Активная нагрузка в цепи переменного тока: Цепь переменного тока с активной нагрузкой

Содержание

Соотношение активной и реактивной мощности. Активная мощность цепи переменного тока

Чтобы правильно рассчитать нагрузку потребителей по мощности необходимо знать: какие бывают приемники напряжения. Что такое активная, реактивная и линейная нагрузка? Треугольник мощностей. Что такое пусковой ток? Все это разберем по порядку.

К приемникам напряжения относятся все устройства, которые подключаются к источникам напряжения. К ним относятся: электровентилятор, электроплита, стиральная машина, компьютер, телевизор, электродвигатель, бытовой электроинструмент и другие электропотребители.
В цепях переменного тока нагрузки разделяются на активные, реактивные и нелинейные. В цепях постоянного тока деления на типы нагрузок нет.

Активная нагрузка

К устройствам с активной нагрузкой причисляются нагревательные приборы (утюги, электроплиты, лампы накаливания, электрические чайники). Подобные приборы вырабатывают тепло и свет. Они не содержат индуктивности и емкости. Активная нагрузка преобразовывает электроэнергию в свет и тепло.

Реактивная нагрузка содержит емкость и индуктивность. Данные параметры имеют качество собирать энергию, а потом отдавать ее в сеть. Примером может служить электродвигатель, электрическая мясорубка, бытовой инструмент (пылесос, кухонный комбайн). То есть, все устройства, которые содержат электродвигатели.

Треугольник мощностей

Чтобы разобраться с реактивной нагрузкой рассмотрим треугольник мощностей.

где Р – активная мощность, которая измеряется в Ватах и используется для совершения полезной работы;

Q – реактивная, которая измеряется в Варах и используется для создания электромагнитного поля;

S – полная мощность используется для расчета электрических цепей.

Для расчета полной мощности применяем теорему Пифагора: S 2 =P 2 +Q 2 . Или с помощью формулы: S=U*I, где U – это показание напряжения на нагрузке, I — показание амперметра, которое включается последовательно с нагрузкой. В расчетах также используется коэффициент мощности – cosφ. На приборах, которые относятся к реактивной нагрузке, обычно указаны активная мощность и cosφ. С помощью этих параметров также можно получить полную мощность.

Иногда на приборах указывается полная мощность, а cosφ не указан. В этом случае применяется коэффициент 0,7.

Нелинейная нагрузка

Имеет особенность в том, что напряжение и ток не пропорциональны. К нелинейной нагрузке относятся телевизоры, музыкальные центры, настольные электронные часы, компьютеры и его компоненты. Сама нелинейность обусловлена тем, что данное электронное устройство использует импульсные блоки питания. Для подзарядки конденсатора, которые стоят в импульсном блоке питания, достаточно вершины синусоиды.

В остальное время энергию из сети конденсатор не потребляет. В этом случае ток имеет импульсное качество. К чему это все приводит? Это приводит к тому, что синусоида искажается. Но не все электронные устройства работают с искаженной синусоидой.

Эта проблема решается за счет применения стабилизаторов двойного преобразования, где сетевое питание преобразуется в постоянное. Затем из постоянного преобразуется в переменное нужной формы и амплитуды.

Пусковой ток

При расчете необходимо учитывать и пусковые токи устройства. Например, сопротивление нити накаливания в лампочке в момент включения в 10 раз меньше, чем в рабочем режиме. Следовательно, пусковой ток этой лампочки в 10 раз больше. Через некоторое время она начнет потреблять ту мощность, которая записана в данных этой лампочки. Поэтому, при включении она перегорает за счет больших пусковых токов.

В радиоэлектронной аппаратуре пока не зарядится конденсатор в блоке питания, также образуется пусковой ток.

В электродвигателях тоже образуется пусковой ток, пока двигатель не наберет номинальные обороты.

В нагревательных приборах пусковой ток образуется, пока спираль не нагреется до дежурной температуры.

Содержание:

В электротехнике среди множества определений довольно часто используются такие понятия, как активная, реактивная и полная мощность. Эти параметры напрямую связаны с током и напряжением , когда включены какие-либо потребители. Для проведения вычислений применяются различные формулы, среди которых основной является произведение напряжения и силы тока. Прежде всего это касается постоянного напряжения. Однако в цепях переменного разделяется на несколько составляющих, отмеченных выше. Вычисление каждой из них также осуществляется с помощью формул, благодаря которым можно получить точные результаты.

Формулы активной, реактивной и полной мощности

Основной составляющей считается активная мощность. Она представляет собой величину, характеризующую процесс преобразования электрической энергии в другие виды энергии. То есть по-другому является скоростью, с какой . Именно это значение отображается на электросчетчике и оплачивается потребителями. Вычисление активной мощности выполняется по формуле : P = U x I x cosф.

В отличие от активной, которая относится к той энергии, которая непосредственно потребляется электроприборами и преобразуется в другие виды энергии — тепловую, световую, механическую и т.

д., реактивная мощность является своеобразным невидимым помощником. С ее участием создаются электромагнитные поля, потребляемые электродвигателями. Прежде всего она определяет характер нагрузки, и может не только генерироваться, но и потребляться. Расчеты реактивной мощности производятся по формуле : Q = U x I x sinф.

Полной мощностью является величина, состоящая из активной и реактивной составляющих. Именно она обеспечивает потребителям необходимое количество электроэнергии и поддерживает их в рабочем состоянии. Для ее расчетов применяется формула: S

= .

Как найти активную, реактивную и полную мощность

Активная мощность относится к энергии, которая необратимо расходуется источником за единицу времени для выполнения потребителем какой-либо полезной работы. В процессе потребления, как уже было отмечено, она преобразуется в другие виды энергии.

В цепи переменного тока значение активной мощности определяется, как средний показатель мгновенной мощности за установленный период времени. Следовательно, среднее значение за этот период будет зависеть от угла сдвига фаз между током и напряжением и не будет равной нулю, при условии присутствия на данном участке цепи активного сопротивления. Последний фактор и определяет название активной мощности. Именно через активное сопротивление электроэнергия необратимо преобразуется в другие виды энергии.

При выполнении расчетов электрических цепей широко используется понятие реактивной мощности. С ее участием происходят такие процессы, как обмен энергией между источниками и реактивными элементами цепи. Данный параметр численно будет равен амплитуде, которой обладает переменная составляющая мгновенной мощности цепи.

Существует определенная зависимость реактивной мощности от знака угла ф, отображенного на рисунке. В связи с этим, она будет иметь положительное или отрицательное значение. В отличие от активной мощности, измеряемой в , реактивная мощность измеряется в вар — вольт-амперах реактивных. Итоговое значение реактивной мощности в разветвленных электрических цепях представляет собой алгебраическую сумму таких же мощностей у каждого элемента цепи с учетом их индивидуальных характеристик.

Основной составляющей полной мощности является максимально возможная активная мощность при заранее известных токе и напряжении. При этом, cosф равен 1, когда отсутствует сдвиг фаз между током и напряжением. В состав полной мощности входит и реактивная составляющая, что хорошо видно из формулы, представленной выше. Единицей измерения данного параметра служит вольт-ампер (ВА).

Специфика сети переменного тока приводит к тому, что в фиксированный момент времени синусоиды напряжения и тока на приемнике совпадают только в случае так называемой активной нагрузки, полностью переводящей ток в тепло или механическую работу. Практически это всевозможные электронагревательные приборы, лампы накаливания, в каком-то приближении электродвигатели и электромагниты под нагрузкой и звуковоспроизводящая аппаратура. Ситуация полностью меняется, если нагрузка, не создающая механической работы, обладает большой индуктивностью при малом сопротивлении. Это характерный случай электродвигателя или трансформатора на холостом ходу.

Подключение подобного потребителя к источнику постоянного тока привело бы к , здесь же ничего особенного с сетью не случится, но мгновенный ток будет отставать от мгновенного напряжения примерно на четверть периода. В случае же чисто емкостной нагрузки (если в розетку вставить конденсатор), ток на нем будет, наоборот, на ту же четверть периода опережать напряжение.

Реактивные токи

Практически такое несовпадение тока и напряжения, не производя на приемнике полезной работы, создает в проводах дополнительные, или, как принято их называть, реактивные токи, которые в особо неблагоприятных случаях могут привести к разрушительным последствиям. При меньшей величине это явление все равно требует расходовать излишний металл на более толстую проводку, повышать мощность питающих генераторов и трансформаторов электроэнергии. Поэтому экономически оправдано устранять в сети реактивную мощность всеми возможными способами. При этом следует учитывать суммарную реактивную мощность всей сети, при том, что отдельные элементы могут обладать значительными значениями реактивной мощности.

Реактивная электроэнергия

С количественной стороны влияние реактивной электроэнергии на работу сети оценивается косинусом угла потерь, который равен отношению активной мощности к полной. Полная мощность считается как векторная величина, которая зависит от сдвига фаз между током и напряжением на всех элементах сети. В отличие от активной мощности, которую, как и механическую измеряют в ваттах, полную мощность измеряют в вольт-амперах, так как эта величина присутствует только в электрической цепи. Таким образом, чем ближе косинус угла потерь к единице, тем полнее используется и мощность, вырабатываемая генератором.

Основные пути снижения реактивной мощности — взаимная компенсация сдвигов фаз, создаваемых индуктивными и емкостными приемниками и использование приемников с малым углом потерь.

Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность (проходящая, потребляема) характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока.

Определение

Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. к. характеристики сети (силы тока и напряжения) у постоянного всегда равны. Единица измерений активной мощности Ватт, в то время, как реактивной – реактивный вольтампер и килоВАР (кВАР). Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах.

Электротехника используется активную составляющую в качестве измерения передачи энергии отдельными электрическими приборами. Рассмотрим, сколько мощности потребляют некоторые из них:

Исходя из всего, сказанного выше, активная мощность – это положительная характеристика конкретной электрической цепи, которая является одним из основных параметров для выбора электрических приборов и контроля расхода электричества.


Обозначение реактивной составляющей:

Это номинальная величина, которая характеризует нагрузки в электрических устройствах при помощи колебаний ЭМП и потери при работе прибора. Иными словами, передаваемая энергия переходит на определенный реактивный преобразователь (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и проявляется только в том случае, если система включает в себя эту составляющую.

Расчет

Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула:

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

Этот же расчет выполняется при вычислении уровня передачи энергии катушки при симметричном подключении. Схема имеет следующий вид:

Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда:

S = U * I * cos φ.

Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от того, какие характеристики имеет cos φ. Если у синусоидального тока угол сдвига фаз находится в пределах от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительная, если от 0 до -90 – то отрицательная. Правило действительно только для синхронного (синусоидального) тока (применяемого для работы асинхронного двигателя, станочного оборудования).

Также одной из характерных особенностей этой характеристики является то, что в трехфазной цепи (к примеру, трансформатора или генератора), на выходе активный показатель полностью вырабатывается.


Максимальная и активная обозначается P, реактивная мощность – Q.

Из-за того, что реактивная обуславливается движением и энергией магнитного поля, её формула (с учетом угла сдвига фаз) имеет следующий вид:

Q L = U L I = I 2 x L

Для несинусоидального тока очень сложно подобрать стандартные параметры сети. Для определения нужных характеристик с целью вычисления активной и реактивной мощности используются различные измерительные устройства. Это вольтметр, амперметр и прочие. Исходя от уровня нагрузки, подбирается нужная формула.

Из-за того, что реактивная и активная характеристики связаны с полной мощностью, их соотношение (баланс) имеет следующий вид:

S = √P 2 + Q 2 , и все это равняется U*I .

Но если ток проходит непосредственно по реактивному сопротивлению. То потерь в сети не возникает. Это обуславливает индуктивная индуктивная составляющая – С и сопротивление – L. Эти показатели рассчитываются по формулам:

Сопротивление индуктивности: x L = ωL = 2πfL,

Сопротивление емкости: хc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, по которому можно определить, какая часть энергии используется не по назначению или «теряется» при работе устройства.

При наличии в сети активной реактивной составляющей обязательно должен рассчитываться коэффициент мощности. Эта величина не имеет единиц измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные элементы. С помощью этого показателя становится понятным, в каком направлении и как сдвигается энергия относительно напряжения сети. Для этого понадобится диаграмма треугольников напряжений:

К примеру, при наличии конденсатора формула коэффициента имеет следующий вид:

cos φ = r/z = P/S

Для получения максимально точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.

Компенсация

Учитывая, что при резонансе токов реактивная мощность равняется 0:

Q = QL – QC = ULI – UCI

Для того чтобы улучшить качество работы определенного устройства применяются специальные приборы, минимизирующие воздействие потерь на сеть. В частности, это ИБП. В данном приборе не нуждаются электрические потребители со встроенным аккумулятором (к примеру, ноутбуки или портативные устройства), но для большинства остальных источник бесперебойного питания является необходимым.

При установке такого источника можно не только установить негативные последствия потерь, но и уменьшить траты на оплату электричества. Специалисты доказали, что в среднем, ИБП поможет экономить от 20 % до 50 %. Почему это происходит :

  • Провода меньше нагреваются, это не только положительно влияет на их работу, но и повышает безопасность;
  • У сигнальных и радиоустройств уменьшаются помехи;
  • На порядок уменьшаются гармоники в электрической сети.
  • В некоторых случаях специалисты используют не полноценные ИБП, а специальные компенсирующие конденсаторы. Они подходят для бытового использования, доступны и продаются в каждом электротехническом магазине. Для расчета планируемой и полученной экономии можно использовать все вышеперечисленные формулы.

    Активная мощность (P)

    Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть

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

    Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:

    В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.

    Формулы для активной мощности

    P = U I — в цепях постоянного тока

    P = U I cosθ — в однофазных цепях переменного тока

    P = √3 U L I L cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока

    P = 3 U Ph I Ph cosθ

    P = √ (S 2 – Q 2) или

    P =√ (ВА 2 – вар 2) или

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

    кВт = √ (кВА 2 – квар 2)

    Реактивная мощность (Q)

    Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.

    Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).

    Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.

    Реактивная мощность определяется, как

    и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.

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

    Формулы для реактивной мощности

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

    вар =√ (ВА 2 – P 2)

    квар = √ (кВА 2 – кВт 2)

    Полная мощность (S)

    Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.

    Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.

    Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.

    Формула для полной мощности

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

    kUA = √(kW 2 + kUAR 2)

    Следует заметить, что:

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

    Как бороться с реактивной мощностю

    Реактивная мощность представляет собой часть полной мощности, которая не производит работы, но необходима для создания электромагнитных полей в сердечниках магнитопроводов.

    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.

    Реактивная мощность бытовых потребителей

    Итак, потребители переменного тока имеют такой параметр, как коэффициент мощности cosφ.

    На графике ток сдвинут на 90° (для наглядности), то есть на четверть периода. Например, электрооборудование имеет cosφ = 0,8, что соответствует углу arccos 0,8 ≈ 36.8°. Этот сдвиг происходит из-за наличия в потребителе электроэнергии нелинейных компонентов – ёмкостей и индуктивностей (например, обмотки электродвигателей, трансформаторов и электромагнитов).

    Для дальнейшего понимания происходящего требуется учет того факта, что, чем выше коэффициент мощности (максимум 1), тем более эффективно потребитель использует получаемую из сети электроэнергию (то есть большее количество энергии преобразуется в полезную работу) – такую нагрузку называют резистивной.

    При резистивной нагрузке ток в цепи совпадает с напряжением. А при низком коэффициенте мощности нагрузку называют реактивной, то есть часть потребляемой мощности не совершает полезной работы.

    Таблица ниже демонстрирует классификацию потребителей по коэффициенту мощности.

    Классификация потребителей переменного тока

    Следующая таблица демонстрирует коэффициент мощности распространённых в быту потребителей электроэнергии.

    Коэффициент мощности бытовых электроприборов

    Юмор электрика

    Что такое реактивная мощность? Все очень просто!

    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.

    Для проектируемых объектов внедрение конденсаторной установки на этапе разработки позволяет экономить на стоимости кабельных линий за счет снижения их сечения. Автоматическая конденсаторная установка, например, может поднять cos φ с 0.6 до 0.97.

    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.

    1. Уменьшение нагрузки на силовые трансформаторы, увеличение в связи с этим срока их службы.

    2. Уменьшение нагрузки на провода и кабели, возможность использования кабелей меньшего сечения.

    3. Улучшение качества электроэнергии у электроприемников.

    4. Ликвидация возможности штрафов за снижение cos φ.

    5. Уменьшение уровня высших гармоник в сети.

    6. Снижение уровня потребления электроэнергии.

    Ранее ЭлектроВести писали, что в Ямпольском районе Винницкой области восстановят работу двух гидроэлектростанций. «Вторую жизнь» получат Мироновская и Клембовская ГЭС в рамках национальной программы стимулирования развития возобновляемой энергетики.

    По материалам: electrik.info.

    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.

     

    Активная нагрузка в цепи переменного тока | Нагрузочный стенд

    Применение
    Активная нагрузка в цепи переменного тока точно измеряет выходную мощность и перегрузочную способность, включая динамические параметры. По требованию клиента, эта серия продукта может контролироваться компьютером для показания данных в реальном времени, и формировать график, кривую линию, протокол испытания и объект испытания оборудования для производства электроэнергии с большой мощностью.

    Активная нагрузка применяется для испытания высокомощного генератора, инвертера, мотора, UPS и преобразователя частоты в цепи переменного тока.

    Спецификация
    Мощность: 1kVA-1MVA
    Коэффициент мощности: 1.0 (можно заказать)
    Типы нагрузки: резистивная нагрузка, индуктивная нагрузка, емкостная нагрузка, резистивно-индуктивно-емкостная нагрузка (можно заказать)
    Напряжение: AC 220V-1000V
    Рабочая частота: 50/60Hz
    Уровень защиты: IP20
    Уровень изоляции: уровень F/ H
    Рабочий режим: непрерывная работа не менее один час ( длительный)
    Особенность нагрузки: резистивная нагрузка, индуктивная нагрузка и резистивная нагрузка
    Защита нагрузки: короткое замыкание, перенапряжение, перегрузка по току, высокая температура, минимальный воздушный поток
    Метод управления: дистанционная ручная операция или дистанционная компьютерная операция
    Защита испытания: соответствует стандарту национальному, стандарту морского военного испытания и стандарту испытания телекоммуникации. ( по выбору)
    Охлаждение: принудительное воздушное охлаждение
    Стандарт: ISO, FCC, CE
    Абсолютная высота использования: <2500m
    Показ электрических параметров: без прибора, можно заказать по требованию
    Место установки: в помещении
    Установка и поставка: колеса в нижней части для удобства отправления, кольцо в верхней части для легкого подъема.

    Характеристики
    1, Активная нагрузка в цепи переменного тока имеет компактную структуру и простоту в эксплуатации.
    2,Этот продукт содержит надежные нагрузочные компоненты, и устройство для защиты от перенапряжения и высокой температуры для реализации общей безопасности.
    3, Данные тока и напряжения передается в компьютере и показывается на компьютере.

    Калькулятор мощности переменного тока • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

    По этим трехфазным высоковольтным линиям электропередачи передается электроэнергия, выработанная на АЭС Пикеринг, расположенной на оз. Онтарио в 13 км от Торонто. Высокое напряжение используется для повышения эффективности передачи электроэнергии в результате уменьшения тепловых потерь в проводах.

    Определения и формулы

    Этот калькулятор используется для расчета мощности переменного тока и все, о чем говорится ниже, относится к переменному току. Если вы хотите рассчитать мощность по постоянному току, воспользуйтесь нашим Калькулятором мощности постоянного тока. В описании этого калькулятора вы найдете информацию о фундаментальных понятиях электротехники: заряде, силе тока, напряжении и мощности, а также о единицах их измерения. Здесь мы рассмотрим расчет электрической мощности в однофазной сети переменного тока.

    В отличие от постоянного тока, который течет только в одном направлении, переменный ток периодически изменяет направление и амплитуду с течением времени. Следовательно, этот калькулятор, который считает мощность переменного тока, значительно сложнее калькулятора мощности постоянного тока. Вместо просто мощности постоянного тока в схемах постоянного тока, здесь мы будем говорить сразу о четырех видах мощности: активной мощности, P, реактивной мощности, Q, комплексной мощности, S, and полной мощности, |S|. Похоже, что четыре мощности вместо одной — слишком сложно? Ничего, мы попробуем разобраться.

    Переменный ток

    Установленный на столбе в жилой зоне в Канаде однофазный распределительный трансформатор, подающий потребителю ток напряжением 120 V.

    Переменный ток может быть не только синусоидальной формы, как в сетевых розетках. Он может иметь любую форму, в том числе и не периодическую. Примером такой сложной формы может быть звук гитарной струны, в которой одновременно возникают колебания нескольких собственных частот струны. В результате кажется, что одновременно слышен звук нескольких частот. Однако, в описании этого калькулятора мы будем говорить только о синусоидальных колебаниях.

    Для уменьшения тепловых потерь в проводах линий электропередачи, которые переносят энергию от электростанции потребителям, используется высокое напряжение до сотен киловольт. Это высокое напряжение преобразуется в более безопасное напряжение 110 или 220 В. Использовать высокое напряжение без понижения было бы очень неудобно и опасно.

    Исторически сложилось так, что частота электросетей в разных странах различная, причем чаще всего встречаются частоты 50 и 60 Гц. В морской, авиационной и космической технике используется частота 400 Гц, так как она позволяет уменьшить вес оборудования, такого как трансформаторы и электродвигатели, а также увеличить скорость работы электродвигателей. Однако такая высокая частота неудобна для передачи на большие расстояния, так как в результате значительно увеличивается импеданс линий электропередачи из-за их индуктивности.

    Подробнее об электрическом токе — в нашем Конвертере электрического тока.

    Напряжение

    Мгновенное напряжение u(t) представляется функций времени:

    где Up — пиковое значение напряжения (максимальная амплитуда) в вольтах, ω — угловая частота в радианах в секунду и f — частота в герцах. Для описания напряжения используется также величина размаха напряжения или двойная амплитуда (англ. peak-to-peak amplitude) Upp = 2Up. Здесь мы используем для обозначения напряжения нижний регистр u(t), чтобы показать, что это выражение для изменения мгновенного напряжения в зависимости от времени t.

    Величиной размаха напряжения удобно пользоваться, например, при оценке максимального пробивного напряжения изоляции и конденсаторов. В то же время, размахом напряжения пользоваться неудобно, если нужно оценить мощность переменного тока. В этом случае удобно использовать действующее (среднеквадратичное, англ. root mean square, RMS) значение напряжения, так как такое напряжение нагревает чисто резистивную нагрузку точно так же, как это делает постоянный ток с тем же напряжением. Например, если действующее значение напряжения 220 В приложено к идеальному резистору, на нем выделится столько же тепла, сколько выделилось бы если бы к нему было приложено постоянное напряжение 220 В. Новые микропроцессорные мультиметры обычно измеряют действительное среднеквадратичное значение напряжение сигнала любой формы, так как они оцифровывают сигнал, то есть, преобразуют его в набор дискретных выборок, а затем рассчитывают среднеквадратичное значение напряжения.

    Соотношение между действующим (RMS) и амплитудным значением (А) для часто используемых периодических функций хорошо известно и получено в результате интегрирования одного периода этих функций по времени:

    • синусоидальные колебания:

    • прямоугольные импульсы (меандр) со скважностью (отношение периода к длительности импульса) 50%:

    • прямоугольные импульсы со скважностью D:

    • треугольные импульсы:

    Подробную информацию о напряжении можно найти в нашем Конвертере электрического потенциала и напряжения

    Мощность

    В типичной цепи переменного тока энергия передается по линии электропередачи от источника, например, электростанции или портативного генератора, к нагрузке, например, к лампе или телевизору. Поскольку соединительные провода имеют небольшое сопротивление, часть энергии расходуется на нагрев этих проводов и затем на нагрев окружающей среды. Бóльшая часть энергии передается в нагрузку. Если нагрузка резистивная, энергия преобразуется в тепловую и нагревает окружающую среду. Если нагрузка резистивно-индуктивная, например, электродвигатель, то электрическая энергия вначале преобразуется в механическую плюс тепловую (двигатель нагревается) и в дальнейшем вся она преобразуется в тепловую и опять же нагревает окружающую среду.

    Электрическая мощность P представляет собой скорость передачи энергии в нагрузку или ее преобразования:

    Здесь U — напряжение в вольтах, I — ток в амперах. В Европейских странах для обозначения напряжения обычно используют букву U. В Северной Америке для обозначения напряжения обычно используют V, потому что V — сокращение для вольта. Конечно, это неудобно, но все привыкли, так же как к фунтам, футам и дюймам. Сравните: V = 1 V и U = 1 V. Что удобнее?

    Из закона Ома мы знаем, что

    Поэтому мощность на резистивной нагрузке можно выразить как

    где R — сопротивление в омах. В нашем Конвертере единиц мощности, описано, что мощность измеряется в ваттах (Вт). Процесс преобразования электрической энергии в тепловую обычно называется джоулевым нагревом.

    Для установившегося синусоидального сигнала мгновенное напряжение u с фазовым углом φu и мгновенный ток i с фазовым углом φi можно выразить в виде

    Для удобства мы предположим, что φi = 0, когда ток проходит положительный максимум. Тогда разность фаз между током и напряжением становится равной просто φu. Теперь можно преобразования функции для тока и напряжения к виду

    Мгновенная мощность определяется произведением тока и напряжения

    Преобразуем эту формулу, используя тригонометрическое тождество для произведения двух косинусов:

    Теперь воспользуемся тригонометрическим тождеством для косинуса суммы двух аргументов:

    Мгновенное напряжение, ток и мощность чистого синусоидального процесса в индуктивной нагрузке. Ток в индуктивной нагрузке отстает от напряжения (φu = 60°) и, следовательно, в данном случае мы имеем «отстающий» коэффициент мощности или cos φ = 0,5. Отрицательная часть красной синусоиды функции мощности под горизонтальной осью показывает часть мощности, которая возвращается в систему

    На рисунке выше показано соотношение между мгновенными значениями напряжения, тока и мощности в индуктивной нагрузке в предположении, что фазовый сдвиг φu = 60°.

    Для чисто резистивной нагрузки мощность определяется так:

    или

    Среднеквадратичное значение называют также эффективным значением синусоидального тока или напряжения.

    Активная и реактивная мощность

    Мы можем переписать формулу для мгновенной мощности в виде

    или

    где величина

    называется активной, P. Это часть полной мощности, которая преобразуется в нагрузке в тепло и другие виды энергии и измеряется в ваттах (Вт). Величина

    называется реактивной мощностью, Q. Это часть полной мощности, которая в течение каждого цикла возвращается к источнику энергии и измеряется в реактивных вольт-амперах (вар). Эту единицу можно использовать с десятичными приставками для образования дольных и кратных единиц, например, мвар, квар, Мвар (мегавар), ТВА (теравар), ГВА (гигавар) и т. д.

    Можно преобразовать выражение для активной и реактивной мощности с использованием среднеквадратичных значений напряжения и тока:

    Конечно, в реальной жизни все нагрузки не только резистивные, но также емкостные или индуктивные. Даже электронагреватель имеет определенные емкость и индуктивность (спираль — катушка индуктивности, а отдельные витки образуют конденсаторы). Трансформаторы и электродвигатели являются примерами индуктивных нагрузок. Конденсаторы и катушки индуктивности запасают энергию во время протекания в них переменного тока, в результате чего направление передачи энергии в цепи периодически изменяется. В цепи переменного тока с чисто резистивной нагрузкой синусоидальные ток и напряжение изменяют полярность одновременно, поэтому направление передачи энергии не изменяется и передается только активная энергия.

    Если нагрузка чисто реактивная (индуктивная или емкостная), то разность фаз между напряжением и током равна 90° (подробнее об этом поведении RLC цепей). В этом случае энергия в нагрузку вообще не передается. В то же время, электроэнергия течет от источника в нагрузку и возвращается назад по линиям электропередачи, которые в результате нагреваются и нагревают окружающую среду. В связи с тем, что реальные нагрузки всегда имеют некоторую индуктивность и емкость, в них всегда имеется активная и реактивная составляющие мощности.

    Комплексная и полная мощность

    Возможно для того чтобы всё усложнить, а может быть, наоборот, чтобы упростить, инженеры придумали еще два вида мощности: комплексную мощность, S, измеряемую в вольт-амперах (ВА) и полную мощность, |S|, которая является векторной суммой активной и реактивной мощностей и также измеряется в вольт-амперах. Эту единицу можно использовать с десятичными приставками для образования дольных и кратных единиц, например, мВА, кВА, МВА (мегавольт-ампер), ТВА (теравольт-ампер), ГВА (гигавольт-ампер) и т. д.

    Комплексная мощность, S — комплексная сумма активной и реактивной мощностей:

    Мы увидим, что комплексная мощность объединяет активную и реактивную мощности, а также коэффициент мощности.

    Полная мощность, |S| — модуль (абсолютная величина) комплексной мощности:

    Треугольник мощностей показывает комплексную мощность, которая является векторной суммой активной P и реактивной Q мощностей; полная мощность |S| является абсолютной величиной (модулем) комплексной мощности.

    Из треугольника мощностей имеем:

    Используя тригонометрическое тождество, являющееся следствием теоремы Пифагора и приведенные выше формулы для P и Q, можно записать:

    То есть, полная мощность |S| является произведением действительных значений напряжения и тока.

    Комплексная мощность учитывается при разработке и эксплуатации энергетических систем, потому что линии электропередач, трансформаторы и генераторы должны быть рассчитаны на полную мощность, а не только на мощность, которая выполняет полезную работу. Если реактивной мощности недостаточно, это может привести к понижению напряжения и даже, в свою очередь, к большой аварии в электросистеме (блэкауту), например, такой, как авария в энергосистеме США и Канады в 2003 году, в результате которой 55 миллионов человек на северо-западе США и в канадской провинции Онтарио остались без электроэнергии.

    Электродвигателя являются примерами индуктивных промышленных нагрузок

    Коэффициент мощности

    Коэффициент мощности определяется как отношения реальной (активной) мощности, поглощенной нагрузкой P к полной мощности |S| в системе. В русскоязычной литературе коэффициент мощности обычно обозначается λ (в процентах) или cos φ, где φ — угол сдвига фаз между током и напряжением. В этой статье, поскольку она является переводом с английского без изменения формул, он обозначается PF от англ. power factor.

    Коэффициент мощности представляет собой безразмерное число в интервале –1 ≤ PF ≤ 1 и часто выражается в процентах. Отрицательный коэффициент мощности указывает, что «нагрузка» в действительности таковой не является (поэтому в кавычках) и реально представляет собой генератор, вырабатывающий электроэнергию, которая отправляется назад в систему. Одним из примеров такой энергии является энергия, получаемая от установленных на крыше жилого дома солнечных батарей. Блок управления солнечными батареями измеряет напряжение, частоту и фазу в сети, синхронизирует свою работу с сетью и выдает в нее лишнюю энергию. В таких случаях современные цифровые электросчетчики показывают отрицательную величину коэффициента мощности.

    Если нагрузка чисто резистивная, то напряжение и ток находятся в фазе, коэффициент мощности равен единице и реактивная мощность, которая может быть опережающей или отстающей, равна нулю. Если нагрузка имеет активно-емкостной характер, коэффициент мощности называется опережающим, так как ток опережает напряжение. Если же нагрузка имеет активно-индуктивный характер, то коэффициент мощности называют отстающим, так как ток отстает от напряжения.

    Из приведенных выше формул для P и S следует, что для чисто синусоидального напряжения, PF = cos ϕu:

    Здесь φu — сдвиг фаз между током и напряжением. Коэффициент мощности уменьшается, если активная мощность уменьшается с увеличением сдвига фаз между напряжением источника питания и током. Коэффициент мощности чисто активной (резистивной) нагрузки равен единице.

    Отрицательный сдвиг фаз указывает, что нагрузка емкостная, в которой ток опережает напряжение. Такая нагрузка «отдает» реактивную мощность в систему. Положительный сдвиг фаз показывает, что нагрузка имеет индуктивный характер, ток отстает от напряжения и нагрузка «потребляет» реактивную мощность.

    В промышленности коэффициент мощности имеет очень важное значение, так как энергосбытовые компании повышают цены на электроэнергию, если коэффициент мощности падает ниже определенного предела. Работу ведь выполняет активная мощность, а реактивная просто движется туда-сюда между нагрузкой и источником энергии. Образующиеся при этом большие токи повышают потери энергии при передаче. В результате требуется более мощное оборудование для ее получения, а также более толстые провода для передачи, в которых энергия бесполезно нагревает окружающую среду.

    Если вам интересно как реальные нелинейные нагрузки искажают форму тока и как описанный выше классический треугольник мощностей превращается в объемную фигуру, откройте наш калькулятор для пересчета вольт-амперов в ватты.

    В 50-х и в начале 60-х гг. прошлого века в Европе родители могли подарить на Рождество своему чаду набор для сборки лампового радиоприемника с питанием от сети 220 В…

    Не по теме. Когда я писал эту статью, мне попалось мнемоника, которую преподаватели часто используют для облегчения запоминания материала по электротехнике: УЛИЦА (U на L, I на C). Что это за чушь? Зачем вообще бедным студентам зазубривать кто кого опережает? Меня всегда удивляло множество мнемоник, предлагаемых преподавателями студентам для зазубривания вещей, которые студенты должны понимать, а не помнить. На мой взгляд, студенты должны каждый раз думать, когда они отвечают на вопрос, например, о фазовых соотношениях между током и напряжением в емкостной или индуктивной цепи — кто кого опережает: ток опережает напряжение или напряжение опережает ток.

    Зазубрить, конечно, проще, да и преподавателю проще проверить зубрежку, чем вникать в тонкости и тому, и другому. Студентам легче, потому что не нужно понимать проблему, достаточно зазубрить простое мнемоническое правило. Преподавателям намного быстрее и, главное, дешевле для самого университета просто проверить ответы на вопросы с несколькими вариантами ответов вместо того, чтобы оценить как студенты поняли материал во время разговора на экзамене.

    Не знаю кто как, а я никогда не помнил кто кого опережает и если нужно об этом сказать, то я вспоминаю стрелку мультиметра в режиме измерения сопротивления, которая, если подключить конденсатор достаточно большой емкости, резко отклоняется вправо и потом медленно возвращается назад. Все понятно: ток опережает напряжение — ток уже большой, а напряжение постепенно нарастает. Не нужна мнемоника! Не нужно зубрить электротехнику! Её нужно понимать! Нужно взять аналоговый тестер или цифровой мультиметр с качественным эмулятором стрелочной шкалы, пощупать и всё станет понятно. Можно даже языком пощупать, если напряжение меньше 10 В. Я в детстве щупал и до сих пор живой. Если же студент не хочет брать мультиметр, чтобы понять то, что он изучает, то, как мне кажется, ему лучше вместо электроники изучать историю или иностранные языки. Короче, окончить университет по специальности «умею читать и писать».

    Интересно, что в 50-х и в начале 60-х гг. прошлого века в Европе родители могли подарить на Рождество своему чаду набор для сборки радиоприемника на двух лампах с питанием от сети 220 В и никто не боялся, что ребенок получит травму. Может быть потому, что в 50-х и начале 60-х еще были живы воспоминания об ужасной войне и по сравнению с бомбардировками (я хорошо помню мамины рассказы об этом) опасность розетки на 220 вольт не казалась достаточно серьезной? Я в девять лет собрал двухламповый приемник и хорошо помню, что делал это один, без присмотра взрослых. Правда, сам я приемник запустить не смог, так как схемы читать еще не научился и собирал по монтажной схеме, в которой была ошибка. Отец помог его наладить.

    Автор статьи: Анатолий Золотков

    Компенсация реактивной мощности как фактор энергосбережения

    Как платить за электричество меньше, повысить КПД оборудования и более эффективно использовать электрическую энергию, — сегодня эти вопросы волнуют многих руководителей производственных предприятий и владельцев коммерческих объектов.

    Из данной статьи вы подробнее узнаете, что такое компенсация реактивной мощности, как правильно рассчитать мощность для потребителей и подобрать оборудование, чтобы сократить потери электроэнергии до 65%.


    Немного теории

    Для оценки и расчетов цепей переменного тока используются действующие значения тока и напряжения.

    Действующее значение переменного тока определяется как величина такого эквивалентного постоянного тока, который проходя через то же активное сопротивление, что и переменный ток, выделяет на нем за период то же количество тепла. Математически действующее значение определяется как среднеквадратичное за период.

    Полная мощность вычисляется как произведение действующих значений тока и напряжения цепи.

    S = U * I
    В случае активной нагрузки фазы тока и напряжения совпадают и вся полная мощность выделяется на нагрузке. Расчеты для переменного тока соответствуют анализу цепей постоянного тока, только используются действующие значения тока и напряжения.

    Полная мощность фактически показывает требования к электрической сети. Измеряется она в вольт-амперах (ВА).

    Если в цепи переменного тока появляются реактивные элементы (индуктивные нагрузки и емкостные нагрузки) расчёты приходится корректировать. Реактивные элементы обладают способностью накапливать энергию и отдавать ее обратно в цепь. Появляется сдвиг фаз между током и напряжением и как следствие появляется реактивная мощность.

    Реактивная мощность может быть, как положительной (для индуктивных цепей), так и отрицательной (для емкостной составляющей).

    Реактивная мощность не выделяется на нагрузке, не создает полезной работы. Она накапливается на реактивных элементах нагрузки (конденсаторах, катушках индуктивности), а затем возвращается обратно в питающую сеть. Возвращаясь, она увеличивает текущий по проводам ток. Этот реактивный ток, присутствуя в линиях, дополнительно нагревает их. Поэтому в любой энергосистеме стремятся уменьшить реактивную мощность до минимума.

    На нагрузке остается активная мощность. Она и совершает полезную работу: приводит в движение двигатель, переходит в световую волну в лампах и др. Активная мощность — это среднее значение мгновенной мощности за период.

    Полная мощность в цепях переменного тока равна квадратному корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей.

    S = ? ( P2 + Q2)

    Активная мощность вычисляется как:
    P = I * U * cos ?
    I и U это действующие значения тока и напряжения.


    Или:

    P = S * cos ?
    Т.е. активная и полная мощности связаны через коэффициент — cos ?.

    Коэффициент мощности – это соотношение полезной активной мощности к полной мощности, то есть cos?=P/S этот коэффициент характеризует, насколько эффективно используется электроэнергия. cos ? – это косинус угла сдвига между напряжением питающей сети и током, потребляемым нагрузкой.

    При cos ? = 1 (когда фаза тока совпадает с фазой напряжения) активная мощность на нагрузке равна полной. Вся энергия питающей сети используется для полезной работы. Происходит это только на чисто активной нагрузке, без реактивной составляющей.

    Попробуем рассчитать мощность, когда угол между напряжением и током составляет 90 градусов.

    На графике ? равно 90 косинус фи (cos?)=0(нулю). Для простоты вычислений возьмем максимальное значение напряжения равное 1 (100%). В этот момент ток равен 0 (нулю). Соответственно их произведение, то есть мощность равны 0(нулю). И наоборот, когда ток максимальный, напряжение равно нулю. Получается, что полезная, активная мощность равна 0 (нулю).

    Конечно, устройств с cos ? = 0 на практике не бывает, но промежуточных вариантов может быть множество. Например, бестрансформаторный блок питания, приведенный в качестве примера выше, имеет коэффициент мощности 0,6 — 0,7.

    Значимость коэффициента мощности

    Приведем простые расчеты, демонстрирующие значимость данного показателя.
    Два потребителя электроэнергии с одинаковой активной (полезной) мощностью. У первого cos ? = 1, а у второго – 0,5. Это означает, что второй потребитель потребляет от сети ток в два раза больше, чем первый. Т.к. зависимость потерь в проводах от тока имеет квадратичный характер (P = I2 * R), то потери на активном сопротивлении проводов во втором случае будут в 4 раза больше. Соответственно потребуются провода большего сечения.

    Высокий коэффициент мощности особенно важен для мощных нагрузок и длинных линий электропередач.

    Реактивная мощность в электрических сетях продуцирует следующие негативные факторы:
    • Увеличение потерь в проводниках
    • Нагрев проводников вызывает ускорение старения изоляции, снижение срока службы, способствует возникновению коротких замыканий
    • Снижение пропускной способности энергосистемы при генерации дополнительной мощности для компенсации потерь
    • Нагрев обмоток трансформаторов и снижение нагрузочной способности без видимых причин
    • Перегрузка генераторов и трансформаторов.
      Повышение тока из-за низкого коэффициента мощности вызывает перегрузку генераторов и трансформаторов, и, как следствие, уменьшение их срока службы вследствие превышения расчётных характеристик
    • Увеличение падения напряжения
      Протекающий по электрическому проводнику ток вызывает падение на нем напряжения, величина которого определяется по закону Ома. Возрастание величины тока из-за низкого значения коэффициента мощности вызывает увеличение падения напряжения, что приводит к снижению напряжения на нагрузке относительно требуемого значения, и приводит к снижению мощности, поступающей на нагрузку
    • Использование КРМ для снижения нагрузки в электросетях. Виды компенсаторов

      Для уменьшения нагрузки в электрических сетях от реактивной мощности применяются компенсаторы реактивной мощности. Это может быть использование синхронного компенсатора. Данное оборудование представлено синхронным двигателем, работающим на холостом ходу. Одновременно с ним применяются системы регулировок, влияющих на эффективность оборудования. Кроме синхронного устройства, компенсация производится с помощью батарей конденсаторов. Этот вариант считается более простым и дешевым в эксплуатации.

      Преимущества компенсации реактивной мощности

      • Повышение эффективности использования электрической энергии за счет снижения тепловых потерь на передачу электроэнергии.

      Снижение тепловых потерь можно рассчитать, если значение тока в законе Джоуля-Ленца выразить через соотношение для активной мощности. Получается следующая зависимость:

      Потери комп./Потери нач. =( COS ? нач./ COS ? комп)?

      В результате расчётов получаем следующие зависимости:


      В таблице показано возможное уменьшение тепловых потерь

      COS ? начальнй COS ? компенсированный
      0,85 0,90 0,95 1,00
      0,50 65,40% 69,14% 72,30% 75,00%
      0,55 58,13% 62,65% 66,48% 69,75%
      0,60 50,17% 55,56% 60,11% 64,00%
      0,65 41,52% 47,84% 53,19% 57,75%
      0,7 32,18% 39,51% 45,71% 51,00%
      0,75 22,15% 30,59% 37,67% 43,75%
      0,80 11,42% 20,99% 29,09% 36,00%
      0,85 10,80% 19,94% 27,75%
      0,90 10,25% 19,00%
      0,95 9,75%
      • Повышение качества электроснабжения за счёт уменьшения падения напряжения в линии электропередач.

      В процессе передачи электроэнергии на расстоянии ток вынужден преодолевать сопротивление (R) проводов, что вызывает падение напряжения в линии. Падения напряжения можно определить по закону Ома. Оно равно произведению величины тока на сопротивление. Если выразить величину тока через активную мощность, то в конце преобразований получим следующее выражение:

      ?U=?Uкомп./?Uнач.* COS ? нач./ COS ? комп

      В таблице показано возможное уменьшение падения напряжения

      COS ? начальнй COS ? компенсированный
      0,85 0,90 0,95 1,00
      0,50 41,18% 44,44% 47,37% 50,00%
      0,55 35,29% 38,89% 42,11% 45,00%
      0,60 29,41% 33,33% 36,84% 40,00%
      0,65 23,53% 27,78% 31,58% 35,00%
      0,7 17,65% 22,22% 26,32% 30,00%
      0,75 11,76% 16,67% 21,05% 25,00%
      0,80 5,88% 11,11% 15,76% 20,00%
      0,85 5,56% 10,53% 15,00%
      0,90 5,26% 10,00%
      0,95 5,00%

      • Экономия до 30% на оплате электроэнергии. При компенсированном коэффициенте мощности нет необходимости платить за реактивную мощность. Значительное сокращение энергопотребления.
      • Увеличение срока службы электрических машин. Недостаток реактивной мощности приводит к увеличению тока, что вызывает снижение срока службы электрооборудования.
      • Стоимость прокладки кабеля сокращается до 30%. Оптимизация конструкции оборудования за счёт уменьшения сечения проводников позволяет снизить стоимость используемых материалов.
      • Снижения тепловых потерь на передачу электроэнергии. Повышение эффективности использования электроэнергии и качества электроснабжения за счёт уменьшения падения напряжения в линии электропередач.
      • Дополнительный прирост мощности системы электроснабжения. При скомпенсированном коэффициенте мощности часть избыточной энергии, высвобождающейся за счёт уменьшения потерь, может быть использована потребителем.

      Как выбрать оборудование для компенсации реактивной мощности

      Оптимальный выбор оборудования для коррекции коэффициента мощности будет зависеть от типа имеющихся нагрузок и режимов их работы.

      Если загрузка оборудования мало подвержена колебаниям, т.е. она почти постоянна, то выгоднее всего использовать индивидуальную компенсацию реактивной мощности. В этом случае конденсатор включается и выключается вместе с относящейся к нему нагрузкой, поэтому компенсация соответствует cos ? нагрузки и синхронизирована с ее суточными колебаниями. Индивидуальная компенсация реактивной мощности наиболее эффективна, если большая часть реактивной мощности потребляется несколькими мощными нагрузками, которые работают непрерывно или длительное время.

      рис.1


      Индивидуальная компенсация (см. рис.1) реактивной мощности имеет следующие преимущества:
      • Компенсация четко соответствует нагрузке
      • Конденсаторная батарея может быть размещена непосредственно у нагрузки
      • Конденсаторы используются только во время работы нагрузки
      • Низкая стоимость установки
      • Реактивная мощность полностью исключена из распределительной сети
      • Простота установки
      • Низкая стоимость решения

      Однако во многих системах не все нагрузки задействованы одновременно, и некоторые из них работают всего несколько часов в день. В этом случае индивидуальная компенсация реактивной мощности становится более дорогой из-за необходимости установки большого количества конденсаторов. При этом основная масса конденсаторов не будет использоваться большую часть времени.

      рис.2

      Если в такой системе часть потребителей всегда работает, а часть стоит, периодически меняясь местами, но суммарная нагрузка получается примерно одинаковая по времени, то используют нерегулируемую групповую компенсацию реактивной мощности (см. рис. 2).

      Такая конфигурация имеет следующие преимущества:

      • Конденсаторная батарея может быть размещена в щите управления
      • Конденсаторы используются только во время работы нагрузки
      • Низкая стоимость установки
      • Реактивная мощность полностью исключена из распределительной сети

      Групповая компенсация имеет и недостаток:

      • Распределительная сеть до щита питания нагружена реактивной мощностью

      Если потребность в реактивной мощности сильно колеблется, целесообразно использовать батареи с автоматическим регулированием (см. рис. 3), а не конденсаторы, емкость которых постоянна. В этой системе конденсаторы устанавливаются рядом со щитом питания. Суммарная емкость батареи конденсаторов разделяется на ступени. Контроллер регистрирует текущий коэффициент мощности в сети и подключает или отключает необходимую реактивную мощность. При этом контроллер выбирает ту ступень, которая меньше всего проработала до этого момента.

      рис.3

      Преимущества централизованной компенсации реактивной мощности с автоматическим регулированием:


      • Компенсация четко соответствует изменяющейся во времени нагрузке
      • Конденсаторная батарея размещена рядом со щитом питания
      • Более эффективное использование конденсаторов: контроллер равномерно распределяет нагрузку на конденсаторы, что увеличивает срок службы конденсаторов
      • Лучшее регулирование напряжения в энергосистеме

      Важно обратить внимание, что распределительная сеть до щита питания нагружена реактивной мощностью. Необходим контроллер и аппарат управления ступенями, что усложняет решение, но при этом делает его более оптимальным по функционалу и стоимости.

      В ассортименте компании EKF представлены все элементы компенсации реактивной мощности:


      • Конденсаторы КПС-0,40-ХХ-3, рассчитанные на работу в трехфазных сетях переменного тока 400В с номинальными емкостями до 50 кВАр
      • Регуляторы на 3,5,7,14 подключаемых ступеней компенсации
      • Контакторы для конденсаторов номиналами от 12,5 кВАр до 50 кВАр с катушками управления 230В и 400В
      • Щиты ШМП и ВРУ с удобной внутренней конфигурацией, которые можно подобрать для любого варианта компенсации реактивной мощности.

      Кроме того, в компании EKF проводится сертификация сборщиков данного оборудования. Подробнее о том, как осуществить квалифицированный подбор и сборку компенсаторных установок в вашем регионе, можно уточнить по электронной почте [email protected].

    Активная реактивная мощность. Реактивная мощность это

    Мощность постоянного тока

    Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени, то мощность можно вычислить по формуле:

    Для пассивной линейной цепи, в которой соблюдается закон Ома , можно записать:

    Если цепь содержит источник ЭДС , то отдаваемая им или поглощаемая на нём электрическая мощность равна:

    Если ток внутри ЭДС противонаправлен градиенту потенциала (течёт внутри ЭДС от плюса к минусу), то мощность поглощается источником ЭДС из сети (например, при работе электродвигателя или заряде аккумулятора), если сонаправлен (течёт внутри ЭДС от минуса к плюсу), то отдаётся источником в сеть (скажем, при работе гальванической батареи или генератора). При учёте внутреннего сопротивления источника ЭДС выделяемая на нём мощность прибавляется к поглощаемой или вычитается из отдаваемой.

    Мощность переменного тока

    В переменном электрическом поле формула для мощности постоянного тока оказывается неприменимой. На практике наибольшее значение имеет расчёт мощности в цепях переменного синусоидального напряжения и тока.

    Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности , удобно обратиться к теории комплексных чисел . Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность — мнимой частью, полная мощность — модулем, а угол φ (сдвиг фаз) — аргументом. Для такой модели оказываются справедливыми все выписанные ниже соотношения.

    Активная мощность

    Среднее за период T значение мгновенной мощности называется активной мощностью: В цепях однофазного синусоидального тока где U и I — среднеквадратичные значения напряжения и тока , φ — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S активная связана соотношением

    Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения.

    Измерительные преобразователи реактивной мощности, использующие формулу Q = UI sin φ , более просты и значительно дешевле измерительных преобразователей на микропроцессорной технике.

    Полная мощность

    Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (V·A, В·А)

    Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на её зажимах: S = U·I ; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0 , а при ёмкостной Q

    Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

    Полная мощность имеет практическое значение, как величина, описывающая нагрузки, фактически налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода , кабели , распределительные щиты , трансформаторы , линии электропередачи), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому номинальная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

    Комплексная мощность

    Наличие нелинейных искажений тока в цепи означает нарушение пропорциональности между мгновенными значениями напряжения и силы тока, вызванное нелинейностью нагрузки, например когда нагрузка имеет реактивный или импульсный характер. При линейной нагрузке сила тока в цепи пропорциональна мгновенному напряжению, вся потребляемая мощность является активной. При нелинейной нагрузке увеличивается кажущаяся (полная) мощность в цепи за счёт мощности нелинейных искажений тока, которая не принимает участия в совершении работы. Мощность нелинейных искажений не является активной и включает в себя как реактивную мощность, так и мощность прочих искажений тока. Данная физическая величина имеет размерность мощности, поэтому в качестве единицы измерения неактивной мощности можно использовать В∙А (вольт-ампер) или вар (вольт-ампер реактивный). Вт (ватт) использовать нежелательно, чтобы неактивную мощность не спутали с активной.

    Связь неактивной, активной и полной мощностей

    Величину неактивной мощности обозначим N . Через i обозначим вектор тока, через u — вектор напряжения. Буквами I и U будем обозначать соответствующие действующие значения:

    Представим вектор тока i в виде суммы двух ортогональных составляющих i a и i p , которые назовём соответственно активной и пассивной. Поскольку в совершении работы участвует только составляющая тока, коллинеарная напряжению, потребуем, чтобы активная составляющая была коллинеарна напряжению, то есть i a = λu , где λ — некоторая константа, а пассивная — ортогональна, то есть Имеем

    Запишем выражение для активной мощности P , скалярно умножив последнее равенство на u :

    Отсюда находим

    Выражение для величины неактивной мощности имеет вид где S = U I — полная мощность.

    Для полной мощности цепи справедливо представление, аналогичное выражению для цепи с гармоническими током и напряжением, только вместо реактивной мощности используется неактивная мощность:

    Таким образом, понятие неактивной мощности представляет собой один из способов обобщения понятия реактивной мощности для случая несинусоидальных тока и напряжения. Неактивная мощность иногда называется реактивной мощностью по Фризе.

    Измерения

    • Для измерения электрической мощности применяются ваттметры и варметры , можно также использовать косвенный метод, с помощью вольтметра и амперметра .
    • Для измерения коэффициента реактивной мощности применяют фазометры
    • Государственный эталон — ГЭТ 153-86 Государственный специальный эталон единицы электрической мощности в диапазоне частот 40-2500 Гц. Институт-хранитель: ВНИИМ

    Мощность некоторых электрических приборов

    В таблице указаны значения мощности некоторых потребителей электрического тока:

    Большинство бытовых приборов рассчитаны на напряжение 220 В, но на разную силу тока. Поэтому мощность потребителей электроэнергии разная.

    Литература

    • ГОСТ 8.417-2002 Единицы величин
    • ПР 50.2.102-2009 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации
    • Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. — М: Высшая школа, 1984.
    • Гольдштейн Е. И., Сулайманов А. О., Гурин Т. С. Мощностные характеристики электрических цепей при несинусоидальных токах и напряжениях. ТПУ, — Томск, 2009, Деп. в ВИНИТИ, 06.04.09, № 193-2009. — 146 с.

    Дополнительная литература

    • Агунов М. В., Агунов А. В., Вербова Н. М. Определение составляющих полной мощности в электрических цепях с несинусоидальными напряжениями и токами методами цифровой обработки сигналов // Электротехника, 2005, № 7, С. 45-48.
    • Агунов А. В. Неактивные составляющие полной мощности в автономных электротехнических системах судостроения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб., СПбГМТУ, 1997, 20 с.
    • Агунов М. В. Энергетические процессы в электрических цепях с несинусоидальными режимами и их эффективность. Кишинев-Тольятти: МолдНИИТЭИ, 1997, 84 с.
    • Агунов М. В., Агунов А. В. Об энергетических соотношениях в электрических цепях с несинусоидальными режимами // Электричество, 2005, № 4, С. 53-56.
    • Агунов А. В. Управление качеством электроэнергии при несинусоидальных режимах. СПб., СПбГМТУ, 2009, 134 с.
    • Агунов М. В., Агунов А. В., Вербова Н. М. Новый подход к измерению электрической мощности // Промышленная энергетика, 2004, № 2, С. 30-33.
    • Агунов А. В. Статический компенсатор неактивных составляющих мощности с полной компенсацией гармонических составляющих тока нагрузки // Электротехника, 2003, № 2, С. 47-50.
    • — см. Мощность электрическая … Большой Энциклопедический словарь

      электрическая мощность — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN electric powerelectrical powerep … Справочник технического переводчика

      Физическая величина, характеризующая скорость изменения (получения, потребления, передачи, преобразования, рассеяния и т. п.) электрической энергии. В электрических цепях постоянного тока электрическая мощность Р равна произведению силы тока I и… … Энциклопедия техники

      электрическая мощность — 9 электрическая мощность: Физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии de. Elektrische Leistung en. Electric power fr. Puissance électrique

    В цепях переменного тока различают три вида мощностей: активную Р, реактивную Q и полную S.

    Активная мощность вычисляется по формуле:

    Активную мощность потребляет резистивный элемент. Единица

    измерения активной мощности называется Ватт (Вт), производная единица – килоВатт (кВт), равная 10 3 Вт.

    Реактивная мощность вычисляется по формуле:

    Реактивная мощность потребляется идеальным индуктивным и

    емкостным элементами. Единица измерения реактивной мощности называется Вольт-Ампер реактивный (Вар), производная единица – килоВАр (кВАр), равная 10 3 ВАр.

    Полная мощность потребляется полным сопротивлением и обозначается буквой S:

    Единица измерения полной мощности называется ВА (Вольт-Ампер), производная единица – килоВольт-Ампер (кВА), равная 10 3 ВА.

    По сути, размерность у всех выше перечисленных единиц измерения одинакова – . Разные название этих единиц нужны, чтобы различать эти виды мощности.

    Проявляются различные виды мощности по-разному. Активная мощность необратимо преобразуется в другие виды мощности (например, тепловую, механическую). Реактивная мощность обратимо циркулирует в электрических цепях: энергия электрического поля конденсатора преобразуется в энергию магнитного поля, и наоборот. «Извлечь» реактивную мощность с «пользой для дела» невозможно.

    Из формул (2.19) – (2.21) следует, что между активной, реактивной и полной мощностью имеет место соотношение:

    Соотношение между P, Q и S можно интерпретировать как соотношение сторон прямоугольного треугольника (вспомните треугольник сопротивлений, треугольник напряжений – все эти треугольники подобны).

    Из рис. 2.10 видно, что cosφ = (2.24)

    Отсюда вытекает определение одной из основных характеристик цепей переменного тока – коэффициента мощности. Специального обозначения он не получил.

    Коэффициент мощности показывает, какую долю полной мощности составляет активная мощность.

    Желательно, чтобы коэ ффициент мощности цепи был как можно больше, т.е. приближался к 1. Реально предприятия электрических сетей устанавливают такое ограничение для промышленных предприятий: соs φ = (0,92…..0,95). Достигать значений соs φ >0,95 рискованно, так как разность фаз φ при этом может скачком перейти от положительных значений к отрицательным, что вредно для э лектрооборудования. Если соsφ

    Если коэ ффициент мощности оказывается мал, его необходимо повышать. График функции соs φ имеет вид монотонно убывающей функции в интервале от 0 0 до 90 0 . Следовательно, увеличить соsφ – значит уменьшить разность фаз , то есть уменьшить (Х L -Х С).

    Если влиять на (Х L -Х С), меняя С и L, то это приведет к увеличению тока в последовательной цепи и изменению режима работы оборудования, поэ тому такой способ практически не применяется. В следующем разделе рассмотрен другой способ повышения коэ ффициента мощности.

    ЛЕКЦИЯ 4 .

    2.6 Цепь переменного тока с параллельным соединением ветвей.

    Рассмотрим э лектрическую цепь с двумя параллельными

    ветвями (рис. 2.11). Полученные выводы распространим на цепь с любым количеством ветвей. К цепи, содержащей две параллельные ветви, включающие активные, индуктивные и емкостные элементы (R 1 , L 1 , C 1 и R 2 , L 2 , C 2 cоответственно), подводится переменное напряжение U частоты f.

    Прямая задача : Заданы все Обратная задача : Заданы свойства

    входящие в цепь элементы. цепи. Найти неизвестные элементы

    Найти все токи и разности цепи (эта задача решена в лабора-

    фаз. торной работе Ц-5)

    Решим прямую задачу, то есть найдем токи I 1, I 2 и общий ток I .

    Рис. 2.11.Э лектрическая цепь с двумя параллельными

    Из второго закона Кирхгофа следует, что напряжения на параллельных участках цепи одинаковы:

    U 1 = U 2 = U (2.25)

    На основании закона Ома найдем токи I 1 и I 2:

    ; (2.26)

    Найдем также разности фаз тока и напряжения для каждой ветви:

    (2.27)

    На основании первого закона Кирхгофа применительно к узлу А можно записать:

    Таким образом, для определения тока I необходимо векторно сложить токи I 1 и I 2 . В качестве опорного вектора удобно выбрать вектор напряжения .

    Реактивная мощность

    Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

    Если элемент цепи — резистор c электрическим сопротивлением R , то

    Мощность переменного тока

    Активная мощность

    Среднее за период Т значение мгновенной мощности называется активной мощностью: . В цепях однофазного синусоидального тока , где U и I — действующие значения напряжения и тока , φ — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле . В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S активная связана соотношением . Единица активной мощности — ватт (W , Вт ). Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом активной мощности является мощность, поглощаемая нагрузкой.

    Реактивная мощность

    Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока, равна произведению действующих значений напряжения U и тока I , умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: Q = UI sin φ . Единица реактивной мощности — вольт-ампер реактивный (var , вар ). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Р соотношением: . Реактивная мощность в электрических сетях вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторых электрических установках реактивная мощность может быть значительно больше активной. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности. Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом реактивной мощности является мощность, отраженная от нагрузки.

    Необходимо отметить, что величина sinφ для значений φ от 0 до плюс 90 ° является положительной величиной. Величина sinφ для значений φ от 0 до минус 90 ° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой Q = UI sinφ реактивная мощность может быть отрицательной величиной. Но отрицательное значение мощности нагрузки характеризует нагрузку как генератор энергии. Активное, индуктивное, емкостное сопротивление не могут быть источниками постоянной энергии. Модуль величины Q = UI sinφ приблизительно описывает реальные процессы преобразования энергии в магнитных полях индуктивностей и в электрических полях емкостей. Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения. Измерительные преобразователи реактивной мощности, использующие формулу Q = UI sinφ , более просты и значительно дешевле измерительных преобразователей на микропроцессорной технике.

    Полная мощность

    Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи I и напряжения U на её зажимах: S = U×I ; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: , где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0 , а при ёмкостной Q ). Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (VA , ВА ).

    Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

    Измерения

    • Для измерения электрической мощности применяются ваттметры и варметры , можно также использовать косвенный метод, с помощью вольтметра и амперметра .
    • Для измерения коэффициента реактивной мощности применяют фазометры

    Литература

    Ссылки

    См. также

    • Список параметров напряжения и силы электрического тока

    Wikimedia Foundation . 2010 .

    Смотреть что такое «Реактивная мощность» в других словарях:

      реактивная мощность — Величина, равная при синусоидальных электрическом токе и электрическом напряжении произведению действующего значения напряжения на действующее значение тока и на синус сдвига фаз между напряжением и током двухполюсника. [ГОСТ Р 52002 2003]… … Справочник технического переводчика

      Электр. мощность в цепи переменного тока, расходуемая на поддержание вызываемых переменным током периодических изменений: 1) магнитного поля при наличии в цепи индуктивности; 2) заряда конденсаторов при наличии конденсаторов и проводов (напр.… … Технический железнодорожный словарь

      Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q =… … Большой Энциклопедический словарь

      РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — величина, характеризующая скорость обмена энергией между генератором переменного тока и магнитным (млн. электрическим) полем цепи, создаваемым электротехническими устройствами (индуктивностью и ёмкостью). Р. м. возникает в цепи при наличии сдвига … Большая политехническая энциклопедия

      реактивная мощность — 3.1.5 реактивная мощность (вар): Реактивная мощность сигналов синусоидальной формы какой либо отдельной частоты в однофазной цепи, определяемая как произведение среднеквадратических значений тока и напряжения и синуса фазового угла между ними.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

      реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Menamoji kompleksinės galios dalis, skaičiuojama pagal formulę Q² = S² – P²; čia Q – reaktyvioji galia, S – pilnutinė galia, P – aktyvioji galia. Matavimo vienetas –… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

      реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. reactive power; wattless power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. безваттная мощность, f; реактивная мощность, f pranc. puissance déwatée, f; puissance réactive, f … Fizikos terminų žodynas

      Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними:… … Энциклопедический словарь

      реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. reactive power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. реактивная мощность, f pranc. puissance réactive, f … Automatikos terminų žodynas

      Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока (См. Переменный ток). Р. м. Q равна произведению действующих значений напряжения U и тока… … Большая советская энциклопедия

    Книги

    • Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии: Руководство для практических расчетов , Железко Ю.С.. Прикладные науки. Техника. Промышленность…

    Арендовать или купить Автрон LPh250 Портативный блок резистивной нагрузки переменного тока, 150 кВт

    Электронные нагрузки >> Переносные блоки нагрузки >> Переносные блоки резистивных нагрузок переменного тока, 150 кВт

    Производитель: Avtron
    Модель: ЛПх250



    Загрузить техническое описание продукта

    Обзор продукта

    АРЕНДА AVTRON LPh250 (LPH-150) FREEDOM PORTABLE AC LOAD BANK (Уточняйте наличие по телефону)

    Портативный блок нагрузки переменного тока Avtron LPh250 идеально подходит для текущих испытаний и обслуживания источников питания переменного тока, таких как резервные аварийные генераторы и системы ИБП.Этот блок нагрузки переменного тока, разработанный для непрерывной работы, дает пользователям высокую нагрузку в легком и сверхкомпактном корпусе. Клеммы нагрузки с быстрым подключением и простое управление позволяют настраивать и эксплуатировать блок нагрузки Avtron LPh250 одним специалистом, экономя драгоценное время в полевых условиях.

    Avtron LPh250 рассчитан на непрерывную работу и не требует периода охлаждения после использования. Органы управления и охлаждающие вентиляторы питаются от любой стандартной однофазной настенной розетки на 120 В переменного тока со съемным сетевым шнуром.Этот портативный блок нагрузки Avtron LPh250 обеспечивает полную мощность 150 кВт при 480 или 240 В переменного тока, 3 фазы, 60 Гц. Предохранители силовой цепи, защита от неправильного напряжения (только для модели Dual Voltage) и защита от перегрева входят в стандартную комплектацию портативного блока нагрузки Avtron LPh250.

    Технические характеристики портативного блока нагрузки переменного тока Avtron LPh250 включают:

    Максимальная емкость 112,5 кВт при 208 В переменного тока / 150 кВт при 240 или 480 В переменного тока
    Напряжение 480, 240 и 208 В переменного тока
    Фаза / частота 3 фазы, 60 Гц
    Разрешение шага нагрузки 3.75 кВт при 208 В переменного тока / 5 кВт при 240 или 480 В переменного тока

    Полные технические характеристики см. В листе технических данных

    видов электрических нагрузок | electricaleasy.com

    Электрическая нагрузка — это устройство или электрический компонент, который потребляет электрическую энергию и преобразует ее в другую форму энергии. Электрические лампы, кондиционеры, двигатели, резисторы и т. Д. — вот некоторые из примеров электрических нагрузок .Их можно классифицировать по разным факторам. Некоторые популярные классификации электрических нагрузок следующие.

    Резистивный, емкостный, индуктивный

    Электрические нагрузки можно разделить на резистивные, емкостные, индуктивные и их комбинации по своему характеру.

    Резистивная нагрузка

    • Двумя распространенными примерами резистивных нагрузок являются лампы накаливания и электрические нагреватели.
    • Резистивные нагрузки потребляют электроэнергию таким образом, что волна тока остается в фазе с волной напряжения.Это означает, что коэффициент мощности для резистивной нагрузки равен единице.

    Емкостная нагрузка

    • Емкостная нагрузка заставляет волну тока опережать волну напряжения. Таким образом, коэффициент мощности емкостной нагрузки является ведущим.
    • Примеры емкостных нагрузок: батареи конденсаторов, скрытые кабели, конденсаторы, используемые в различных цепях, например, пускатели двигателей и т. Д.

    Индуктивная нагрузка

    • Индуктивная нагрузка заставляет волну тока отставать от волны напряжения.Таким образом, коэффициент мощности индуктивной нагрузки отстает.
    • Примеры индуктивной нагрузки включают трансформаторы, двигатели, катушки и т. Д.

    Комбинированные нагрузки

    • Большинство нагрузок не являются чисто резистивными, чисто емкостными или чисто индуктивными. Многие практические нагрузки используют различные комбинации резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Коэффициент мощности таких нагрузок меньше единицы и либо отстает, либо опережает.
    • Примеры
    • : Однофазные двигатели часто используют конденсаторы для помощи двигателю во время запуска и работы, настройки цепей или цепей фильтров и т. Д.

    Типы нагрузок в энергосистеме

    Внутренняя нагрузка / бытовая нагрузка

    Бытовая нагрузка состоит из освещения, вентиляторов, бытовых электроприборов (включая телевизор, кондиционер, холодильники, обогреватели и т. Д.), Небольших двигателей для перекачивания воды и т. Д. Большинство бытовых потребителей подключаются только на несколько часов в течение дня. Например, осветительная нагрузка подключается на несколько часов в ночное время.

    Коммерческая нагрузка

    Коммерческая нагрузка состоит из электрических нагрузок, которые предназначены для коммерческого использования, например, в ресторанах, магазинах, торговых центрах и т. Д.Этот тип нагрузки возникает в течение большего количества часов в течение дня по сравнению с домашней нагрузкой.

    Промышленная нагрузка

    Промышленная нагрузка складывается из спроса на нагрузку со стороны различных отраслей. Он включает в себя все электрические нагрузки, используемые в промышленности, а также используемое оборудование. Промышленные нагрузки могут быть подключены в течение всего дня.

    Коммунальная нагрузка

    Этот тип нагрузки состоит из уличного освещения, систем водоснабжения и канализации и т. Д. Уличное освещение практически постоянно в ночное время.Воду можно перекачивать в верхние резервуары для хранения в непиковые часы, чтобы улучшить коэффициент загрузки системы.

    Ирригационная нагрузка

    Двигатели и насосы, используемые в ирригационных системах для подачи воды в сельское хозяйство, подпадают под эту категорию. Как правило, оросительная нагрузка подается в непиковые или ночные часы.

    Тяговая нагрузка

    Электрические железные дороги, трамвайные вагоны и т. Д. Испытывают тяговые нагрузки. Этот вид нагрузок достигает своего пика в утренние и вечерние часы.

    Некоторые другие классификации электрических нагрузок

    По характеру нагрузки

    • Линейные нагрузки
    • Нелинейные нагрузки

    По фазам

    • Однофазные нагрузки
    • Трехфазные нагрузки

    По значимости

    • Жизненно важные электрические нагрузки (например,грамм. требуется для жизнедеятельности)
    • Основные электрические нагрузки
    • Несущественные / нормальные электрические нагрузки
    Электрические нагрузки также можно классифицировать по-разному, например, в соответствии с их функциями. Электронная нагрузка

    переменного тока — 3091LD

    3091LD разработан для обеспечения точно регулируемых нелинейных нагрузок для тестирования оборудования, генерирующего переменный ток, такого как ИБП и источники переменного тока. Кроме того, могут быть проверены любые активные или пассивные токоведущие устройства, такие как переключатели, автоматические выключатели, предохранители, соединители и силовые полупроводники.Традиционно многие из этих продуктов тестируются с использованием резистивных банков нагрузки. Этот подход не моделирует реальные условия, такие как переключение преобразователей постоянного / переменного тока, которые используются во многих изделиях с питанием от переменного тока. Этот тип традиционного тестирования не позволяет полностью проверить тестируемое оборудование (EUT) в наихудших условиях эксплуатации. Высокие пиковые токи и нагрузки с низким коэффициентом мощности могут значительно повлиять на рабочие характеристики ИБП или источника питания переменного тока. Нагрузка переменного тока 3091LD может моделировать условия нагрузки с высоким коэффициентом амплитуды и переменным коэффициентом мощности.Это обеспечивает эффективный метод тестирования продуктов переменного тока в реальных условиях и может значительно повысить надежность продукта. Если не провести надлежащую проверку, дефекты продукта могут остаться незамеченными до тех пор, пока устройство не будет использовано на объекте заказчика, что приведет к дорогостоящим возвратам на месте.

    Основные характеристики

    • Многорежимная электронная нагрузка переменного тока Гибкое решение для широкого диапазона переменного тока приложения для проверки мощности
    • Конфигурации «ведущий / ведомый» рассеиваемой мощности 3000 Вт для большей мощности и многофазности приложения
    • от 50 до 350 В, от 45 до 440 Гц Коммерческая, военная и авионика приложения
    • Программируемый пик и коэффициент мощности
    • Проверить продукты питания переменного тока для
      реальных условий
    • Встроенные измерения Устраняет необходимость в дополнительное испытательное оборудование в настольных или ATE-приложениях
    • Пульт дистанционного управления Интерфейс IEEE-488 и RS232C для автоматизированные тестовые приложения

    Передняя панель управления
    Нагрузкой переменного тока можно управлять с простой в использовании передней панели с меню.Тесты продукта могут быть выполнены быстро в условиях НИОКР, выбрав конкретные условия нагрузки на передней панели и прочитав экран измерений 3091LD. Этот быстрый интерактивный режим управления с передней панели можно использовать на раннем этапе разработки продукта, чтобы изолировать потенциальные проблемы с производительностью до того, как продукт покинет техническую лабораторию.

    Автоматическое тестирование
    3091LD может быть развернут на испытательных станциях ATE с использованием дистанционного управления IEEE-488 или RS232C.Используется стандартный отраслевой протокол SCPI (Стандартные команды для программируемых приборов), а для упрощения разработки программного обеспечения для тестирования доступны драйверы приборов. Встроенные функции измерения нагрузки переменного тока 3091LD могут использоваться для устранения необходимости в дополнительном испытательном оборудовании, таком как измерители, анализаторы мощности и осциллографы. Это, а также меньший размер 3091LD по сравнению с блоками пассивной нагрузки обеспечивает экономию как затрат, так и места в стойке.

    Уровни мощности
    Каждый 3091LD способен рассеивать 3000 Вт однофазной мощности переменного тока.Для более мощных или трехфазных приложений ведущий блок 3091LD можно комбинировать с одним или несколькими ведомыми блоками. Ведущий блок 3091LD обеспечивает необходимые консолидированные измерения, поэтому контроллеру испытательной системы или оператору требуется только интерфейс с ведущим блоком, независимо от конкретной конфигурации. Конфигурации с одной, двумя или тремя фазами могут быть настроены программно с лидера 3091LD.

    Измерение и анализ
    3091LD может использоваться для имитации широкого спектра условий нагрузки переменного тока для поддержки реальных испытаний и оценки ИБП и источников переменного тока.В частности, можно выбрать следующие режимы:

    Обычный
    Модель Описание
    Постоянная мощность CP Этот режим эффективно имитирует нагрузки с постоянной мощностью, такие как импульсные источники питания.
    Постоянное сопротивление CR Имитирует обычную резистивную нагрузку или силовой резистор.Программируемый диапазон от 2,5 Ом до 1000 Ом охватывает широкий спектр приложений. Этот режим можно использовать для замены обычных резистивных нагрузок.
    Постоянный ток CC Обеспечивает постоянную токовую нагрузку. Этот режим может использоваться для моделирования как линейных (резистивных), так и нелинейных (активных) нагрузок для тестирования регулирования напряжения.
    Постоянное напряжение CV Этот режим имитирует нагрузку шунтирующего регулятора и может использоваться для тестирования источников тока.
    Короткое замыкание SC Проверить режим защиты ИО от короткого замыкания путем определения состояния короткого замыкания. 3001LD может выдерживать импульсные токи до 300 А в течение до 50 мс и устойчивые токи до 30 А в этом режиме работы. Отключение нагрузки по низкому напряжению может быть запрограммировано от 50 вольт до

    Пользовательский контроль
    Все режимы нагрузки переменного тока легко настраиваются с передней панели с помощью пользовательского интерфейса с меню.Большой ЖК-экран используется для отображения информации о настройке, а также данных измерений. Измерения включают среднеквадратичное значение напряжения, пиковое значение напряжения, среднеквадратичное значение тока, пиковый ток, пик-фактор, истинную мощность, полную мощность, коэффициент мощности и частоту. Осциллограммы напряжения и тока на входных клеммах нагрузки могут быть оцифрованы и отображаться на графическом ЖК-дисплее передней панели. Это позволяет быстро анализировать поведение выходного сигнала EUT без необходимости подключения дополнительного испытательного оборудования. Графический интерфейс пользователя (GUI) Windows предназначен для расширения возможностей измерения и отображения 3091LD.Графический интерфейс пользователя можно использовать для сохранения и печати результатов тестирования в целях отчета.

    Контроль пик-фактора и коэффициента мощности
    При работе в режиме постоянного тока или постоянной мощности 3091LD поддерживает контроль пик-фактора путем сужения угла проводимости формы волны тока для соответствия запрошенному пик-фактору. Таким образом, пиковый ток увеличивается при сохранении среднеквадратичного уровня тока. В то время как кажущаяся мощность остается постоянной, истинная мощность уменьшается. Это приводит к снижению истинного коэффициента мощности.Следовательно, когда коэффициент амплитуды увеличивается, истинный коэффициент мощности автоматически уменьшается. Нагрузка дополнительно управляет коэффициентом мощности, сдвигая ток относительно входного напряжения (коэффициент мощности смещения). Доступно управление как опережающим, так и запаздывающим коэффициентом мощности. Фазовый сдвиг тока возможен только в том случае, если пик-фактор выше 1,414. Таким образом, диапазоны управления коэффициентом амплитуды и коэффициента мощности связаны, как показано на графике справа.

    Программное обеспечение для управления прибором

    Большой ЖК-экран используется для отображения информации о настройке, а также данных измерений.Измерения включают среднеквадратичное значение напряжения, пиковое значение напряжения, среднеквадратичное значение тока, пиковый ток, пик-фактор, истинную мощность, полную мощность, коэффициент мощности и частоту. Осциллограммы напряжения и тока на входных клеммах нагрузки могут быть оцифрованы и отображаться на графическом ЖК-дисплее передней панели. Это позволяет быстро анализировать поведение выходного сигнала EUT без необходимости подключения дополнительного испытательного оборудования. Графический интерфейс пользователя (GUI) Windows предназначен для расширения возможностей измерения и отображения 3091LD. ICS можно использовать для сохранения и распечатки результатов тестирования в целях отчета.

    Виды электрических нагрузок | Активная, индуктивная и емкостная нагрузка

    Если мы посмотрим на природу электрических нагрузок, мы можем разделить их на 3 типа. В этом руководстве вы подробно разберетесь с резистивной, индуктивной и емкостной нагрузкой. Также я выделю одно из очень распространенных заблуждений о конкретном типе нагрузки. Итак, начнем.


    Рекомендуем прочитать перед переходом на

    Активная, реактивная и полная мощность

    Что такое электрическая нагрузка?


    Во-первых, давайте разберемся, что такое электрическая нагрузка? Проще говоря, все, что потребляет электроэнергию, называется электрической нагрузкой .Это включает в себя лампочки, компьютеры, холодильник и т. Д., Все они потребляют электроэнергию, и, следовательно, мы можем назвать их электрической нагрузкой. Теперь, если мы посмотрим на природу такой нагрузки, мы можем классифицировать их по трем различным типам. И это так.

    1. Активная нагрузка
    2. Индуктивная нагрузка и
    3. Емкостная нагрузка

    Активная нагрузка


    Давайте сначала разберемся с резистивной нагрузкой. Нагрузка, потребляющая только активную мощность, называется резистивной нагрузкой. И если вы посмотрите на формы сигналов напряжения и тока такой нагрузки, вы обнаружите, что напряжение и ток идеально совпадают по фазе друг с другом.

    Теперь, когда я говорю, что они идеально совпадают по фазе, это означает, что обе формы волны достигают своего пикового значения одновременно. Они также одновременно достигают нулевого значения. Один пример показан выше.

    Поскольку такой тип нагрузки потребляет только активную мощность, мощность передается только от источника к нагрузке. От нагрузки к источнику не будет передаваться мощность.Да, в некоторых случаях мощность также течет от нагрузки к источнику, что я объяснил в моем видео об активной реактивной и полной мощности.

    Поскольку такие нагрузки потребляют только активную мощность, коэффициент мощности таких нагрузок равен единице! И это очень хороший знак. Если вы хотите узнать коэффициент мощности подробно, вы можете просмотреть мой полный список воспроизведения по коэффициенту мощности.

    Пример резистивной нагрузки


    Пример резистивной нагрузки

    • Лампы
    • Нагреватели
      Или любые другие нагрузки, состоящие только из нагревательных элементов.Это примеры резистивной нагрузки.

    Свойства резистивной нагрузки


    Посмотрим, каковы свойства резистивной нагрузки

    • Эта нагрузка потребляет только активную мощность.
    • Форма кривой напряжения и тока таких нагрузок идеально совпадает по фазе друг с другом.
    • Коэффициент мощности такой нагрузки равен единице
    • Мощность всегда течет от источника к нагрузке

    Индуктивная нагрузка


    Теперь давайте разберемся с индуктивными нагрузками.

    Нагрузка, потребляющая только реактивную мощность, называется индуктивной нагрузкой . И если вы посмотрите на формы сигналов напряжения и тока такой нагрузки, вы обнаружите, что напряжение и ток не совпадают по фазе друг с другом на 90 градусов.

    Теперь, когда я говорю, что они не в фазе, это означает, что обе формы волны достигают своего пикового значения в разное время. Они также достигают нулевого значения в разное время. Если вы посмотрите на осциллограмму, вы обнаружите, что напряжение имеет преимущество перед током.Мы также можем сказать, что ток отстает от напряжения.

    Поскольку такой тип нагрузки потребляет только реактивную мощность, мощность может течь от источника к нагрузке или даже от нагрузки к источнику. Далее, коэффициент мощности таких нагрузок — это не Unity! Коэффициент мощности таких нагрузок носит отстающий характер. И это не очень хороший знак.

    Пример индуктивной нагрузки


    Давайте посмотрим на несколько примеров индуктивной нагрузки.

    Электродвигатель
    Вентиляторы
    Стиральная машина или что-нибудь, что имеет двигатель внутри.

    Кроме того, реакторы, используемые в энергосистеме, являются примером индуктивной нагрузки.

    Свойства индуктивных нагрузок


    Посмотрим, каковы свойства индуктивной нагрузки

    • Эта нагрузка потребляет только реактивную мощность.
    • Форма кривой напряжения и тока таких нагрузок не совпадают по фазе друг с другом на 90 градусов.
    • Коэффициент мощности такой нагрузки отстает.
    • Мощность перетекает от источника к нагрузке и от нагрузки к источнику

    Этот тип нагрузки не является простой нагрузкой, как резистивная нагрузка.Они создают множество проблем в системе. Но, конечно, они не менее важны. Поскольку в таких нагрузках ток отстает от напряжения на 90 градусов, переключение такой нагрузки затруднено. Как известно, автоматический выключатель размыкается при текущем нулевом состоянии. Если вы посмотрите на кривые тока и напряжения такой нагрузки, вы обнаружите, что, когда ток равен нулю, напряжение является максимальным.

    Следовательно, когда автоматический выключатель размыкается при нулевом токе, напряжение на контакте выключателя является максимальным.В то время как в случае резистивной нагрузки и ток, и напряжение одновременно становятся равными нулю. Поэтому переключение индуктивных нагрузок такого типа крайне важно.

    Нагрузка такого типа также сильно влияет на коэффициент мощности системы. Следовательно, счета за электроэнергию растут.

    Емкостная нагрузка


    Емкостная нагрузка аналогична индуктивной нагрузке. В емкостных нагрузках ток и напряжение не совпадают по фазе друг с другом. Единственное отличие состоит в том, что в емкостной нагрузке ток опережает напряжение на 90 град.А в индуктивной нагрузке ток отстает от напряжения на 90 град.

    Заблуждение о емкостной нагрузке

    Теперь давайте поговорим о заблуждении, о котором я говорил в начале этого видео.

    Как правило, емкостные нагрузки не существуют в автономном формате. Конденсаторные батареи устанавливаются для повышения коэффициента мощности нагрузки или системы. Их работа — обеспечивать реактивную мощность. Поэтому конденсаторные батареи нельзя назвать емкостной нагрузкой.Потому что нагрузка — это то, что поглощает энергию. Я видел во многих местах в Интернете, что люди называют батарею конденсаторов емкостной нагрузкой. Ну, я думаю, конденсаторная батарея обеспечивает реактивную мощность и, следовательно, ее нельзя классифицировать как емкостную нагрузку. /

    Например, у меня есть генератор переменного тока 230 В и подключенная к нему конденсаторная батарея. Реактивное сопротивление конденсаторной батареи 23 Ом. Следовательно, ток, потребляемый системой, будет составлять 10 А.

    Теперь, если вы подключите VAR-метр, который используется для расчета реактивной мощности, между генератором и конденсаторной батареей, он даст отрицательное значение.Отрицательная 2300 ВАР или 2,3 КВАРА. Таким образом, это отрицательное значение указывает на то, что мощность фактически течет от конденсаторной батареи к генератору. / Следовательно, конденсаторную батарею нельзя назвать емкостной нагрузкой. По сути, не существует того, что можно было бы классифицировать как емкостную нагрузку.


    Итак, это все о типах электрических нагрузок. Эту тему запросил один из моих подписчиков. Надеюсь, сегодня вы узнали что-то новое.

    Что такое чисто резистивная цепь? — Фазорная диаграмма и осциллограмма

    Цепь, содержащая только чистое сопротивление R Ом в цепи переменного тока, известна как Чистая резистивная цепь переменного тока .Наличие индуктивности и емкости не существует в чисто резистивной цепи. Переменный ток и напряжение движутся как вперед, так и назад в обоих направлениях цепи. Следовательно, переменный ток и напряжение соответствуют форме синусоидальной волны или известной как синусоидальная форма волны.

    Состав:

    В чисто резистивной схеме мощность рассеивается резисторами, а фаза напряжения и тока остается прежней, т.е., напряжение и ток одновременно достигают максимального значения. Резистор — это пассивное устройство, которое не производит и не потребляет электроэнергию. Он преобразует электрической энергии в тепло .

    Описание резистивной цепи

    В цепи переменного тока отношение напряжения к току зависит от частоты источника питания, угла сдвига фаз и разности фаз. В резистивной цепи переменного тока значение сопротивления резистора будет одинаковым независимо от частоты питания.

    Пусть переменное напряжение, приложенное к цепи, определяется уравнением

    Тогда мгновенное значение тока, протекающего через резистор, показанное на рисунке ниже, будет:

    Значение тока будет максимальным при ωt = 90 ° или sinωt = 1

    Подставив значение sinωt в уравнение (2), мы получим


    Фазовый угол и форма волны резистивной цепи

    Из уравнений (1) и (3) ясно, что нет разницы фаз между приложенным напряжением и током, протекающим через чисто резистивную цепь, т.е.е. фазовый угол между напряжением и током ноль . Следовательно, в цепи переменного тока, содержащей чистое сопротивление, ток находится в фазе с напряжением, как показано на рисунке ниже.

    Форма волны и фазовая диаграмма чисто резистивной цепи

    Питание в чисто резистивной цепи

    Три цвета: красный, синий и розовый, показанные на кривой мощности или на форме волны, обозначают кривую тока, напряжения и мощности соответственно. Из векторной диаграммы видно, что ток и напряжение находятся в фазе друг с другом, что означает, что значение тока и напряжения достигает своего пика в один и тот же момент времени, а кривая мощности всегда положительна для всех значений тока. и напряжение.

    Как и в цепи питания постоянного тока, произведение напряжения и тока известно как мощность в цепи. Точно так же мощность такая же и в цепи переменного тока, с той лишь разницей, что в цепи переменного тока учитывается мгновенное значение напряжения и тока.

    Следовательно, мгновенная мощность в чисто резистивной цепи определяется уравнением, показанным ниже:

    Мгновенная мощность, p = vi

    Средняя мощность, потребляемая в цепи за полный цикл, равна
    , поскольку клапан cosωt равен нулю.

    Итак, подставив значение cosωt в уравнение (4), значение мощности будет равно Где,

    • P — средняя мощность
    • В среднеквадратичное значение — среднеквадратичное значение напряжения питания
    • I r.m.s — среднеквадратичное значение тока

    Следовательно, мощность в чисто резистивной цепи определяется выражением:

    Напряжение и ток в чисто резистивной цепи находятся в фазе друг с другом, имея без разности фаз с нулевым фазовым углом.Переменная величина достигает своего пикового значения в интервале одного и того же периода времени, когда повышение и падение напряжения и тока происходят одновременно.

    Примеры резистивной нагрузки, свойства, потребляемая мощность

    Вы все знаете о резистивной нагрузке? Не волнуйтесь, здесь мы собираемся обсудить все, что касается резистивной нагрузки, примеров, свойств и энергопотребления резистивными нагрузками. По характеру электрической нагрузки в основном различают три типа нагрузки — 1.Активная нагрузка 2. Индуктивная нагрузка и 3. Емкостная нагрузка. Все они имеют разные свойства, преимущества и недостатки. Итак, давайте обсудим резистивную нагрузку.


    Что такое резистивная нагрузка?

    Проще говоря, все, что может потреблять электрическую энергию и преобразовывать ее в другую форму энергии, называется электрической нагрузкой. Электрическая нагрузка, которая потребляет электрическую энергию в чистом виде и проявляет свой эффект сопротивления, — это , называемая резистивной нагрузкой .Эффект сопротивления охватывает два фактора: во-первых, он пытается заблокировать прохождение электрического тока, а во-вторых, он преобразует электрическую энергию в тепловую. Итак, мы также можем сказать, что электрическая нагрузка, которая преобразует электрическую энергию в тепловую, называется резистивной нагрузкой. Хотя определение резистивной нагрузки можно объяснить по-разному.

    Примеры резистивной нагрузки

    Существует так много примеров резистивной нагрузки, используемой в повседневной жизни, в промышленных приложениях, в экспериментальных целях.Вот несколько примеров:

      Электрический нагреватель
    • (наиболее распространенная резистивная нагрузка)
    • Лампы накаливания (преобразующие электрическую энергию в свет и тепло)
    • Электрический паяльник
    • Банк резистивной нагрузки
    • Электрический утюг
    • Нагревательные катушки

    Читайте также:

    Свойства и характеристики резистивной нагрузки

    1. Резистивная нагрузка показывает одинаковый эффект как для переменного, так и для постоянного тока, только для обеспечения той же функции ей требуется больше переменного тока, чем постоянного.

    2. Напряжение и ток, потребляемые резистивной нагрузкой, всегда находятся в одной фазе.

    3. Поскольку напряжение и ток имеют одну и ту же фазу, разность фаз или угол между напряжением и током равен нулю, поэтому коэффициент мощности для резистивной нагрузки всегда равен единице.

    4. Резистивная нагрузка никогда не накапливает электрическую энергию, фактически, она рассеивает или тратит впустую электрическую энергию в виде тепла. 2R

    Итак Поскольку в цепи постоянного тока отсутствует коэффициент мощности, потребляемая мощность резистивной нагрузкой зависит от ее значения сопротивления и напряжения, приложенного к нагрузке.

    Для цепи переменного тока,

    В цепи переменного тока существует три типа мощности: 1. Полная мощность 2. Активная мощность 3. Реактивная мощность

    Резистивная нагрузка потребляет только активную мощность, и формула P = V * I * cosϕ

    = V * I * 1 (поскольку коэффициент мощности равен единице)

    = VI (равен полной мощности)

    **** Хотя резистивная нагрузка демонстрирует одинаковые свойства как для переменного тока, так и для Постоянный ток, но помните, что резистивная нагрузка требует больше времени для переменного тока, чем постоянного тока, чтобы произвести такое же тепло, поскольку переменный ток непостоянен, он изменяется со временем ****

    Приложения резистивной нагрузки

    1. Резистивная нагрузка, такая как электрический нагреватель, используется для обогрева как в бытовых, так и в промышленных целях для нагрева воды, приготовления пищи, отопления помещений и т. Д.

    2. Резистивные нагрузки, такие как лампы накаливания, используются для освещения.

    3. Резистивная нагрузка, такая как резистивный блок нагрузки, используется для экспериментальных и электронных испытаний.

    Читайте также:

    Спасибо, что посетили сайт. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

    Расширенный банк резистивной нагрузки с интеллектуальными функциями

    Alibaba.com предлагает широкий спектр высококачественных, интеллектуальных функций и расширенных наборов банка резистивной нагрузки . для различных целей измерения. Эти многофункциональные предметы, предлагаемые на сайте, оснащены всеми новейшими функциями и изготовлены с использованием передовых технологий для обеспечения оптимальной производительности. Эти умные гаджеты просты в эксплуатации и доступны как в полуавтоматическом, так и в полностью автоматическом вариантах.Эти продукты сертифицированы и проверены регулирующими органами, чтобы гарантировать безупречную работу и долговечность. Возьмите эти продукты из ведущего банка резистивной нагрузки . поставщики и оптовики на сайте для множественных предложений и скидок.

    Широкие разновидности резистивной нагрузки, банк . на стройплощадке изготовлены из прочных материалов, таких как АБС, чтобы обеспечить долгий срок службы и очень устойчивы к сложным условиям использования. Эти экологически чистые продукты оснащены интеллектуальным функционалом, позволяющим измерять различные оптические и фотографические качества, а также плотность различных материалов, независимо от твердого или жидкого.Эти продукты также находят применение в отдельных областях, таких как медицинское сканирование, обработка пленок, нефтяная промышленность, энергетические исследования и многие другие.

    Обширный выбор премиум-класса для резистивной нагрузки . на Alibaba.com разделены на категории в зависимости от цвета, дизайна, размеров, емкости и характеристик, из которых покупатели могут выбирать.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.