Активная и реактивная мощность это: Теория реактивной мощности

Активная и реактивная мощность. За что платим и работа. Активная и реактивная мощность

Автор AvtoMaster На чтение 20 мин Просмотров 29 Опубликовано

Активная и реактивная мощность — Мощность в цепи переменного электрического тока Потребитель находит возможность платить меньше Коррекция cos ϕ Убытки от переменного напряжения Электроприборы, влияющие на качество потребления

Помимо активной электроэнергии, есть еще и реактивная. Это та часть всей энергии, которая не расходуется на полезную работу. Как следует из вышеизложенного, полная мощность – это активная и реактивная мощности в целом.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Электрические устройства, подключенные к электрической сети, работают в цепи переменного тока, поэтому будем рассматривать мощность в этих условиях. Однако сначала дадим общее определение понятия.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более строгом смысле говорят, что электрическая мощность есть отношение работы, совершаемой в течение определенного промежутка времени, к этому промежутку времени.

Перефразируя это определение менее научным образом, получается, что мощность – это определенное количество энергии, потребляемое потребителем в течение определенного периода времени. Самый простой пример – обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка преобразует потребляемое ею электричество в тепло и свет, называется ее мощностью. Следовательно, чем выше этот показатель изначально у лампочки, тем больше энергии она будет потреблять и тем больше света давать.

Так как в этом случае имеет место не только процесс превращения электричества в какое-то другое (свет, тепло и т д.), но и процесс колебаний электрического и магнитного полей, то появляется фазовый сдвиг между током и напряжением, и это необходимо учитывать при последующих расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято различать активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная «полезная» мощность — это та часть мощности, которая непосредственно характеризует процесс преобразования электрической энергии в какую-либо другую энергию. Обозначается латинской буквой Р и измеряется в ваттах (Вт).

Пример расчета реактивной мощности асинхронного двигателя

В данной статье будет рассмотрен пример расчета реактивной мощности асинхронного двигателя.

Определить реактивную мощность асинхронного двигателя типа АИР132М2 при нагрузке 100 и 50%.

Технические характеристики двигателя определяются по каталогу согласно таблице 1:

  • Рн = 11 кВт — номинальная активная мощность;
  • сosϕн = 0,89 – коэффициент мощности;
  • Un = 380В — номинальное напряжение при соединении обмоток статора в треугольник;
  • ηn = 0,884 – КПД.

Таблица 1 – Технические характеристики электродвигателей типа АИР

Это надо заметить! Изменения силы тока сопровождаются колебаниями напряжения. Другие потребители, подключенные к той же сети, будут работать в неблагоприятных режимах. При этом счетчик будет показывать постоянное потребление энергоресурсов.

Активная и реактивная мощность

Активная мощность

Существуют потребители электроэнергии, у которых полная и активная мощности совпадают. Это потребители, нагрузка которых представлена ​​активными резисторами (резисторами). Среди бытовых приборов примерами такой нагрузки являются лампы накаливания, электроплиты, духовки и плиты, обогреватели, утюги, паяльники и др.

Указанная для этих устройств в паспорте одновременно это активная и реактивная мощность. Это тот случай, когда мощность заряда можно определить по известной из школьного курса физики формуле путем умножения зарядного тока на напряжение сети. Ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В), мощность в ваттах (Вт). Конфорка электроплиты в сети напряжением 220 В при силе тока 4,5 А потребляет мощность 4,5 х 220 = 990 (Вт).

Реактивная мощность

Иногда, прогуливаясь по улице, можно увидеть, что балконные окна изнутри покрыты тонкой глянцевой пленкой. Эта пленка была снята с дефектных электрических конденсаторов, установленных для определенных целей в распределительных подстанциях, питающих крупных потребителей электрической энергии. Конденсатор является типичным потребителем реактивной мощности. В отличие от активных потребителей энергии, где основным конструктивным элементом является определенный электропроводный материал (вольфрамовый проводник в лампах накаливания, нихромовая спираль в электроплите и т.п.). В конденсаторе основным элементом является непроводящий диэлектрик (тонкая пленка полимера или бумаги, пропитанная маслом).

Реактивная емкостная мощность

Красивые блестящие пленки, которые вы видели на балконе, — это конденсаторные пластины из тонкого проводящего материала. Конденсатор замечателен тем, что он может накапливать электрическую энергию, а затем отдавать ее, своего рода батарея такого типа. Если включить конденсатор в сеть постоянного тока, то он зарядится коротким импульсом тока и далее через него не будет протекать ток. Вернуть конденсатор в исходное состояние можно, отключив его от источника напряжения и подключив к его обкладкам нагрузку. Некоторое время через нагрузку будет протекать электрический ток, и идеальный конденсатор отдает в нагрузку ровно столько электрической энергии, сколько она получила при зарядке. Лампочка, подключенная к выводам конденсатора, может кратковременно мигать, электрическое сопротивление будет нагреваться.

Интересная картина получается при подключении конденсатора к источнику переменного электрического напряжения. Так как в источнике переменного напряжения (в бытовой электрической сети по закону, близкому к синусоидальному) постоянно меняются полярность и мгновенное значение напряжения. Конденсатор будет непрерывно заряжаться и разряжаться, и через него непрерывно будет протекать переменный ток. Но этот ток будет не синфазен с напряжением источника переменного напряжения, а будет опережать его на 90°, т е на четверть.

Это приведет к тому, что суммарно половину периода переменного напряжения конденсатор потребляет энергию из сети, а половину периода отдает, при этом суммарная потребляемая активная электрическая мощность равна нулю. Но, поскольку через конденсатор течет значительный ток, который может быть измерен амперметром, принято говорить, что конденсатор – потребитель реактивной электрической мощности.

Реактивная мощность рассчитывается как произведение тока и напряжения, но единицей измерения является уже не ватт, а реактивный вольт-ампер (ВАр). Так, через электрический конденсатор напряжением 220 В 50 Гц, подключенный к сети 50 Гц, протекает ток около 0,3 А. Это означает, что конденсатор потребляет 0,3 х 220 = 66 (ВАр) реактивной мощности, что сравнимо с мощностью средней лампы накаливания лампа, но конденсатор, в отличие от лампы, не светится и не нагревается.

Реактивная индуктивная мощность

Если ток опережает напряжение в конденсаторе, есть ли потребители, у которых ток отстает от напряжения? Да и такие потребители, в отличие от емкостных, называются индуктивными, при этом они остаются потребителями реактивной энергии. Типичная индуктивная электрическая нагрузка представляет собой катушку с несколькими витками высокопроводящего провода, намотанного на замкнутый сердечник из специального магнитного материала.

На практике хорошим приближением чисто индуктивной нагрузки является трансформатор без нагрузки (или регулятор напряжения с автотрансформатором). Хорошо спроектированный трансформатор без нагрузки потребляет очень мало активной мощности и потребляет в основном реактивную мощность.

Реальные потребители электрической энергии и полная электрическая мощность

При рассмотрении характеристик емкостной и индуктивной нагрузок возникает интересный вопрос: что произойдет, если емкостную и индуктивную нагрузки подключить одновременно и параллельно? Из-за их противоположной реакции на приложенное напряжение эти две реакции начнут компенсировать друг друга. Суммарная нагрузка будет только емкостной или индуктивной, и в каком-то идеальном случае можно будет добиться полной компенсации. Это покажется парадоксальным: подключенные амперметры будут регистрировать значительные (и равные!) токи через конденсатор и катушку индуктивности, и полное отсутствие тока в соединяющей их общей цепи. Описанную картину несколько нарушает только то, что идеальных конденсаторов и катушек индуктивности не бывает, но такая идеализация помогает понять суть происходящих процессов.

Вернемся к реальным потребителям электрической энергии. В быту мы в основном используем чисто активные (примеры приведены выше) и смешанные активно-индуктивные электропотребители. Это электродрели, перфораторы, электродвигатели холодильников, стиральных машин и другой бытовой техники. К ним также относятся электрические трансформаторы для источников питания отечественной радиоэлектронной аппаратуры и стабилизаторы напряжения. В случае такой смешанной нагрузки помимо активной (полезной) мощности нагрузка потребляет еще и реактивную мощность, в результате полная мощность выходит из строя чаще, чем активная мощность. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и всегда является произведением зарядного тока и зарядного напряжения.

Таинственный «косинус фи»

Отношение активной мощности к полной мощности в электротехнике называется «косинус фи». Обозначается cos φ. Это отношение также называют коэффициентом мощности. Легко видеть, что для случая чисто активной нагрузки, когда полная мощность совпадает с активной, cos φ = 1. Для случаев чисто емкостной или индуктивной нагрузки, когда активная мощность равна нулю, cos ф = 0.

Десять лет спустя Тесла создал генераторы переменного тока. После жесткой конкуренции именно его метод передачи энергии на расстоянии победил. Такой результат был обеспечен скорее рыночными методами, чем тщательным сопоставлением потребительских характеристик.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указывается на этикетках электроприборов; однако при необходимости его измерения на практике пользуются специализированным прибором — фазометром. Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низкий, то его можно практически компенсировать. Делается это в первую очередь за счет включения в схему дополнительных устройств.

  1. Если необходимо исправить реактивную составляющую, то в схему должен быть включен реактивный элемент, который действует противоположно уже работающему устройству. Для компенсации работы асинхронного двигателя, например индуктивной нагрузки, параллельно подключается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключен электромагнит.
  2. При необходимости устранения нелинейности в схему вводят пассивный корректор cosφ, например, это может быть дроссель большой индуктивности, включенный последовательно с нагрузкой.

Мощность – один из важнейших показателей бытовой техники, поэтому знать, что это такое и как рассчитывается, полезно не только школьникам и технарям, но и каждому из нас.

Как перевести амперы в ватты и наоборот?

Как перевести ампер в киловатт?

Как рассчитать падение напряжения по кабелю в электрических сетях

Что такое коэффициент трансформации трансформатора?

Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы, методы расчета, таблица

На первый взгляд, в домашней сети не должно быть больших реактивных токов. В стандартном наборе бытовых потребителей преобладают электроприборы с резистивной нагрузкой:

Треугольник мощностей и cos φ

Для наглядности полную мощность и ее составляющие представим в виде векторов (см рис. 2). Обозначим вектор полной мощности символом S и присвоим символы P и Q векторам активной и реактивной составляющих соответственно. Так как вектор S представляет собой сумму составляющих тока, то по правилу сложения векторов образуется силовой треугольник.

Рис. 2 коэффициент мощности

Применяя теорему Пифагора, вычисляем модуль вектора S:

Отсюда вы можете найти реактивный компонент:

Реактивный компонент

Мы уже упоминали выше, что реактивная мощность зависит от фазового сдвига и, следовательно, от угла этого сдвига. Эту зависимость удобно выразить через cos φ. По определению cos φ = P/S. Это значение называется коэффициентом мощности и обозначается Pf Таким образом, Pf = cos φ = P/S.

Коэффициент мощности, то есть cos φ, является очень важной характеристикой, позволяющей оценить эффективность тока. Это значение находится в диапазоне от 0 до 1.

Если угол фазового сдвига принимает значение, равное нулю, то cos φ = 1, а это означает, что P = S, то есть полная мощность состоит только из активной мощности и реактивности нет. При сдвиге фаз на угол π/2 cos φ = 0, из чего следует, что в цепи преобладают только реактивные токи (на практике такая ситуация не встречается).

Отсюда можно сделать вывод: чем ближе коэффициент к 1 Пф, тем эффективнее используется ток. Например, для синхронных генераторов приемлемым считается коэффициент от 0,75 до 0,85.

Формулы

Поскольку реактивная мощность зависит от угла φ, для ее расчета используется формула: Q = UI×sin φ. Единицей измерения реактивной составляющей является вар или ее кратное значение: квар.

Активный компонент находится по формуле: P = U*I×cosφ потом

Зная коэффициент Pf (cos φ), можно рассчитать номинальную мощность потребителя тока по его номинальному напряжению, умноженному на величину потребляемого тока.

В более строгом смысле говорят, что электрическая мощность есть отношение работы, совершаемой в течение определенного промежутка времени, к этому промежутку времени.

Мощность активная, реактивная и полная

Перечисленные понятия рассматриваются с учетом особенностей нагрузки. Активная мощность потребляется обычным водителем. При увеличении силы тока энергия тратится на повышение температуры (нагреватель чайника) или светового излучения (нить накала лампы накаливания).

Индуктивная нагрузка и конденсатор потребляют реактивную мощность. Энергия в этих вариантах преобразуется в магнитное (электрическое) поле соответственно. Суммарное значение – это общая мощность.

Смысл реактивной нагрузки

Любая реактивная нагрузка создает временной сдвиг между фазами тока и напряжения. Это значение измеряется в градусах. Наиболее очевидным является векторное представление электрических параметров. Если подключить индуктивность, то напряжение будет опережать ток. Угол между ними обозначается в формулах буквой «ϕ» («Фи» по-гречески.).

На временной и векторной диаграммах показано, как изменяются основные параметры при подключении индуктивных элементов (емкостных

На изображении видно, что при подключении емкостной нагрузки векторы местами «меняются местами». В идеальных условиях смещение между векторами составляет 90°. На самом деле необходимо учитывать влияние электрического сопротивления цепи, несовершенство конструкций. Учитывая характеристики элементов, следует помнить, что в индуктивности (емкости), сохраняя параметры источника питания, ток (напряжение) изменяется соответственно плавно.

Почему в сети напряжение переменное

Для пояснения сложившейся ситуации необходимо сделать краткий исторический экскурс. Электричество известно человеку сотни (по некоторым данным, тысячи лет). Однако по-настоящему массовое использование этой энергии началось относительно недавно, в конце 19 века. Именно тогда (1879 г.) Эдисон запатентовал первое функциональное устройство, которое помогло решить проблемы освещения. Для питания лампочек он начал создавать сети постоянного тока.

Десять лет спустя Тесла создал генераторы переменного тока. После жесткой конкуренции именно его метод передачи энергии на расстоянии победил. Такой результат был обеспечен скорее рыночными методами, чем тщательным сопоставлением потребительских характеристик.

Довожу до вашего сведения. Метро Нью-Йорка по-прежнему работает на постоянном токе.

Выгода от переменного напряжения

Преимущества этого варианта, которые важны для потребителей, перечислены ниже:

  • простая конструкция генератора/двигателя;
  • минимальные потери при передаче электроэнергии на сравнительно небольшие расстояния;
  • простота преобразования напряжения с помощью трансформатора;
  • поддерживать стабильность скорости электроприводов без лишних затруднений;
  • нет полярности.

Каждый из пунктов можно рассмотреть подробно. Генератор переменного тока (электродвигатель), например, легко создать без щеток токосъемников и постоянных магнитов. Простота конструкции обеспечивает:

  • разумная стоимость;
  • минимальные затраты на обслуживание и ремонт;
  • долговечность;
  • надежность.

Активная, реактивная и полная мощности в формулах

Для расчета или измерения мощности: полной, активной и реактивной используются следующие основные формулы:

Для упрощения можно начать с примера на основе цепи постоянного тока, где справедлива известная формула:

Это активная (рабочая, полная) мощность. Единицы измерения: ватт (Вт), киловатт (кВт), другие производные. Подключив сопротивление (R), его можно рассчитать следующим образом:

Простота исчезает, когда рассматриваются синусоидальные сигналы. Именно эти параметры отличают стандартные блоки питания (220/380В). Активная мощность в этом случае зависит от фазового сдвига между векторами тока и напряжения.

Соответствующие зависимости выражаются следующим образом:

Эта формула подходит для расчета обычной сети 220 В, которой пользуется большинство рядовых потребителей. Мощные насосы и машины подключаются к трехфазным источникам питания 380 В. Для этого варианта необходима поправка:

Па = √3 * U * I * cosϕ = 1,732 * U * I * cosϕ.

Реактивная мощность (Pq) не только потребляется нагрузкой, но и возвращается в источник питания. Его значение определяется следующим образом:

Довожу до вашего сведения. Это значение измеряется в реактивных вольт-амперах (ВАр).

Для расчета полной мощности формула содержит компоненты, перечисленные выше:

Что такое реактивная мощность

Эту мощность можно назвать бесполезной, так как она обозначает передачу энергии между источником питания и нагрузкой. Недоступный для практического использования потенциал мощности в этом случае только увеличивает потери.

Треугольник мощностей

На изображении ниже рядом с электрической схемой есть графические изображения емкостей. Соответствующие векторы обозначают степени:

Коэффициент мощности

Этот термин относится к потерям, создаваемым реактивной нагрузкой. Обозначение cosϕ.

Коррекция cos ϕ

Для компенсации фазового угла используются дополнительные электрические компоненты. При индуктивной нагрузке параллельно подключается конденсатор. Емкость рассчитывается по формуле:

C=I/(w*U), где w — угловая частота.

Как и где измеряют cos ϕ

Потери определяются по изменению силы тока, напряжения и мощности в цепях с мощными реактивными нагрузками:

Его можно найти в магазине или арендовать специализированный прибор – «фазометр». Специализированные сервисы предлагают расчет электрических параметров онлайн.

Колебательный процесс в цепях переменного тока сопровождается изменением магнитного (электрического) поля для индуктивной и емкостной нагрузок соответственно.

Если потребитель платит отдельно за потребляемую активную и реактивную мощность. Вы готовы нести дополнительные расходы и установить на своем предприятии конденсаторные батареи, включаемые строго по графику, исходя из усредненной статистики потребления электроэнергии по часам суток.

Смысл реактивной нагрузки

В электрической цепи с реактивной нагрузкой фаза тока и фаза напряжения не совпадают во времени. В зависимости от характера подключенного оборудования напряжение опережает ток (по индуктивности) или отстает (по емкости). Векторные диаграммы используются для описания вопросов. Здесь одинаковое направление векторов напряжения и тока указывает на совпадение фаз. А если векторы отображаются под определенным углом, то это опережение или отставание по фазе соответствующего вектора (напряжения или тока). Давайте посмотрим каждый из них.

В катушке индуктивности напряжение всегда опережает ток. «Расстояние» между фазами измеряется в градусах, что наглядно показано на векторных диаграммах. Угол между векторами обозначается греческой буквой фи».

В идеализированном индукторе фазовый угол составляет 90 градусов. Но на самом деле это определяется полной нагрузкой на схему, а без резистивной (активной) составляющей и паразитной (в данном случае) емкостной не обойтись.

В емкости ситуация обратная: ток опережает напряжение, потому что индуктивность при заряде потребляет большой ток, который уменьшается по мере заряда. Хотя чаще говорят, что напряжение отстает от тока.

Если кратко и ясно, то эти изменения можно объяснить законами коммутации, согласно которым напряжение не может мгновенно измениться в емкости, а ток — в индуктивности.

Треугольник мощностей и косинус Фи

Если взять всю схему, проанализировать ее состав, фазы токов и напряжений, то построим векторную диаграмму. После этого отложите активный по горизонтальной оси, а реактивный по вертикальной оси и соедините концы этих векторов с получившимся вектором — у вас получится треугольник мощности.

Он выражает отношение активной и реактивной мощности, а вектор, соединяющий крайние значения двух предыдущих векторов, будет выражать полную мощность. Все это звучит слишком сухо и запутанно, поэтому взгляните на изображение ниже:

Буква P обозначает активную мощность, Q реактивную мощность, S полную мощность.

Формула полной мощности:

Самые внимательные читатели заметят сходство формулы с теоремой Пифагора.

Принцип работы активных и реактивных резисторов совершенно разный. Активное сопротивление — необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и др.) — примеры: лампа накаливания, электронагреватель (п. 39, физ класс 11 В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

Силовые трансформаторы номинальной выходной мощностью 25-60 ВА
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (лабораторные автотрансформаторы ЛАТР/ТДГК2)

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы К78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок, как электродвигатели, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и т д. — P кВт и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S кВА и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности) указываются в техническом паспорте).

http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР)

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка — установка плазменной резки стали / инверторная установка плазменной резки LGK160 (IGBT)

Технические данные газоразрядных ламп содержат активную мощность (кВт) и cosФ
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0,8 . 1,0), то ее свойства близки к активной нагрузке. Такая нагрузка идеальна как для сетевой линии, так и для источников питания, поскольку не создает в системе токов и реактивных мощностей.

Если нагрузка имеет низкий коэффициент мощности (менее 0,8 . 1,0), то в питающей линии протекают большие реактивные токи (и мощности). Это паразитное явление приводит к увеличению потерь в линейных кабелях (отопление и т.п.), прерыванию работы источников (генераторов) и сетевых трансформаторов и другим проблемам.

По этой причине во многих странах приняты стандарты, нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Однонагрузочное оборудование (например, блок питания ПК) и многокомпонентное комбинированное оборудование (например, промышленная мельница, включающая несколько двигателей, ПК, освещение и т д.) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0,8) внутренних блоков (например, выпрямитель блока питания ПК или электродвигатель имеют коэффициент мощности 0,6..0,8). По этой причине большинство оборудования в настоящее время имеет корректор коэффициента входной мощности. В этом случае коэффициент входной мощности равен 0,9. 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0,8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА/80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощностью 80 кВт или смешанную (активно-реактивную) нагрузку 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0,8.

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках по электротехнике при расчете цепей переменного тока используются мнимые числа/величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и т д.), которых не существует в действительности?

Отвечать:
Да, все отдельные величины в окружающем мире реальны. Включите температуру, реактивное сопротивление и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел — это всего лишь математический трюк, облегчающий вычисления. Результат вычисления обязательно является действительным числом. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20 кВАр — это реальный поток энергии, то есть реальные ватты, которые циркулируют в цепи источник-нагрузка. Но чтобы отличить эти Ватты от Ватт, безнадежно поглощаемых нагрузкой, эти «Циркуляционные Ватты» решили назвать Реактивными Вольт-Амперами 6.

Комментарий:
Раньше в физике использовались только единичные величины, а в исчислении все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорости, умноженной на время (S=v*t). Затем, с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, пространство и т д.), появилось такое большое количество физических величин, что вычислить каждую в отдельности стало невозможно. Это не только задача ручного расчета, но и задача компиляции компьютерной программы. Для решения этой задачи близкие уникальные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более уникальных величин), подчиняясь известным в математике законам преобразования. Так появились (однократные) скалярные величины (температура и др.), векторные и комплексные дуальные величины (импеданс и др.), тройные векторы (вектор магнитного поля и др.) и более сложные величины: матрицы и тензоры (тензорная диэлектрическая проницаемость , тензор Риччи и др.). Для упрощения расчетов в электротехнике используют следующие мнимые (комплексные) двойственные величины:

  1. Импеданс (сопротивление) Z=R+iX
  2. Полная мощность S=P+iQ
  3. Диэлектрическая проницаемость e=e’+ie»
  4. Магнитная проницаемость m=m’+im»
  5. и так далее

Страница http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показывает SPQ F в комплексной плоскости, т.е мнимой/несуществующей. Какое отношение все это имеет к реальности?

Отвечать:
Расчеты с реальными синусоидами производить затруднительно, поэтому для упрощения расчетов используется (комплексное) векторное представление, как на рис. Но это не означает, что SPQ, показанные на рисунке, не имеют отношения к действительности. Реальные значения SPQ можно представить обычным образом, из измерений синусоидальных сигналов с помощью осциллографа. Значения SPQ Ф IU в цепи переменного тока источник-нагрузка зависят от нагрузки. Ниже приведен пример 5 реальных синусоидальных сигналов SPQ и F для случая нагрузки, состоящей из последовательно соединенных активных и реактивных (индуктивных) сопротивлений.

Вопрос 3:
С помощью обычных токоизмерительных клещей и мультиметра был измерен ток нагрузки 10 А, а напряжение на нагрузке составило 225 В. Умножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 А 225В = 2250 Вт.

Отвечать:
Вы получили (рассчитали) суммарную зарядную мощность 2250 ВА. Таким образом, ваш ответ будет действительным только в том случае, если ваша нагрузка является чисто резистивной, поэтому фактически вольт-ампер равен ватту. Для всех остальных видов нагрузки (например, электродвигатель) — нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать сетевой анализатор, например APPA137:

Устройства компенсации реактивной мощности: основные компоненты

Электроустановки параллельно требуемой мощности, расходуют ещё и реактивную, что потребляется при образовании электромагнитных полей. Данный тип мощности не нужен потребителю. Реактивная мощность помимо того, что снижает качество электроэнергии, ещё и провоцирует потерю мощности, перегрев электропроводки. Потому компенсация реактивной мощности требуется для нормальной работы электроприборов.



Компоненты для устройств

Источник мощности:

  • Конденсатор — ставят, когда имеется индуктивная мощность.
  • Реактор — ставят, когда мощность ёмкостная.

Регуляторы – измеряют и поддерживают уровень ФИ на установленном значении. Работа поддерживается без участия человека. Обеспечивает отключение при аварии.

Устройство коммутации, подключает и отключает мощность от источника в требуемом объеме, и зависит от команд с регулятора.

Существуют следующие приборы:

  • Электромагнитный контактор — выдаёт статический уровень компенсации.
  • Тирикон — динамический уровень компенсации.
  • Тиристорный контактор — динамический уровень компенсации.
  • Вакуумный контактор — напряжение более 1кВ
  • Прибор, который может обеспечить выключение всех или часть конденсаторов.

Установка компенсации имеют ряд преимуществ:

  • Уменьшаются потери электроэнергии.
  • Легка в монтаже и работе.
  • Можно подключать в любом месте электросети.
  • Можно компенсировать любую реактивную мощность.
  • Полная окупаемость за год.

Конденсатор решает следующие проблемы:

  • Снижение оплаты за потребляемую реактивную мощность.
  • Снижается активная мощность.
  • Даёт возможность подавать электроэнергию на кабель с малым диаметром.
  • Предотвратить просадку тока по линии электропитания удалённых пользователей.
  • Поможет когда запуск и работоспособность электродвигателя трудна.
  • Продлевает срок работы электроприборов и коммутационного оборудования.

В каких местах требуется

Компенсировать реактивную мощность требуется потребителям, у которых низкий косинус ФИ. Это касается потребителей с большим количеством рабочих двигателей и подъёмников. Это тоже касается электропечей и различных обогревательных приборов.

Для избегания потери в сети на производственных предприятиях, жилых объектах с большим количеством потребителей, установка регулятора активной мощности – обязательна. Это связано с тем, что производственные объекты потребляют доступное количество энергии. Тем самым, компенсация реактивной мощности может уберечь предприятие от штрафных санкций, так как это приводит к снижению качества электроэнергии, за это предусмотрен штраф.

Что такое активная и реактивная мощности

Значения общей активной и общей реактивной мощностей трехфазной цепи равны соответственно суммам активных и реактивных мощностей для каждой из трех фаз A, B и C. Это утверждение иллюстрируют следующие формулы:. Когда нагрузка является симметричной, то есть в условиях когда активные и реактивные мощности каждой из фаз равны между собой, для нахождения общей мощности многофазной цепи достаточно умножить значение фазной мощности на количество задействованных фаз. Полная мощность определяется исходя из полученных значений активной и реактивной ее составляющих:.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Активная, реактивная и полная мощность. Что это такое, на примере наглядной аналогии.

Активная и реактивная мощность


Общая зависимость электрической мощности от электрического тока и напряжения известна давно: это произведение. Помножим ток на напряжение — получим значение этой величины, потребляемой цепью из сети.

Но на деле все может оказаться не так просто. Потому что, просто умножив напряжение на ток, мы получим значение полной мощности. Казалось бы — это то, что нужно! Ведь обычно нас интересует именно полное значение любой величины. Однако на электрическую мощность такое отношение распространять нельзя, так как электроэнергия и мощность, на основании которых изменяются показания нашего квартирного счетчика — не полные, а активные.

Активная мощность — это та мощность, которая потребляется в тот момент, когда в сети в один и тот же момент есть и напряжение, и синхронный с ним электрический ток. На самом деле, в цепях постоянного тока за исключением переходных процессов при включении-выключении так оно и бывает. В итоге полная и активная мощность становятся равны, поскольку ток и напряжение действуют согласованно.

Иное дело — цепи переменного тока. Напряжение в них меняет свое направление пятьдесят раз в секунду, а ток… иногда приотстает, а иногда опережает напряжение.

Причина заключается в противо-ЭДС самоиндукции, сопротивляющейся изменению тока в катушке. Получается, что напряжение к индуктивности уже приложено, а ток еще никак не может возрасти из-за помех со стороны противо-ЭДС. ЭДС противоиндукции вызывает падение напряжения и снижение тока в цепи. То есть, катушка является источником индуктивного сопротивления.

Но оно отличается от активного сопротивления тем, что на нем не выделяется никакого тепла и вообще не потребляется никакой мощности в привычном понимании. И энергия, перенаправляемая туда и обратно как мяч в настольном теннисе, никуда из сети не уходит.

Это реактивная энергия и потребителю в быту за нее не приходится платить энергосбытовой компании. Реактивная энергия , производимая в сети в единицу времени, может считаться реактивной мощностью. Вычисляется она так же, как и активная — произведением реактивной составляющей тока на напряжение. Реактивной же составляющей тока является та, которая не совпадает с напряжением по своей фазе. Это означает, что когда напряжение достигает самого большого своего значения, ток только начинает расти.

А если в цепи расположен конденсатор емкость , то напряжение, напротив, будет отставать от тока на 90 градусов по причине того, что для возникновения падения напряжения конденсатору требуется зарядить свои обкладки.

Точно так же источник и конденсатор в одной цепи будут обмениваться реактивной энергией, которая ни на что не будет тратиться. Реактивная составляющая тока равна его произведению на синус угла сдвига фаз, а активная — произведению на косинус этого угла:. При этом, реактивную мощность, в отличие от активной, нельзя исчислять в ваттах, потому что она неэффективна. Поэтому для реактивной мощности придумали особую единицу измерения — вольт-амперы реактивные ВАРы.

А полная измеряется в вольт-амперах, без уточнения характера нагрузки. Новые статьи — Как устроена и работает светодиодная люстра с дистанционным пультом: опыт ремонта своими руками — Как выбрать лампы освещения для дома — Как прозвонить электрическую цепь тестером, мультиметром.

Активная и реактивная электрическая мощность Теоретическая электротехника. Перейти на форум.


Что такое активная, реактивная и полная мощность — простое объяснение

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой. Что такое реактивная мощность и как с ней бороться. Физика процесса и практика применения установок компенсации реактивной мощности.

В отличии от цепей постоянного тока в сетях переменного тока существует три вида мощности — активная, реактивная и полная.

Что такое активная, реактивная и полная мощность нагрузки стабилизатора?

Содержание: Определение Смысл реактивной нагрузки Треугольник мощностей и косинус Фи Расчёты Ответы на популярные вопросы. Нагрузка электрической цепи определяет, какой ток через неё проходит. Если ток постоянный, то эквивалентом нагрузки в большинстве случаев можно определить резистор определённого сопротивления. Тогда мощность рассчитывают по одной из формул:. Последняя бывает только при переменном токе, например, в цепи синусоидального тока, именно такой есть у вас в розетках. В чем разница между активной и реактивной энергией мы расскажем далее простым языком, чтобы информация стала понятной для начинающих электриков. В электрической цепи с реактивной нагрузки фаза тока и фаза напряжения не совпадают во времени. В зависимости от характера подключенного оборудования напряжение либо опережает ток в индуктивности , либо отстаёт от него в ёмкости. Для описания вопросов используют векторные диаграммы.

Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности

Расчет электрической энергии, используемой бытовым или промышленным электротехническим прибором, производится обычно с учетом полной мощности электрического тока, проходящего через измеряемую электрическую цепь. Полная мощность. По сложившейся практике потребители оплачивают не полезную мощность, которая непосредственно используется в хозяйстве, а полную, которую отпускает предприятие-поставщик. Различают эти показатели по единицам измерения — полная мощность измеряется в вольт-амперах ВА , а полезная — в киловаттах. Активная и реактивная электроэнергия используется всеми запитанными от сети электроприборами.

Термоваккумная обработка увеличивает срок службы конденсатора, исключая возможность внутренней коррозии элементов.

2.4. Активная, реактивная и полная мощности. Баланс мощностей. Реактивная и активная 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.

Активная и реактивная электрическая мощность

Передача энергии w по электрической цепи например, по линии электропередачи , рассеяние энергии, то есть переход электромагнитной энергии в тепловую, а также и другие виды преобразования энергии характеризуются интенсивностью, с которой протекает процесс, то есть тем, сколько энергии передается по линии в единицу времени, сколько энергии рассеивается в единицу времени. Интенсивность передачи или преобразования энергии называется мощностью р. Сказанному соответствует математическое определение:. Приняв начальную фазу напряжения за нуль, а сдвиг фаз между напряжением и током за , получим:. Итак, мгновенная мощность имеет постоянную составляющую и гармоническую составляющую, угловая частота которой в 2 раза больше угловой частоты напряжения и тока. Когда мгновенная мощность отрицательна, а это имеет место см.

Эти показатели называются активная и реактивная энергия. Полная мощность представляет собой сумму этих двух показателей.

Давайте же разберемся в данном явлении. Теоретические основы электротехники. Понятие активной мощности можно объяснить, используя следующую аналогию. Рассмотрим тачку, показанную на рисунке.

Электрика и электрооборудование, электротехника и электроника — информация! Активная и реактивная мощность — потребители электрической энергии на то и потребители, чтобы эту энергию потреблять. Потребителя интересует та энергия, потребление которой идет ему на пользу, эту энергию можно назвать полезной, но в электротехнике ее принято называть активной. Это энергия, которая идет на нагрев помещений, готовку пищи, выработку холода, и превращаемая в механическую энергию работа электродрелей, перфораторов, электронасосов и пр. Кроме активной электроэнергии существует еще и реактивная. Это та часть полной энергии, которая не расходуется на полезную работу.

Ваттметры активной и реактивной мощности — на стороне низшего и среднего напряжения повышающих трансформаторов электростанций кроме работающих в блоке с генератором и трансформаторов подстанций кВ и выше; на трансформаторах собственных нужд электростанций напряжением выше 1 кВ и на трансформаторах подстанций напряжением менее кВ устанавливаются ваттметры активной мощности. Методом сличения поверяются амперметры, вольтметры, ваттметры активной и реактивной мощности , фазометры и частотомеры.

Общая зависимость электрической мощности от электрического тока и напряжения известна давно: это произведение. Помножим ток на напряжение — получим значение этой величины, потребляемой цепью из сети. Но на деле все может оказаться не так просто. Потому что, просто умножив напряжение на ток, мы получим значение полной мощности. Казалось бы — это то, что нужно!

Активная и реактивная мощность Правила форума. Услышал на лекции и прочитал в книге что электро двигатель работающий в качестве генератора да и двигателя забирает из сети реактивную мощность, а отдаёт в неё активную а когда работает двигателем активную даёт на вал в виде «мех вращений». Посмотрев несколько видео про это явление также узнал что реактивная мощность это вредное явление и что с ним борются!


Реактивная мощность | Домашний электрик

Электрическая мощность — это сейчас для нас все. Мы живем на электричестве, мы его пьем, едим, им греемся, на нем ездим. Через него смотрим на целый мир, им общаемся, и уж как-то им начинаем и думать. Но мощность электрическая имеет некоторое лукавое измерение, с помощью которого способна от нас утекать.

Мощность бывает активная, а бывает полная. Спрашивается, полная чем? А вот, мол, тем, что нам служит на пользу, что делает нам полезную работу, но и… оказывается, это еще не все. Еще есть вторая составляющая, которая получается этаким довеском, и она просто сжигает энергию. Греет то что не надо, а нам от этого ни жарко, ни холодно.

Такая мощность называется реактивной. Но виноваты, как это ни странно, мы сами. Вернее, наша система выработки, передачи и потребления электроэнергии.

Мощность активная, реактивная и полная

Мы пользуемся электричеством с помощью сетей переменного тока. Напряжение у нас в сетях каждую секунду колеблется 50 раз от минимального значения до максимального. Это так получилось. Когда изобретали электрический генератор, который механическое движение преобразует в электричество, то оказалось, что perpetuum mobile, или, переведя с латинского, вечное движение, легче всего устроить по кругу. Изобрели когда-то колесо, и с тех пор знаем, что если его подвесить на оси, то можно вращать долго-долго, а оно будет оставаться все на том же месте — на оси.

Почему у нас в сети напряжение переменное

И электрический генератор имеет ось и нечто, на ней вращающееся. А в результате и получается электрическое напряжение. Только генератор состоит из двух частей: вращающейся, ротора, и неподвижной, статора. И обе они участвуют в выработке электроэнергии. А когда одна часть крутится около другой, то неизбежно точки поверхности вращающейся части то приближаются к точкам поверхности неподвижной, то от них отдаляются. И это совместное их положение с неизбежностью описывается только одной математической функцией — синусоидой. Синусоида есть проекция вращения по кругу на одну из геометрических осей. Но осей таких можно построить много. Обычно наши координаты друг другу перпендикулярны. И тогда при вращении по кругу некоторой точки на одной оси проекцией вращения будет синусоида, а по другой — косинусоида, или та же синусоида, только смещенная относительно первой на четверть поворота, или на 90°.

Вот нечто такое и представляет собой напряжение, которое доводит до нашей квартиры электрическая сеть.

Синусоида

угол поворота здесь разбит не на 360 градусов,
а на 24 деления. То есть одно деление соответствует 15°
6 делений = 90°

Итак, напряжение в нашей сети синусоидальное с частотой 50 герц и амплитудой 220 вольт, потому что удобнее было делать генераторы, которые вырабатывают напряжение именно переменное.

Выгода от переменного напряжения — выгода системы

А чтобы сделать напряжение постоянным, надо специально его выпрямить. И это можно делать либо прямо в генераторе (специально сконструированном — тогда он станет генератором постоянного тока), либо когда-нибудь потом. Вот это «когда-нибудь» и получилось снова очень кстати, потому что переменное напряжение можно преобразовывать трансформатором — повышать или понижать. Это оказалось вторым удобством переменного напряжения. А повысив его трансформаторами до напряжений буквально ЗАПРЕДЕЛЬНЫХ (полмиллиона вольт и больше), можно передавать на гигантские расстояния по проводам без гигантских при этом потерь. И это тоже пришлось вполне кстати в нашей большой стране.

Вот, доведя, все-таки, напряжение до нашей квартиры, понизив его до хоть сколько-то мыслимой (хотя все еще и опасной) величины в 220 вольт, преобразовать его в постоянное опять забыли. Да и зачем? Лампочки горят, холодильник работает, телевизор показывает. Хотя в телевизоре этих постоянных/переменных напряжений… но, не будем тут еще и об этом.

Убытки от переменного напряжения

И вот мы пользуемся сетью переменного напряжения.

А в ней присутствует «плата за забывчивость» — реактивное сопротивление наших потребляющих сетей и их реактивная мощность. Реактивное сопротивление — это сопротивление переменному току. И мощность, которая просто-напросто уходит мимо наших потребляющих электроприборов.

Ток, идя по проводам, создает вокруг них электрическое поле. Электростатическое поле притягивает к себе заряды со всего, что источник поля, то есть ток, окружает. А изменение тока создает еще и поле электромагнитное, которое начинает бесконтактно наводить во всех проводниках вокруг электрические токи. Так, наша токовая синусоида, как только мы что-то у себя включаем, есть не просто ток, а непрерывное его изменение. Проводников вокруг хватает, начиная от металлических корпусов тех же электроприборов, металлических труб водоснабжения, отопления, канализации и кончая прутами арматуры в железобетонных стенах и перекрытиях. Вот во всем этом и наводится электричество. Даже вода в бачке унитаза, и та участвует во всеобщем веселье — в ней тоже индуцируются токи наводки. Такое электричество нам совсем не нужно, мы его «не заказывали». Но оно эти проводники пытается разогреть, а значит, уносит из нашей квартирной сети электроэнергию.

Получается, наша пространственная система прохождения тока у нас в квартире работает как большой трансформатор, и уходящая «в стены» энергия как раз и характеризуется реактивной частью этой мощности (индуктивная составляющая). А еще «мегасеть» работает и как большой конденсатор — вспомним электростатическую составляющую, — при этом статические заряды, наводимые во всем окружающем, заставляют заряды нашей электрической сети (а ток — это движение зарядов) реагировать на наведенные заряды вокруг — паразитную емкость. Это уже емкостная составляющая. «Конструкция» этой самой, охватившей нас со всех сторон паразитной невидимой сети просто неописуема. Мы же сами в ней участвуем — в наших телах и заряды накапливаются, и токи наводятся. Следовательно, вся эта паразитная реактивная нагрузка, ее сопротивление, мощность не могут поддаваться никакому расчету. Но вот мощность измеряется. А именно, как соотношение полезной мощности и полной.

Рассчитать или измерить мощность: полную, активную и реактивную

Чтобы охарактеризовать соотношение мощностей в сети нашего переменного тока, рисуют треугольник.

Треугольник мощностей в цепи переменного тока

S – полная мощность, расходуемая нашей сетью,
P – активная мощность, она же полезная активная нагрузка,
Q – мощность реактивная.

Мощность полную можно замерить ваттметром, а активная мощность получается расчетом нашей сети, в которой мы учитываем только полезные для нас нагрузки. Естественно, сопротивлением проводов мы пренебрегаем, считая их малыми относительно полезных сопротивлений электроприборов.

Полная мощность

S = U x I = Ua x If

А вот мощность паразитную, реактивную можно получить из данного треугольника по теореме Пифагора.

Q (реактивная мощность) тем больше, чем больше угол j в треугольнике мощностей

То есть, чем «тупее» этот острый угол, тем хуже у нас работает внутренняя квартирная потребляющая сеть — много энергии уходит в потери.

Что такое активная, реактивная и полная мощности

Угол j  можно еще назвать углом фазового сдвига между током и напряжением в нашей сети. Ток является результатом приложения к нашей сети исходного напряжения в 220 вольт частотой в 50 герц. Когда нагрузка активна, то фаза тока совпадает с фазой напряжения в ней. А реактивные нагрузки эту фазу сдвигают на этот угол.

Диаграмма тока и напряжения в сети переменного тока

Собственно говоря, угол и характеризует степень эффективности нашего потребления энергии. И надо стараться его уменьшить. Тогда S будет приближаться к P.

Только удобнее оперировать не с углом, а с косинусом угла. Это как раз и есть соотношение двух мощностей:

Формула

Косинус угла приближается к единице, когда угол приближается к нулю. То есть, чем острее угол j, тем лучше, эффективнее работает электрическая потребляющая сеть. На практике, если добиться величины косинуса фи (а его можно выразить в процентах) порядка 70–90%, то это уже считается неплохо.

Часто используется другое отношение, связывающее активную мощность и реактивную:

Еще формула

Из диаграммы тока и напряжения можно найти выражения для мощностей: активной, реактивной и полной.

Диаграммы тока

Если более привычная нам активная мощность измеряется в ваттах, то полная мощность измеряется в вольт-амперах (вар). Ватт из вара можно посчитать умножением на косинус фи.

Что такое реактивная мощность

Реактивная мощность бывает индуктивная и емкостная. Они ведут себя в электрической цепи по-разному. На постоянном токе индуктивность — это просто кусок провода, имеющий какое-то очень малое сопротивление. А конденсатор на постоянном напряжении — просто разрыв в цепи.

И когда мы их включаем в цепь, подводим к ним напряжение, во время переходного процесса они ведут себя тоже прямо противоположно. Конденсатор заряжается, при этом возникающий ток сначала большой, потом, по мере зарядки, маленький, уменьшающийся до нуля.

В индуктивности, катушке с проводом, возникающее магнитное поле после включения в самом начале сильно препятствует прохождению тока, и он сначала маленький, потом увеличивается до своего стационарного значения, определяемого активными элементами схемы.

Конденсаторы, таким образом, способствуют изменению тока в цепи, а индуктивности препятствуют изменению тока.

Индуктивная и емкостная составляющие сопротивления сети

Таким образом, реактивные элементы имеют свои разновидности сопротивления — емкостное и индуктивное. С полным сопротивлением, включающим активную и реактивную составляющие, это связывается следующей формулой:

Z = R + jX

Z – полное сопротивление,

R – активное сопротивление,

X – реактивное сопротивление.

В свою очередь, реактивное сопротивление состоит из двух частей:

X = XL — XC

XL – индуктивной и XC – емкостной.

Отсюда мы видим, что вклад в реактивную составляющую у них разный.

Все, что в сети индуктивно, увеличивает реактивное сопротивление сети, все, что в сети имеет емкостной характер, уменьшает реактивное сопротивление.

На этом и строится возможность уменьшения паразитного, реактивного сопротивления.

Электроприборы, влияющие на качество потребления

Если бы все приборы у нас в сети были, как лампочки, то есть являлись чисто активной нагрузкой, проблем бы не было. Была бы активная потребляющая сеть, одна сплошная активная нагрузка, и, как говорится, в чистом поле — вокруг ничего, то все легко бы подсчитывалось по законам Ома и Кирхгофа, и было справедливо — сколько потребил, за столько и заплатил. Но вот имея и вокруг себя загадочную токопроводящую «инфраструктуру», и в самой сети множество неучтенных емкостей и индуктивностей, мы и получаем, кроме полезной нам, еще и реактивную, ненужную нам нагрузку.

Как от нее избавиться? Когда электрическая потребляющая сеть уже создана, то можно проводить мероприятия по уменьшению реактивной составляющей. Компенсация и строится на «антагонизме» индуктивностей и емкостей.

То есть, в сложившейся сети следует измерить ее составляющие, а потом придумать компенсацию.

Особенно хороший эффект от таких мероприятий достигается в больших потребляющих сетях. Например, на уровне заводского цеха, имеющего большое количество постоянно работающего оборудования. 

Для компенсации реактивной составляющей используются специальные компенсаторы реактивной мощности (КРМ), содержащие в своей конструкции конденсаторы, меняющие суммарный сдвиг фаз в сети в лучшую сторону.

Компенсатор реактивной мощности Еще один КРМ Один из видов КРМ Есть и такие КРМ

Еще приветствуется использование в сетях синхронных двигателей переменного тока, так как они способны компенсировать реактивную мощность. Принцип простой: в сети они способны работать в режиме двигателя, а когда при сдвиге фаз наблюдается «завал» электроэнергии (других слов язык уже не находит), они способны компенсировать это, «подрабатывая» в сети в режиме генератора.

Похожие статьи:

Электроэнергия | Центр энергоэффективности Министерства образования и науки РФ

Установка частотного регулируемого привода для насосов систем ГВС

 

Применение регулируемого электропривода обеспечивает энергосбережение и позволяет получать новые качества систем и объектов. Значительная экономия электроэнергии обеспечивается за счет регулирования какого-либо технологического параметра. Если это транспортер или конвейер, то можно регулировать скорость его движения. Если это насос или вентилятор – можно поддерживать давление или регулировать производительность. Если это станок, то можно плавно регулировать скорость подачи или главного движения.

Особый экономический эффект от использования преобразователей частоты дает применение частотного регулирования на объектах, обеспечивающих транспортировку жидкостей. До сих пор самым распространённым способом регулирования производительности таких объектов является использование задвижек или регулирующих клапанов, но сегодня доступным становится частотное регулирование асинхронного двигателя, приводящего в движение, например, рабочее колесо насосного агрегата или вентилятора.

 

Компенсация реактивной мощности

 

Физика процесса и практика применения 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 потребления электрической энергии в единицу времени.

Чем больше мощность, тем большую работу может совершить электроустановка в единицу времени. Измеряется мощность в ваттах (произведение Вольт х Ампер). Мгновенная мощность – это произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-то участке электрической цепи.

 

Физика процесса

 

В цепях постоянного тока значение мгновенной и средней мощности за какой-то промежуток времени совпадают, а понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока так происходит только в том случае, если нагрузка чисто активная. Это, например, электронагреватель или лампа накаливания. При такой нагрузке в цепи переменного тока фаза напряжения и фаза тока совпадают и вся мощность передается в нагрузку.

Если нагрузка индуктивная (трансформаторы, электродвигатели), то ток отстает по фазе от напряжения, если нагрузка емкостная (различные электронные устройства), то ток по фазе опережает напряжение. Поскольку ток и напряжение не совпадают по фазе (реактивная нагрузка), то в нагрузку (потребителю) передается только часть мощности (полной мощности), которая могла бы быть передана в нагрузку, если бы сдвиг фаз был равен нулю (активная нагрузка).

 

Активная и реактивная мощности

 

Часть полной мощности, которую удалось передать в нагрузку за период переменного тока, называется активной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на косинус угла сдвига фаз между ними (cos φ ).

Мощность, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на синус угла сдвига фаз между ними (sin φ).

Таким образом, реактивная мощность является величиной характеризующей нагрузку. Она измеряется в вольт амперах реактивных (вар, var). На практике чаще встречается понятие косинус фи, как величины характеризующей качество электроустановке с точки зрения экономии электроэнергии. Действительно, чем выше cos φ , тем больше энергии, подаваемой от источника, попадает в нагрузку. Значит можно использовать менее мощный источник и меньше энергии пропадает зря.

Способы компенсации реактивной мощности

Из сказанного выше вытекает, если нагрузка индуктивная, то следует компенсировать ее с помощью емкостей (конденсаторов) и наоборот емкостную нагрузку компенсируют с помощью индуктивностей (дросселей и реакторов). Это помогает увеличить косинус фи (cos φ) до приемлемых значений 0.7-0.9. Этот процесс называется компенсацией реактивной мощности.

Экономический эффект от компенсации реактивной мощности

Экономический эффект от внедрения установок компенсации реактивной мощности может быть очень большим. По статистике он составляет от 12 до 50% от оплаты электроэнергии в различных регионах России. Установка компенсации реактивной мощности окупается не более чем за год.

Выводы

Итак, установки по компенсации реактивной мощности приносят ощутимые финансовые выгоды. Они также позволяют дольше сохранять оборудование в рабочем состоянии.

Вот несколько причин, по которым это происходит.

  • Уменьшение нагрузки на силовые трансформаторы, увеличение в связи с этим срока их службы.
  • Уменьшение нагрузки на провода и кабели, возможность использования кабелей меньшего сечения.
  • Улучшение качества электроэнергии у электроприемников.
  • Ликвидация возможности штрафов за снижение cos φ.
  • Уменьшение уровня высших гармоник в сети.
  • Снижение уровня потребления электроэнергии.

 

Разница между активной и реактивной мощностью (с таблицей) – Задайте вопрос о разнице

В физике мощность является очень важным понятием для учащихся. Мощность является результатом напряжения и тока. Эта концепция одинаково важна во всех отраслях машиностроения, начиная от машиностроения и заканчивая электроникой.

Активная и реактивная мощность

Основное различие между активной и реактивной мощностью заключается в том, что в случае активной мощности мощность используется в цепи, а реактивная мощность является мнимой и предполагается, что она используется в цепь для вспомогательных целей.Активная мощность однонаправленная, а реактивная мощность двунаправленная.

Активная мощность — это мощность, используемая в цепи. Активная мощность существует как в цепях переменного, так и постоянного тока. Эта мощность существует, когда ток совпадает по фазе с напряжением. Эта сила видна и может быть измерена, поэтому она называется реальной силой.

Реактивная мощность – это мощность, которая проходит от источника выброса к нагрузке и обратно от нагрузки к выходной мощности.Реактивная мощность – это мнимая мощность в цепи. Эта сила воображаема, поскольку неизвестно, течет ли она. Эта мощность течет за счет реактивных компонентов в цепи.

Сравнение таблицы между активной и реактивной мощностью

Параметры сравнения активная мощность Реактивная мощность
Определение Это мощность, которая движется из источника выход навстречу грузу. Это мощность, которая проходит от источника эмерджентности к нагрузке и возвращается обратно к источнику.
Направление Однонаправленный, то есть движется в одном направлении. Двунаправленный, то есть движется в обоих направлениях.
Цепи, используемые в Используется в цепях переменного и постоянного тока. Используется только в цепях SC.
Использование Используется для преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Не преобразует, а создает электрический поток в цепи.
Примеры Активная мощность используется в тостерах, обогревателях, кофемашинах и т. д. Реактивная мощность используется в холодильниках, кондиционерах и т. д.

Что такое активная мощность?

В электротехнике и электронике активная мощность является очень важным понятием для базовых знаний. Активная мощность   — это мощность, используемая в цепи.Активная мощность существует как в цепях переменного, так и постоянного тока. Эта мощность существует, когда ток совпадает по фазе с напряжением. Эта сила видна и может быть измерена, поэтому она называется реальной силой.

Когда используется термин «мощность», он относится только к активной мощности. Единица активной мощности такая же, как и у мощности, то есть «Ватт». В практической области электроэнергетики используются киловатты (кВт) и мегаватты (мВт). Активная мощность измеряется во всех цепях, чтобы понять рассеиваемую мощность в цепи.

Используемая активная мощность обозначается символом «P». Формула для активной мощности: P=V I cos ø, «ø» — это угол между фазой между током и напряжением. Активная мощность видна, когда ток находится в фазе с напряжением, то есть ø составляет 0 градусов или 180 градусов. Активная мощность используется для преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Например, электрическая энергия в яркость, как в лампочке, или электрическая энергия в свет и т. д. Некоторые устройства, которые работают по этому принципу, — это тостер, обогреватель, кофемашина и т. д.

Что такое реактивная мощность?

В концепции мощности реактивная мощность — это мощность, которая невидима, но существует вместе с реальной мощностью. Реактивная мощность – это мощность, которая проходит от источника выброса к нагрузке и обратно от нагрузки к возникающей мощности. Реактивная мощность – это мнимая мощность в цепи. Эта сила воображаема, поскольку неизвестно, течет ли она. Эта мощность течет за счет реактивных компонентов в цепи.

Реактивная мощность – это результирующая мощность в случае цепи переменного тока, когда ток не совпадает по фазе с напряжением.В основном это наблюдается, когда ток не совпадает по фазе с напряжением на 90 градусов. Эта реактивная мощность является двунаправленной. То есть она течет от возникающего источника к нагрузке, а нагрузка — к источнику появления. Реактивная мощность — это форма мощности, но единица этой мощности не выражается в ваттах. В основном это выражается в «var» в системах питания переменного тока.

Реактивная мощность выражается как Q. Формула реактивной мощности: Q= V I sin ø. Здесь «ø» — фазовый угол между током и напряжением, обычно равный 90 градусам.

Основные различия между активной и реактивной мощностью
  1. Активная мощность — это мощность, которая передается от источника возникновения к нагрузке, в отличие от реактивной мощности, которая передается от источника возникновения к нагрузке и возвращается обратно к источнику. Это мощность, которая движется от источника эмерджентности к нагрузке и возвращается обратно к источнику.
  2. Активная мощность является однонаправленной, то есть движется в одном направлении.С другой стороны, реактивная мощность является двунаправленной, то есть движется в обоих направлениях.
  3. Активная мощность используется как в цепях переменного, так и постоянного тока, тогда как реактивная мощность используется только в цепях переменного тока.
  4. Активная мощность используется для преобразования электрической энергии в другие формы энергии по сравнению с той, что реактивная мощность не преобразует, а создает электрический поток в цепи.
  5. Активная мощность используется в тостерах, нагревателях, кофемашинах и т. д., с другой стороны, реактивная мощность используется в холодильниках, кондиционерах и т. д.

Заключение 

В цепях переменного тока и в цепях постоянного тока существует три типа мощности. Это активная мощность, полная мощность и реактивная мощность. Активная мощность и реактивная мощность описаны выше. Вкратце кажущаяся мощность представляет собой результирующую мощность активной и реактивной мощности.

Некоторые из этих типов сил могут быть измерены, но не описаны логически. Таким образом, активная мощность рассматривается как реальная мощность или мощность. Символы, формулы и определение активной и реактивной мощности описываются, чтобы развеять сомнения относительно этих типов мощности в области физики и техники .

Ссылки
  1. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/57998/
  2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/317674/
  3. 901 Active & 901Active Полная мощность | Самое простое объяснение

    Знание активной, реактивной и полной мощности является обязательным для инженера-электрика. Но в большинстве случаев мы приходим к путанице во всех этих силах. И, следовательно, если вы хотите получить кристально ясное объяснение активной, реактивной и полной мощности, я бы порекомендовал вам посмотреть это руководство.

    В этом уроке мы узнаем о
    1. Мгновенная мощность
    2. Активная мощность
    3. Реактивная мощность
    4. Различие между активной и реактивной мощностью
    5. Полная мощность
    6. Коэффициент мощности

    В конце статьи ты дочитай до конца. Прежде чем мы начнем с объяснения, обратите внимание, что понятие активной, реактивной и полной мощности применимо только для систем переменного тока .Понятие активной, реактивной и полной мощности не применимо для систем постоянного тока.
    Чтобы понять, что такое активная, реактивная и полная мощность, мы сначала должны узнать, что такое мгновенная мощность.


    Мгновенная мощность

    Чтобы понять мгновенную мощность, рассмотрим следующий пример. Резистивная нагрузка подключена к сети переменного тока 230 В.

    Допустим, я хочу рассчитать мощность в момент «t», и для этого мне нужно умножить напряжение и ток в момент «t».Это даст нам мощность в конкретный момент «t». Эта мощность называется мгновенной мощностью . Почему мгновенно? Потому что мы измерили его в конкретный момент.

    Эта мгновенная мощность может быть положительной или отрицательной. Теперь вы можете спросить, что такое положительная сила или отрицательная сила? Итак, давайте разберемся с концепцией положительной силы и отрицательной силы.

    Положительная мощность

    Мощность называется положительной мощностью, когда она течет от источника к нагрузке.В приведенном выше примере мощность является положительной, если она поступает от источника переменного тока 230 В к нагрузке.

    Отрицательная сила

    Когда сила течет от господина к источнику, эта сила называется отрицательной силой. В приведенном выше примере мощность отрицательна, если она поступает от нагрузки к источнику переменного тока 230 В.

    Теперь возникает вопрос, как мощность может передаваться от нагрузки к источнику? И в каком случае это происходит? Мы увидим об этом через несколько минут.

    Перейти к содержимому


    Активная мощность (П)

    Чтобы понять активную мощность, снова рассмотрим схему, показанную ниже.В приведенной ниже схеме мы подключили источник переменного тока 230 В к чисто резистивной нагрузке.

    Как известно, в чисто резистивной цепи напряжение и ток совпадают по фазе. В фазе означает,

    • напряжение и ток достигают своего положительного пика одновременно
    • они становятся равными нулю одновременно
    • Также они одновременно достигают своего отрицательного пика.

    Если вы нарисуете кривую напряжения и тока резистивной цепи, она будет выглядеть так.

    Чтобы вычислить мощность в этой цепи, вы можете перемножить напряжение и ток в любой момент, и вы обнаружите, что результирующая мощность является только положительной мощностью.

    А такая мощность, которая всегда остается положительной, называется активной мощностью.

    Свойства активной мощности

    1. Всегда положительный
    2. Не меняет своего направления
    3. Поток мощности всегда от источника к нагрузке
    4. Обозначается буквой «P» и измеряется в Вт

    3 Перейти к содержанию


    Реактивная мощность (Ом)

    Чтобы понять, что такое реактивная мощность, в нашем примере мы заменим резистивную нагрузку чисто емкостной нагрузкой, как показано на рисунке ниже.

    Если вы нарисуете форму вида напряжения и тока для этой схемы, она будет выглядеть так.

    Как видите, ток опережает напряжение. Или просто ток опережает напряжение. Это указывает на то, что напряжение и ток в этой цепи не совпадают по фазе. Вне фазы означает,

    • Напряжение и ток не достигают своего положительного пика одновременно
    • Они не становятся равными нулю одновременно
    • И они также не достигают своего отрицательного пика одновременно.

    Итак, если вы рассчитаете мощность в момент времени, показанный на рисунке ниже, вы получите положительную мощность, потому что и напряжение, и ток положительны.

    Если вы посчитаете мощность в указанный ниже момент времени, вы получите отрицательную мощность, потому что напряжение положительное, а ток отрицательный. А отрицательное умножить на положительное Отрицательное .

    На что указывает эта отрицательная сила? Это говорит нам о том, что мощность течет от нагрузки к источнику.
    Если продолжить расчет мощности в цепи, форма волны сохранится.

    Эта сила движется вперед и назад, как маятник, не совершая никакой полезной работы в системе. И этот тип мощности называется реактивной мощностью.

    Конденсатор, индуктор и любое нелинейное устройство могут подавать/поглощать реактивную мощность в систему.

    Почему мощность течет от нагрузки к источнику?

    Когда питание положительное, конденсатор заряжается или накапливает в нем энергию.Когда мощность становится отрицательной, конденсатор разряжается или высвобождает накопленную энергию. И это причина, по которой мощность течет от нагрузки к источнику.

    Свойства реактивной мощности

    1. Эта сила может быть как положительной, так и отрицательной.
    2. Это только представляет силу, которая движется вперед и назад, не совершая никакой полезной работы.
    3. Обозначается буквой «Q» и измеряется в вар (реактивный вольт-ампер).
    4. Конденсатор, катушка индуктивности и любое устройство без футеровки может подавать/поглощать реактивную мощность в систему

    Различие между активной и реактивной мощностью

    1. Мы не можем преобразовать активную мощность в реактивную, а реактивную мощность в активную.
    2. Активная мощность является отдельной величиной, а реактивная мощность является отдельной величиной.
    3. Обе мощности создают нагрузку на линию передачи.
    4. Активная мощность производит тепло, механическую энергию, свет и т. д.
    5. Реактивная мощность представляет собой только мощность, которая колеблется вперед и назад.

    Вы также можете посмотреть подробное руководство «Разница между активной и реактивной мощностью».

    Перейти к содержимому.


    Полная мощность (S)

    В системе у вас будут все типы нагрузок одновременно.У вас может быть резистивная нагрузка, у вас также может быть индуктивная нагрузка или емкостная нагрузка, или, может быть, комбинация всех типов нагрузок. Рассмотрим приведенный ниже пример, в котором у нас есть резистивная и индуктивная нагрузки, подключенные к одному и тому же источнику.

    Резистивная нагрузка потребляет активную мощность, а индуктивная нагрузка потребляет реактивную мощность. Теперь мы не можем сказать, что схема потребляет активную мощность или реактивную мощность, потому что она потребляет обе мощности. И, следовательно, нам нужно другое название для комбинации активной и реактивной мощности.Итак, этот тип комбинации обеих сил называется кажущейся мощностью.

    Комбинация активной мощности и реактивной мощности называется полной мощностью .

    Мы можем рассчитать полную мощность,

    Полная мощность обозначается буквой « S » и измеряется в ВА/кВА/МВА. Трансформаторы рассчитаны на ВА/кВА/МВА.

    Перейти к содержимому.


    Коэффициент мощности

    Коэффициент мощности очень тесно связан с активной, реактивной и полной мощностью, поэтому я привожу его здесь.Если вы хотите узнать подробнее о коэффициенте мощности, у меня есть отдельный плейлист, который вы можете посмотреть здесь.

    Если вы попросите любого инженера-электрика определить коэффициент мощности, он/она скажет: «коэффициент мощности — это угол между напряжением и током». Это может быть правильным определением, но это неправильный способ определения коэффициента мощности.
    Правильное определение коэффициента мощности,

    «Отношение активной мощности к полной мощности называется коэффициентом мощности».

    Когда, как говорят, коэффициент мощности системы равен 0.8, что это значит? Это просто означает, что при 100 % мощности 80 % приходится на активную мощность, а 20 % — на реактивную мощность.

    Коэффициент мощности говорит о том, сколько активной мощности потребляет система/оборудование.

    Перейти к содержимому.

    Управление активной и реактивной мощностью распределенных систем генерации, подключенных к сети

  4. Фарханги, Х.: Путь интеллектуальной сети. Журнал IEEE Power and Energy 8(1), 18–28 (2010)

    MathSciNet перекрестная ссылка Google ученый

  5. Венкатараманан, Г., Marnay, C.: Большая роль микросетей. Журнал IEEE Power and Energy 6(3), 78–82 (2008 г.)

    CrossRef Google ученый

  6. Кропоски Б., Лассетер Р., Исе Т., Морозуми С., Папатлианассиу С., Хациаргириу Н.: Обеспечение работы микросетей. Журнал IEEE Power and Energy 6(3), 40–53 (2008 г.)

    CrossRef Google ученый

  7. Мохан, Н., Унделанд, Т., Роббинс, В.П.: Силовая электроника: преобразователи, приложения и дизайн. Уайли, Чичестер (1995)

    Google ученый

  8. Бозе, Б.К.: Современная силовая электроника и приводы переменного тока. Prentice Hall PTR, Englewood Cliffs (2001)

    Google ученый

  9. Казмерковски, М.П., ​​Кришнан, Р., Блобьерг, Ф.: Управление в силовой электронике. Эльзевир, Амстердам (2002)

    Google ученый

  10. Карраско, Дж.М., Франкело, Л.Г., Беласевич, Дж.Т., Гальван, Э., Гисадо, Р.Ч.П., Пратс, М.А.М., Леон, Дж.И., Морено-Альфонсо, Н.: Силовые электронные системы для интеграции в сеть возобновляемых источников энергии: Обзор . IEEE Transactions on Industrial Electronics 53(4), 1002–1016 (2006)

    CrossRef Google ученый

  11. Малезани, Л., Томасин, П.: Pwm методы управления током преобразователей источника напряжения — обзор. В: Международная конференция по промышленной электронике, управлению и контрольно-измерительным приборам.Труды IECON 1993 г., ноябрь 1993 г., том. 2, стр. 670–675 (1993)

    Google ученый

  12. Казмерковски, М.П., ​​Малезани, Л.: Методы управления током для трехфазных ШИМ-преобразователей: обзор. IEEE Transactions on Industrial Electronics 45(5), 691–703 (1998)

    CrossRef Google ученый

  13. Хольц, Дж.: Широтно-импульсная модуляция для электронного преобразования энергии.Труды IEEE 82(8), 1194–1214 (1994)

    CrossRef Google ученый

  14. Сонг, Х.-С., Нам, К.: Схема управления двойным током для ШИМ-преобразователя в условиях несбалансированного входного напряжения. IEEE Transactions on Industrial Electronics 46(5), 953–959 (1999)

    CrossRef Google ученый

  15. Hu, J., He, Y.: Моделирование и управление подключенными к сети преобразователями напряжения в общих несимметричных условиях работы.IEEE Transactions on Energy Conversion 23(3), 903–913 (2008)

    CrossRef Google ученый

  16. Ногучи Т., Томики Х., Кондо С., Такахаши И.: Прямое управление мощностью ШИМ-преобразователя без датчиков напряжения источника питания. IEEE Transactions on Industry Applications 34(3), 473–479 (1998)

    CrossRef Google ученый

  17. Родригес, Дж., Понт, Дж., Сильва, К.А., Корреа П., Лезана П., Кортес П., Амманн У.: Упреждающее управление током инвертора источника напряжения. IEEE Transactions on Industrial Electronics 54(1), 495–503 (2007)

    CrossRef Google ученый

  18. Акаги Х., Канадзава Ю., Набаэ А.: Обобщенная теория мгновенной реактивной мощности в трехфазных цепях. В: Международная конференция по силовой электронике, стр. 1375–1386 (1983)

    . Google ученый

  19. Акаги, Х., Ватанабэ, Э., Аредес, М.: Теория мгновенной мощности и приложения к регулированию мощности. Wiley, Чичестер (2007)

    CrossRef Google ученый

  20. Кларк Э.: Анализ цепей переменного тока. Джон Уайли и сыновья, Чичестер (1941)

    Google ученый

  21. Парк, Р.Х.: Теория двух реакций синхронных машин. Транзакции AIEE 48, 716–730 (1929)

    Google ученый

  22. Харнефорс, Л., Nee, H.-P.: Управление током машин переменного тока на основе модели с использованием метода внутреннего управления моделью. IEEE Transactions on Industry Applications 34(1), 133–141 (1998)

    CrossRef Google ученый

  23. Чанг, С.-К.: Система слежения за фазой для трехфазных инверторов сетевого интерфейса. IEEE Transactions on Power Electronics 15, 431–438 (2000)

    CrossRef Google ученый

  24. Бергас, Й.: Контроль двигателя d’inducció с учетом пределов преобразователя и двигателя. Кандидатская диссертация, Технический университет Каталонии, UPC (2000)

    Google ученый

  25. Управление реактивной мощностью и контроль напряжения во избежание отключения электроэнергии

    Что такое реактивная мощность?

    В энергосистеме переменного тока (AC) мощность состоит из двух компонентов: активной мощности и реактивной мощности. Полезная работа выполняется за счет активной мощности, а реактивная мощность улучшает стабильность напряжения и предотвращает падение напряжения.Феномен реактивной мощности можно объяснить с помощью приведенного ниже «треугольника мощности».

    Предположим, что кажущаяся мощность S, передаваемая фидером мощности, имеет разность фаз Ф между осциллограммами напряжения и тока. Если ее разложить на две взаимно перпендикулярные составляющие, то ее горизонтальная составляющая вдоль основания треугольника мощностей называется активной мощностью P (=S CosФ), а ее вертикальная составляющая вдоль перпендикуляра называется реактивной мощностью Q (=SinФ). Где, Ф = загар-| (В/П).

    Следующее соотношение можно показать с помощью «треугольника власти».

    S = P + j Q = √ (P 2 + Q 2 ) X e

    Обычно сеть энергосистемы имеет широкий набор активных и реактивных нагрузок. Поэтому ее суммарный коэффициент мощности варьируется от отстающего до опережающего через единицу. Таким образом, выработка и потребление активной и реактивной составляющих полной мощности зависят от характера нагрузки.

    Индуктивная нагрузка потребляет реактивную мощность, а емкостная нагрузка генерирует ее с их отстающим и опережающим коэффициентами мощности соответственно.

    Количество реактивной мощности зависит от фазового сдвига между волнами напряжения и тока. Резистивная нагрузка потребляет только активную мощность при коэффициенте мощности, равном единице.

    Сценарий активной и реактивной мощности при чистой резистивной, индуктивной и емкостной нагрузке представлен в таблице 1.

    Физическая аналогия реактивной мощности

    Достаточно точной аналогией для реактивной мощности является процесс заполнения бака водонапорной башни водой – по одному ведру за раз.

    Эта аналогия основана на том факте, что «в энергосистеме полезная работа совершается за счет активной мощности, а реактивная мощность поддерживает напряжение».

    Когда вы несете наполненное водой ведро вверх по лестнице, у вас есть ведро и вода, а спускаясь вниз после того, как вы выльете воду наверху, у вас будет пустое ведро. В этом случае пустое ведро является вспомогательным средством для выполнения работы, в то время как ношение воды является желаемой работой. При подъеме по лестнице вам понадобится пустое ведро (реактивная мощность) и вода (активная мощность), а при спуске у вас будет пустое ведро (реактивная мощность).Здесь роль реактивной мощности (помощника) выполняет пустое ведро, а роль активной мощности выполняет вода.

    Другая аналогия реактивной мощности гласит, что «Реактивная мощность — это пена на пиве» здесь довольно хороша, потому что место в стакане занято бесполезной пеной, а для настоящего пива остается меньше места.

    Источники реактивной мощности

    Источники компенсации реактивной мощности классифицируются как

    • Статическая компенсация идеально подходит для срабатывания в течение нескольких секунд и минут, например, шунтирующий конденсатор, шунтирующий реактор и переключатель ответвлений.
       Динамическая компенсация  идеально подходит для мгновенной реакции, такой как синхронный конденсатор, генераторы и устройства РПН.
      Далее классифицируется как
      • Динамическая параллельная компенсация
      • Динамическая последовательная компенсация

    Резерв реактивной мощности (РПР)

    RPR — это запасная реактивная мощность, доступная в системе для помощи в управлении напряжением.

    Во время непредвиденных обстоятельств, таких как отключение линии электропередачи или внезапное изменение потребности в реактивной мощности, эта возможность уравновешивает поставку и потребность в реактивной мощности.

    Помогает поддерживать стабильное напряжение, обеспечивать безопасность энергосистемы, защищать работу системы от кратковременной и долговременной нестабильности напряжения и обвала.

    Оборудование, которое может поддерживать RPR, представляет собой синхронные конденсаторы, «запасные шунтирующие конденсаторы», «запасные шунтирующие реакторы» и статические компенсаторы реактивной мощности.

    Реактивная мощность, подаваемая генератором, является эффективным источником RPR из-за:

    • Превосходные характеристики при низком напряжении по сравнению со статическими реактивными устройствами
      • Быстрая реакция системы возбуждения
      • Большой реактивный диапазон.

    Значение реактивной мощности

    Регулированием реактивной мощности можно управлять следующими параметрами энергосистемы:

    • Использование активной мощности
      • Стабильность напряжения
      • Коэффициент мощности
      • КПД системы
      • Стоимость энергии
      • Качество электроэнергии

    Использование реактивной мощности в процессе эксплуатации

    При передаче электроэнергии на большие расстояния возникают дополнительные потери реактивной мощности из-за большого реактивного сопротивления системы передачи высокого напряжения.Чтобы избежать чрезмерной передачи реактивной мощности, генерация и потребление реактивной мощности должны быть как можно ближе друг к другу, иначе это приведет к несоответствующему профилю напряжения.
    Линии электропередач, трансформаторы, асинхронные двигатели, печи, реакторы, дроссели, аппаратура управления обмоткой, потребители активной мощности, и ее передача сильно локализована. Поэтому реактивная мощность обеспечивается некоторыми локализованными источниками. Для низковольтных нагрузок им можно управлять с помощью «интеллектуального реле управления коэффициентом мощности» (IPFC).

    С помощью системы возбуждения синхронного генератора подача и потребление реактивной мощности могут быть отрегулированы для желаемого уровня напряжения. Генераторы также имеют кривые мощности, которые определяют комбинацию активной и реактивной выходной мощности.

    Снижение потерь мощности за счет регулирования реактивной мощности

    Вместо изменения уровня напряжения можно уменьшить потери мощности и энергии за счет регулирования реактивной мощности.

    Потери активной мощности ΔP и падение напряжения ΔV можно получить из следующих уравнений:

    ΔP = (P 2 + Q 2 ) x R / V 2
    ΔV = √ [3x (P2 + Q2)] x R / V
    Где: V — напряжение системы,
    R — напряжение цепи сопротивление

    Приведенные выше соотношения показывают, что потери активной мощности ΔP и падение напряжения ΔV зависят от передачи реактивной мощности Q.Следовательно, для уменьшения потерь мощности можно использовать распределенные/локальные источники реактивной мощности, такие как шунтирующие конденсаторы для индуктивной нагрузки или шунтирующие реакторы для емкостной нагрузки.

    Пределы передачи мощности

    Импедансная нагрузка или SIL линии электропередачи — это МВт нагрузки линии электропередачи, при которой возникает естественный баланс реактивной мощности.

    Линия с нагрузкой 1.0SIL будет иметь плоский профиль напряжения (одинаковое напряжение от передающего до принимающего конца), с одинаковым током в фазе с напряжением вдоль линии.Реактивная мощность в линии за счет заряда шунтирующей емкости будет в точности равна реактивной мощности, потребляемой последовательными индуктивными потерями. Приблизительные значения SIL 1,0 приведены в соседней таблице.

    Коэффициенты ограничения передачи мощности

    Есть три важных фактора, которые ограничивают передачу энергии.

    • Температурный предел
      • Предел напряжения
      • Предел стабильности

    Явления нестабильности напряжения, падения напряжения и отключения электроэнергии

    Нестабильность напряжения

    Система переходит в состояние нестабильности напряжения, когда потребность в реактивной мощности превышает предложение.Это может произойти из-за –

    • Увеличение нагрузки/потребления,
      • Прогрессирующее и неконтролируемое падение напряжения.
      • Дефицит реактивной мощности из-за перетока активной и реактивной мощности от индуктивного сопротивления системы передачи.

    Явление коллапса напряжения

    Процесс, при котором последовательность событий, связанных с нестабильностью напряжения, приводит к потере напряжения в значительной части системы, называется коллапсом напряжения.

    Явление коллапса напряжения возникает, когда спрос на реактивную мощность увеличивается пропорционально активной мощности. В этот момент полностью загруженная линия электропередачи генерирует дополнительную индуктивную реактивную мощность. Таким образом, емкостной реактивной мощности от местных источников становится недостаточно. Следовательно, реактивную мощность придется доставлять из более удаленных мест, вследствие чего передача большего количества реактивной мощности по линиям еще больше увеличит падение напряжения на стороне потребителя.Местное регулирование напряжения с помощью автотрансформаторов даст больше реактивной мощности, а это, в свою очередь, увеличит дальнейшие падения напряжения в линиях. В один момент этот процесс может пойти лавинообразно, тем самым снизив напряжение до нуля.

    Тем временем большинство генераторов на электростанциях отключится из-за недопустимо низкого напряжения, что, конечно, ухудшит ситуацию.

    Возможный сценарий провала напряжения

    Возможный сценарий падения напряжения приведен ниже.

    • Генераторы вблизи центров нагрузки не работают.
      • Сильно нагруженные линии с низким запасом реактивной мощности (РПР).
      • Отключение сильно нагруженной линии вызывает увеличение нагрузки по сравнению с другими линиями и потерю реактивной мощности и напряжения.
      • Потребление нагрузки временно снизится для стабилизации. АРН будут действовать для восстановления напряжения генератора, но увеличение потока реактивной мощности приведет к снижению напряжения на стороне потребителя или в другом месте.
      • Согласно кривой производительности, генераторы достигли предела Var.

    Отключения в энергосистеме

    Энергосистема подвергается коллапсу напряжения, если равновесные напряжения после аварии ниже допустимых пределов. Этот коллапс напряжения может быть преобразован в полное или частичное отключение электроэнергии. Отключение электроэнергии означает, что вся система выходит из строя. Он возникает по нескольким причинам.

    Перегрузка генераторов и линий электропередач создает дефицит реактивной мощности, что приводит к падению напряжения и, как следствие, к отключению каскада.

    Одним из таких примеров является потеря генерации, т.е. отключение одной электростанции приводит к перегрузке и снижению частоты по сравнению с другой электростанцией. Это может привести к дальнейшей потере других генераторов.

    Другим примером является перекрытие линий электропередачи, отключение других перегруженных линий электропередач, что приводит к каскадным отключениям. Наконец, энергосистема испытывает коллапс напряжения из-за высокого импеданса в ослабленной сети.

    Как правило, одно начальное незначительное событие приводит к второму событию, третьему и так далее.Из-за повышенных нагрузок на систему она окончательно разрушается и приводит к отключениям электроэнергии.

    Компенсация реактивной мощности

    Технологии гибкой системы передачи переменного тока

    (FACTS) используются для компенсации реактивной мощности. Он классифицируется как динамическая шунтовая компенсация и последовательная компенсация.

    Динамическая компенсация шунта

    Динамическая шунтовая компенсация имеет возможность автоматически поддерживать уровень напряжения на определенном участке энергосистемы.Уровень напряжения является непосредственным отображением баланса реактивной мощности – слишком высокое напряжение означает избыток реактивной мощности и наоборот. Динамический шунтирующий компенсатор автоматически и мгновенно регулирует выходную реактивную мощность плавно по сравнению с уровнем опорного напряжения.

    Улучшает устойчивость к переходным процессам за счет быстрого обнаружения и автоматической корректировки выходных данных в ответ на системные события.

    В настоящее время на рынке коммерчески доступны два типа технологий динамической компенсации шунта: статический (невращающийся) компенсатор реактивной мощности (SVC) и статический (невращающийся) компенсатор (STATCOM).

    SVC состоит из реакторов и конденсаторов и управляется тиристорами. Для автоматического обеспечения стабильности напряжения и переходных процессов он измеряет фактическое напряжение и автоматически подает в систему реактивную мощность через конденсатор и реактор. Эта технология используется более чем в 800 установках по всему миру.

    STATCOM основан на технологии преобразователя источника напряжения (VSC). Сравнение с SVC показывает, что конденсаторы и реакторы заменены силовыми транзисторами IGBT для интеллектуального переключения полупроводников.IGBT работает на частоте в диапазоне кГц. Подключив конденсаторы постоянного тока на одной стороне преобразователя, STATCOM может изменять свой выходной сигнал в зависимости от амплитуды, частоты и фазового угла, чтобы обеспечить стабильность напряжения и переходных процессов. Эта технология была принята примерно для 20 установок по всему миру.

    Серия Компенсация

    Компенсация серии

    увеличивает пропускную способность и улучшает стабильность энергосистемы. Поскольку сама линия электропередачи потребляет реактивную мощность, так как передает активную мощность.Это означает, что система передачи не работает оптимальным образом. Добавление технологии последовательной компенсации в систему передачи значительно увеличивает пропускную способность, поскольку конденсаторы будут производить (емкостную) реактивную мощность. Кроме того, это саморегулирующееся явление; по мере передачи большего тока энергосистема будет потреблять больше реактивной мощности, а конденсаторы также автоматически будут производить больше реактивной мощности. В результате линия электропередачи используется более эффективно, и больше активной мощности может достигать потребителей в существующей инфраструктуре.Последовательная компенсация поддерживает напряжение, поскольку в длинных линиях в противном случае наблюдается затухающий профиль напряжения вдоль линии.

    Проблемы контроля напряжения и связанной с этим безопасности

    Было проведено много исследований для повышения надежности системы, но все же некоторые проблемы рассматриваются как предмет исследований и разработок, чтобы избежать отключения электроэнергии, например, глобальная стратегия для уставки AVR, лучшие места для устройств управления Var, определение ‘ приемлемые поля Var, быстрый анализ непредвиденных обстоятельств для вычисления Var.

    Несмотря на то, что «реле минимального напряжения» были разработаны, в системе нет реле, которые непосредственно определяли бы проблему, связанную с падением напряжения.


    Если вы хотите поделиться мыслями или отзывами, пожалуйста, оставьте комментарий ниже.

    Измерители активной или реактивной мощности EQ — Аналоговые счетчики

    Файлы cookie на нашей веб-странице

    Что такое Куки?

    Файл cookie — это небольшой фрагмент данных, отправляемый с веб-сайта и сохраняемый в веб-браузере пользователя, пока пользователь просматривает веб-сайт.Когда пользователь будет просматривать тот же веб-сайт в будущем, данные, хранящиеся в файле cookie, могут быть извлечены веб-сайтом, чтобы уведомить веб-сайт о предыдущей активности пользователя.

    Как мы используем файлы cookie?

    Посещение этой страницы может генерировать следующие типы файлов cookie.

    Строго необходимые файлы cookie

    Эти файлы cookie необходимы для того, чтобы вы могли перемещаться по веб-сайту и использовать его функции, такие как доступ к защищенным областям веб-сайта.Без этих файлов cookie запрошенные вами услуги, такие как корзины для покупок или электронный биллинг, не могут быть предоставлены.

    2. Файлы cookie производительности

    Эти файлы cookie собирают информацию о том, как посетители используют веб-сайт, например, какие страницы посетители посещают чаще всего и получают ли они сообщения об ошибках с веб-страниц. Эти файлы cookie не собирают информацию, которая идентифицирует посетителя. Вся информация, которую собирают эти файлы cookie, является агрегированной и, следовательно, анонимной. Он используется только для улучшения работы веб-сайта.

    3. Функциональные файлы cookie

    Эти файлы cookie позволяют веб-сайту запоминать сделанный вами выбор (например, ваше имя пользователя, язык или регион, в котором вы находитесь) и предоставлять расширенные, более персонализированные функции. Например, веб-сайт может предоставлять вам местные прогнозы погоды или новости о дорожном движении, сохраняя в файле cookie регион, в котором вы сейчас находитесь. Эти файлы cookie также можно использовать для запоминания изменений, внесенных вами в размер текста, шрифты и другие части веб-страниц, которые вы можете настроить.Они также могут быть использованы для предоставлять услуги, о которых вы просили, такие как просмотр видео или комментирование в блоге. Информация, которую собирают эти файлы cookie, может быть анонимной, и они не могут отслеживать вашу активность на других веб-сайтах.

    4. Целевые и рекламные файлы cookie

    Эти файлы cookie используются для показа рекламы, более соответствующей вам и вашим интересам. Они также используются для ограничения количества просмотров рекламы, а также для измерения эффективности рекламной кампании.Обычно они размещаются рекламными сетями с разрешения оператора сайта. Они запоминают, что вы посещали веб-сайт, и эта информация передается другим организациям, например рекламодателям. Довольно часто целевые или рекламные файлы cookie будут связаны к функциям сайта, предоставляемым другой организацией.

    Управление файлами cookie

    Файлами cookie можно управлять через настройки веб-браузера. Пожалуйста, ознакомьтесь с справкой вашего браузера, как управлять файлами cookie.

    На этом сайте вы всегда можете включить/отключить файлы cookie в пункте меню «Управление файлами cookie».

    Управление сайтом

    Этот веб-сайт управляется:

    Искра д.д.

     

    Зачем уменьшать реактивную мощность? Больше мощности — меньше меди

    Какие типы реактивной мощности существуют?

    Индуктивная реактивная мощность

    Двигатели, трансформаторы и устройства управления являются индуктивными нагрузками. При индуктивных нагрузках требуется мощность для намагничивания катушек.Эта мощность называется индуктивной реактивной мощностью. Мы называем векторную сумму активной мощности (P) и индуктивной реактивной мощности (Q1) полной мощностью (S1). В этом примере полная мощность имеет индуктивный характер.

    Емкостная реактивная мощность

    Конденсаторы в электронном оборудовании и длинные кабели являются емкостными нагрузками. При емкостных нагрузках для зарядки этой емкости необходима мощность. Эта мощность называется емкостной реактивной мощностью. Векторная сумма фактической мощности (P) и емкостной реактивной мощности (Q1) называется полной мощностью (S1).В этом примере полная мощность имеет емкостной характер. Посмотрите, какие системы компенсации снижают как индуктивную, так и емкостную реактивную мощность.

    Степень использования энергии для индуктивной и емкостной реактивной мощности указывается cos-phi. На международном уровне это называется коэффициентом мощности смещения (dPF). Это отношение между фактической и кажущейся мощностью основного компонента (компонента 50 Гц).

    Гармоническая реактивная мощность

    В современных установках применяется все больше и больше нелинейных нагрузок.Примерами этого являются, например, выпрямители (блоки питания ноутбуков, серверов) и инверторы в современных ИБП и преобразователи частоты. Характерной чертой нелинейной нагрузки является то, что используемый ток больше не является синусоидальным. Мы также называем искажение тока, возникающее в результате этого гармонического искажения.

    Дополнительная мощность, возникающая в результате гармонических искажений, называется реактивной мощностью гармоник (Qh). Эта реактивная мощность не является ни индуктивной, ни емкостной. Вот почему мы наносим гармоническую реактивную мощность на третью ось, так называемую ось z.Векторная сумма реальной мощности (P) и гармонической слепой мощности (Qh) снова называется кажущейся мощностью (S).

    Комбинация видов реактивной мощности

    Практика показывает сочетание разных видов реактивной мощности. В приведенном ниже примере возникает гармоническая реактивная мощность, и преобладает индуктивная реактивная мощность.

    Термины, которые следует запомнить:

    Коэффициент смещения мощности (dPF или cos-phi) представляет собой отношение фактической мощности в (кВт) к полной мощности основной составляющей 50 Гц.Если гармоники отсутствуют, общий коэффициент мощности (PF) равен коэффициенту мощности смещения (dPF).

    Коэффициент мощности (PF) — это соотношение между фактической и кажущейся мощностью при любых обстоятельствах.

    РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОЙ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ГЕНЕРАТОРАХ (КВТ И КВАР)

    РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ

    • Распределение нагрузки определяется как пропорциональное распределение общей нагрузки в кВт и кВАР между несколькими генераторными установками в параллельной системе.
    • Распределение нагрузки необходимо для предотвращения перегрузки и проблем со стабильностью генераторных установок системы.

    АКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ (кВт) РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ

    • Когда генераторные установки работают параллельно, регулятор частоты вращения двигателя каждого генераторного агрегата определяет пропорциональное распределение общей активной мощности (кВт) системы.
    • Распределение нагрузки в кВт достигается за счет увеличения или уменьшения подачи топлива в двигатели систем.
    • По мере увеличения подачи топлива в двигатель одной генераторной установки в группе это не приведет к увеличению скорости и, следовательно, частоты (как если бы она работала одна), но приведет к увеличению доли общая нагрузка кВт, которую он будет поставлять.Это означает, что, увеличивая количество топлива для одного двигателя генератора среди других, подключенных параллельно, это просто уменьшит подачу топлива к двигателям для компенсации. Но, если двигатель работает один, то увеличение количества топлива должно увеличить частоту (учитывая другие меры безопасности, не предусмотренные) скорости и, следовательно, частоты (как если бы он работал один), но это приведет к уменьшению доли общей нагрузки в кВт, которую он будет обеспечивать.
    • Система управления генераторными установками (через систему управления частотой вращения двигателя) отслеживает и контролирует распределение общей нагрузки в кВт пропорционально относительной мощности двигателей на генераторных установках системы.

    РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ (кВАр) РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗКИ

    • Когда генераторные установки работают параллельно, система возбуждения генератора переменного тока каждой генераторной установки управляет пропорциональным распределением общей потребности в реактивной мощности (кВАр) системы.
    • Распределение нагрузки кВАР достигается за счет увеличения или уменьшения возбуждения возбуждения генераторов системы.
    • Поскольку возбуждение поля одной генераторной установки в группе увеличивается, т. е. перевозбуждается, это не приведет к увеличению напряжения (как если бы она работала одна), но приведет к увеличению доли общего квар нагрузка, которую он будет доставлять, и снижение его коэффициента мощности.
    • По мере уменьшения возбуждения поля одной генераторной установки в группе i.е. при недостаточном возбуждении это не приведет к снижению напряжения (как это было бы, если бы оно работало в одиночку), но это приведет к уменьшению доли общего кВАр, которое будет обеспечивать увеличение его коэффициента мощности.

0 comments on “Активная и реактивная мощность это: Теория реактивной мощности

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.