет энергию электротока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода), а дальше видоизменяет энергию магнитного поля в переменный ток и передает в сеть.

Примером могут послужить асинхронные двигатели, выпрямители, преобразователи электрической энергии, электромагниты.

Важно! Во время работы индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка видоизменяет энергию электротока в электрическое поле, а потом видоизменяет энергию полученного поля назад в переменный ток. Оба процесса снова же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, двигатели синхронного типа.

Важно! В рабочий период емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Показатель мощности cos?

Показатель мощности cos? (читается косинус фи)– это скалярная физическая величина, отражающая результативность использования электроэнергии. Конкретнее говоря, показатель cos? показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Показатель cos? находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

Стоит обратить внимание! При более точном расчете нужно брать во внимание нелинейные искажения синусоиды, однако, в традиционных расчетах ими не берут в учет.

Значение данного коэффициента может меняться от 0 до 1 (если расчет проводится в процентах, то от 0% до 100%). Из расчетной формулы не тяжело понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составная часть, а это означает лучше критерии прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей исходя из этого. Отмечается латинской буквой S.

Также проссчитать всю мощность можно путем умножения напряжения и силы тока исходя из этого.

Важно! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА).

Треугольник мощностей – это удобное представление всех прежде описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.
Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – всю мощность.

Согласно законам геометрии, косинус угла ? равён отношению активной и полной составляющих, другими словами он считается показателем мощности.

Активная реактивная мощность

Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета
Все расчеты сооружаются на ранееуказанных формулах и треугольнике мощностей.

Необходимо рассмотреть задачу, очень часто встречающуюся на самом деле.
В большинстве случаев на электрических приборах указана активная мощность и значение коэффициента cos?. Имея эти сведения очень легко проссчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на показатель cos? и получаем творение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Дальше, исходя из треугольника мощностей, найдем реактивную мощность равную квадрату из разности квадратов полной и активной мощностей.

Как измеряют cos? на самом деле

Значение коэффициента cos? в большинстве случаев отмечено на бирках электрических приборов, однако, если нужно померять его на самом деле пользуются специальным прибором – фазометром . Также с такой задачей легко управится цифровой ваттметр.

Активная реактивная мощность

Если получившийся показатель cos? очень невысок, то можно его возместить фактически.

Выполняется это по большей части путем включения в цепь дополнительных приборов.

  1. Если нужно подкорректировать реактивную составляющую, то следует включать в цепь реактивный компонент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного мотора, например индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации двигателя синхронного типа подсоединяется электромагнит.
  2. Если нужно подкорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный маскировочный карандаш коэффициента cos?, например, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый постепенно с нагрузкой.

Мощность – это один из самых ключевых показателей электрических приборов, по этой причине знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только учащимся начальной школы и людям, специализирующимся в области техники, но и любому из нас.

Активная, реактивная и полная (видимая) мощности

Активная реактивная мощность

Обычное разъяснение с формулами

Активная мощность (P)
Проще говоря активную мощность можно назвать: практическая, реальная, полезная, реальная мощность.

В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как обычное творение напряжения на нагрузке и протекающего тока, другими словами
так как в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Иначе говоря в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.
Однако при синусоидальных сигналах, другими словами в цепях электрического тока, ситуация тяжелее благодаря наличию разности фаз между током и напряжением.

По этой причине усредненное значение мощности (активная мощность), которая на самом деле питает нагрузку, определяется как:
В цепи электрического тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности аналогичная, что и для постоянного тока: P = U I.

Формулы для активной мощности
P = U I – в цепях постоянного тока

P = U I cos? – в однофазных цепях электрического тока
P = v3 UL IL cos? – в трёхфазных цепях электрического тока

Активная мощность = v (Полная мощность 2 – Реактивная мощность 2 ) или
Реактивная мощность (Q)
Также её сильно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.

Мощность, которая регулярно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).
Реактивной именуется мощность, которая потребляется и потом возвращается нагрузкой из-за её реактивных параметров.

Единицей измерения активной мощности считается ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала скапливается, а потом высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, исходя из этого, индуктивности или конденсатора.
Реактивная мощность определяется, как
и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.

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

Формулы для реактивной мощности

Реактивная мощность = v (Полная мощность 2 – Активная мощность 2 )
Полная мощность (S)
Полная мощность – это творение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети электрического тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) считается полной.

Комбинация реактивной и активной мощностей именуется полной мощностью. Творение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи электрического тока именуется полной мощностью.
Она считается произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла.

Единицей измерения полной мощности (S) считается ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (если есть наличие реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.

Формула Для полной мощности

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

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

Эти все величины тригонометрически дополняют друг друга между собой, как показано на рисунке:

Что такое активная, реактивная и полная мощность

В отличие от сетей постоянного тока, где мощность имеет выражение

и не меняется во времени, в сетях электрического тока это не так.
Мощность в цепи электрического тока также есть переменной величиной.

На каждом участке цепи в любое время t она определяется как творение мгновенных значений напряжения и тока.

Рассмотрим, что представляет активная мощность

В цепи с чисто активным сопротивлением она равна:

Если принять

и

тогда выйдет:

Исходя из выражений выше — активная энергия состоит из 2-ух частей — постоянной

и переменной

, которая меняется со сдвоенной частотой.

Усредненное ее значение

Отличие реактивной мощности от активной

В цепи, в которых есть реактивное сопротивление (возьмём например индуктивное) значение мгновенной мощности равно:

Исходя из этого

и

в конце концов получаем:

Это выражение показывает, что реактивная энергия содержит только переменную часть, которая меняется со сдвоенной частотой, а ее усредненное значение равно нулю

Если ток и напряжение имеют синусоидальную форму и сеть содержит детали типа R-L или R-C, то в подобных сетях не считая изменения энергии в активном элементе R плюс ко всему еще и меняется энергия электрического и магнитного полей в реактивных элементах L и C.
В этом случае полная мощность сети будет равна сумме:

Что такое полная мощность на примере простой R-L цепи

Графики изменения мгновенных значений u,i:

Активная реактивная мощность

Графики изменения мгновенных значений u,i:
? — фазовый сдвиг между током и напряжением
Уравнение для S примет следующий вид

Подставим взамен

и заменим амплитудные значения на действующие:

Значение S рассматривается как сумма 2-ух величин

, где

и

— мгновенные активные и реактивные мощности на участках R-L.
Как можно заметить из графика, наличие индуктивной составляющей повлекло за собой возникновение отрицательной части в полной мощности (заштрихованная часть графика), что уменьшает ее усредненное значение.

Это происходит из-за фазового сдвига, в определенный момент времени ток и напряжение находятся в противофазе, по этой причине возникает отрицательное значение S.
Итоговые выражения для действующих значений:

Активная составная часть сети выражается в ваттах (Вт), а реактивная в вольт-амперах реактивных (вар).
Полная мощность сети S, вызвана номинальными данными генератора.

Для генератора она вызвана высказыванием:

Для правильной работы генератора ток в обмотках и напряжение на зажимах не должны быть больше номинальные значения Iн, U н . Для генератора значения P и S такие же, впрочем все же на самом деле условились S выражать в вольт-амперах (ВА).
Также энергию сети можно выразить через каждую составляющую отдельно:

Где S, P, Q – исходя из этого активное, реактивное и полное сопротивление сети.

Они образовывают треугольник мощностей:

Активная реактивная мощность

Треугольник мощностей с доминирующей индуктивной нагрузкой
Если припомнить теорему Пифагора, то из прямоугольного треугольника можно получить такое выражение:

Реактивная составная часть в треугольнике считается положительной (QL), когда ток отстает от напряжения, и отрицательной (QC), когда опережает:

Активная реактивная мощность

Треугольник мощностей с доминирующей емкостной нагрузкой
Для реактивной составляющей сети правильно алгебраическое выражение:

Из чего следует что индуктивная и емкостная энергия взаимозаменяемы. Другими словами если у вас есть желание сделать меньше влияние индуктивной части цепи, вам следует прибавить емкость, и наоборот. Ниже пример этой схемы :

Активная реактивная мощность

Схема компенсации реактивной составляющей

Векторная диаграмма показывает влияние конденсатора на cos?. Как видно, что при включении конденсатора cos?2> cos?1 и Iл

Активная реактивная мощность

Векторная диаграмма

Связь между полной и реактивной энергии выражается:

сos? – это показатель мощности. он показывает какую долю от полной энергии составляет активная энергия. Чем ближе он к 1, тем больше полезной энергии используется из сети.

Выводы о трех составляющих цепи электрического тока

В отличие от цепей постоянного тока, цепи переменного напряжения имеют 3 вида мощности – активная, реактивная, полная. Активная энергия, как и в цепях постоянного тока, делает полезную работу. Реактивная – не делает ничего полезного, а исключительно уменьшает КПД сети, греет провода, грузит генератор.

Полная – сумма активной и реактивной, она равна мощности сети. Индуктивная составная часть реактивной энергии может быть скомпенсирована емкостной.

На самом деле в промышленности это реализовано в виде конденсаторных установок.

Как вытащить анкерный болт
Вопросы о ремонте
0 0
Как красят порошковой краской
Вопросы о ремонте
0 0
Как клеить фанеру
Вопросы о ремонте
0 0
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

два × 5 =