Реактивный и активный ток: О природе реактивной энергии / Хабр

О природе реактивной энергии / Хабр

Вокруг реактивной энергии сложилось немало легенд, активно способствовала развитию околонаучного фольклора любовь нашего человека к халяве и разнообразным теориям глобального заговора.

В рунете можно найти множество success story о том как простой мужичок из глубинки годами эксплуатирует халявную реактивную энергию (которую бытовой счетчик электроэнергии не регистрирует) и живет себе, не зная бед. Так же можно найти заметки людей, призывающих бросить бесполезное занятие поиска источника халявы в халявной реактивной энергии. Для того чтобы окончательно раставить точки над ‘i’ в этом вопросе, я решил написать этот пост, не мудрствуя лукаво.

Как известно, потребляемая от источника переменного тока энергия складывается из двух составляющих:

1. Активной энергии
2. Реактивной энергии

1. Активная энергия — та часть потребляемой энергии, которая целиком и безвозвратно преобразуется приемником в другие виды энергии

.

Пример: Протекая через резистор, ток совершает активную работу, что выражается в увеличении тепловой энергии резистора. Вне зависимости от фазы протекающего тока, резистор преобразует его энергию в тепловую. Резистору не важно в каком направлении течет по нему ток, важна лишь его величина: чем он больше, тем больше тепла высвободится на резисторе (количество выделенного тепла равно произведению квадрата тока и сопротивления резистора).

2. Реактивная энергия — та часть потребляемой энергии, которая в следующую четверть периода будет целиком отдана обратно источнику.

Пример: Представим себе, что к источнику переменного тока подключен конденсатор. Начальный заряд на обкладках конденсатора равен нулю, начальная фаза напряжения источника так же равна нулю. Одно полное колебание состоит из четырех четвертьпериодов:

1. Напряжение источника растет от 0 до максимального мгновенного значения (при действующем значении U источника 230V оно равно 230 * 1,4142 = 325V) При этом конденсатор потребляет ток, необходимый для его полного заряда
2. Напряжение источника стремительно уменьшается (движется к нулю), при этом, напряжение на заряженном конденсаторе оказывается выше чем на источнике, что вызывает течение тока в обратную сторону (ведь ток течет от большего потенциала к меньшему), то есть конденсатор разряжается, отдавая накопленную энергию обратно источнику!
3. Для следующих двух четвертьпериодов вышеописанная история повторяется с тем лишь различием, что токи заряда и разряда емкости потекут в противоположных направлениях.

   В случае включения вместо конденсатора катушки индуктивности, суть процесса не изменится.

   В этом и состоит главный фокус реактивной энергии — в момент ‘прилива’ мы

   заполняем свои цистерны, в момент отлива же, мы сливаем их содержимое обратно. Как можно заметить из этой простой аналогии, мы просто туда-сюда переливаем жидкость (или ток в электроцепях). Если же мы соблазнимся слить хоть немного жидкости ‘налево’ (включить последовательно с реактивным конденсатором активный резистор), то мы станем брать ‘несколько больше’ чем возвращать, а это ‘несколько больше’ уже является активной энергией по определению (ведь мы эту часть не возвращаем обратно, не так ли?), за которую как известно, приходится платить.

   Или иной пример: предположим, что мы берем у кредитора некоторую сумму денег взаймы и сразу же возвращаем ему взятый только что кредит. Если мы отдадим ровно столько, сколько взяли (чистая реактивность) — мы придем к исходному состоянию и никто никому не будет ничего должен.

   В случае же, если мы потратим часть кредита на какую ни будь покупку и вернем то, что осталось от кредита после совершения покупки (добавим в цепь активную нагрузку и часть энергии уйдет из системы) — мы будем все еще должны. Эта потраченная часть является активной составляющей взятого нами кредита.

   Теперь у вас может возникнуть один весьма резонный вопрос — если все так просто, и для того чтобы энергия считалась реактивной, ее просто нужно полностью вернуть обратно источнику, почему предприятия вынуждены платить за потребляемую (и полностью возвращаемую) реактивную энергию?

   Все дело в том, что в случае чисто реактивной нагрузки, момент максимально потребляемого тока (реактивного) приходится на момент минимального значения напряжения, и наоборот, в момент максимума напряжения на клеммах нагрузки, протекающий через нее ток равен нулю.

   Протекающий реактивный ток греет питающие проводники — но это активные потери, вызванные протеканием реактивного тока по проводникам с ограниченной проводимостью, что эквивалентно последовательно включенным с реактивной нагрузкой активным резистором.

   Так же, поскольку в момент максимума реактивного тока напряжение на полюсах реактивного элемента переходит через ноль, активная мощность подводимая к нему в этот момент (произведение тока и напряжения) равна нулю. Вывод — реактивный ток вызывает нагрев проводов, не совершая при этом никакой полезной работы. Следует заметить, что эти потери так-же является активными и будут засчитываться бытовым счетчиком активной энергии.

   Большие предприятия сопсобны генерировать достаточно большие реактивные токи, которые отрицательно сказываются на функционировании энергосистемы. По этой причине, для них проводится учет как активной, так и реактивной составляющей потребленной энергии. Для уменьшения генерации реактивных токов

   (вызывающих вполне реальные активные потери), на предприятиях размещают установки компенсации реактивной мощности.

Описание параметра «Тип учитываемой электроэнергии (A/R)»

В электрический цепях, содержащих комбинированную нагрузку, полная мощность, потребляемая от сети, складывается из активной мощности, совершающей полезную работу, и реактивной мощности, расходуемой на создание магнитных полей и создающей дополнительную на грузку на силовые линии питания.   Соотношение между полной и активной мощностью, выраженное через косинус угла между их векторами (cosφ), называется коэффициентом мощности.

В электрических сетях, содержащих только активную нагрузку (лампы накаливания, электронагреватели и др.) ток и напряжение изменяются синфазно, и из сети потребляется только полезная активная мощность.

Но в реальной жизни это бывает достаточно редко. Основной нагрузкой в промышленных электросетях являются асинхронные электродвигатели и распределительные трансформаторы. Эта индуктивная нагрузка в процессе работы является источником реактивной электроэнергии (реактивной мощности), которая совершает колебательные движения между нагрузкой и источником (генератором).

Реактивная мощность характеризуется задержкой (в индуктивных элементах ток по фазе отстает от напряжения) между синусоидами фаз напряжения и тока сети.

Отставание тока по фазе от напряжения в индуктивных элементах обуславливает интервалы времени, когда напряжение и ток имеют противоположные знаки: напряжение положительно, а ток отрицателен и наоборот. В эти моменты мощность не потребляется нагрузкой, а подается обратно по сети в сторону генератора. При этом электроэнергия, запасаемая в каждом индуктивном элементе, распространяется по сети, не рассеиваясь в активных элементах, а совершает колебательные движения (от нагрузки к генератору и обратно).

Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равный косинусу угла (φ) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, т.е. cos(φ)=P/S.

Появление реактивной составляющей в сети можно отобразить на векторных диаграммах следующим образом:

Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом.

Чем ближе значение cos(φ) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности

Для большинства промышленных потребителей наличие в сетях реактивной энергии означает следующее: по сетям между источником электроэнергии и потребителем кроме совершающей полезную работу активной энергии протекает и реактивная энергия, не совершающая полезной работы и направленная только на создание магнитных полей в индуктивной нагрузке.   Протекая по кабелям и обмоткам трансформаторов, реактивный ток снижает в пределах их пропускной способности долю протекаемого по ним активного тока, вызывая при этом значительные дополнительные потери в проводниках на нагрев — т.е. активные потери. Из этого следует, что согласно современным правилам расчета за электроэнергию, потребитель вынужден как минимум дважды платить за одни и те же непроизводительные затраты. Один раз — непосредственно за потребленную из сети реактивную энергию (по счетчику реактивной энергии) и второй раз — за нее же, но косвенно, оплачивая активные потери от протекания реактивной энергии, учитываемые счетчиком активной энергии.

            Таким образом, наличие реактивной мощности является паразитирующим фактором, неблагоприятным для сети в целом. В результате этого: 

• увеличиваются расходы на электроэнергию;
• приходится платить штрафы за снижение качества электроэнергии пониженным коэффициентом мощности
• возникают дополнительные потери в проводниках вследствие увеличения тока;
• увеличивается нагрузка на трансформаторы и коммутационную аппаратуру, таким образом, снижается срок их службы
• увеличивается нагрузка на провода, кабели — приходится использовать большего сечения;
• отклоняется напряжение сети от номинала (падение напряжения из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети).
• увеличивается уровень высших гармоник в сети

Реактивная мощность (Страница 2) — Спрашивайте

Любой закон физики — это интерпретация процессов природы и они имеют определённые ограничения в своём применении, Законы Кирхгофа хороши на бумаге, в программах, аналитике цепей, но если Вы их пытаетесь «засунуть» внутрь провода или сердечника, то они отказывают…

1й закон Кирхгофа — закон сохранения материи
2й закон Кирхгофа — закон сохранения энергии.
С чего бы это им отказывать?

EvgenL пишет:

Где переход от режима нагрузки к режиму КЗ? Отсюда и некоторое непонимание в момент КЗ, при ещё наличии синхронного момента на валу ротор тормозится или сразу ускоряется? Допустим КЗ удаленное и напряжение не сильно упало. Но по теории то роторы ускоряются, при какой величине активного сопротивления это происходит?

Погуглите «векторная диаграмма синхронной машины». Из нее получается: есть ток возбуждения, он вызывает поток возбуждения Ф, от потока на 90° отстает ЭДС, ток в цепи отстает от ЭДС еще на какой-то угол, и раскладывается на две составляющие:

— активный — совпадает с ЭДС, перпендикулярен потоку
— реактивный — отстает от ЭДС на 90°, противонаправлен потоку

активный и реактивный токи создают поперечный и продольный потоки реакции якоря
эти потоки реакции взаимодействуют с током возбуждения. По правилу левой руки находим, куда направлены силы Ампера:
— от поперечного потока (активного) сила Ампера тормозит ротор
— от продольного потока (реактивного) силы Ампера ничего не тормозят (на одной стороне обмотки сила в одну сторону, на другой — в другую)

Если рассматривать установившийся режим, то получается, что тормозящий момент пропорционален активному току.

А далее собственно вопрос — а чему равен активный ток?
I=E/(Zg+Zнагр) — полный ток. Zg- почти чисто реактивное

1) Пусть Zнагр>>Zg, и оно чисто активное. Тогда полный ток почти чисто активный, и он весь идет в торможение. И он НЕБОЛЬШОЙ (!!!), т.к. Zнагр очень велико
Поэтому топлива на вращение тратить надо очень мало…

2) Начинаем уменьшать Zнагр. Ток растет, но угол тока тоже растет. В итоге активный ток возрастает, но не так быстро, как уменьшается Zнагр (т.к. Zg почти чисто реактивное). Топлива на вращение надо тратить все больше и больше.

3) Наконец, Zнагр приближается по величине к Zg и даже становится меньше Zg. Вот где-то в этот момент возрастание активного тока прекращается, и он даже начинает падать.
Получается, что несмотря на рост тока за счет реактивной составляющей, тормозящий момент падает.

При КЗ у нас получается п.3.

Регулирования активной и реактивной мощности синхронного генератора при подключении к сети

 

DOI: 10.32743/UniTech.2021.82.1-3.21-25

 

АННОТАЦИЯ

Регулирование активной и реактивной мощности генераторов при подключении к сети всегда было важным вопросом исследований электростанций и электрических сетей для эффективного использования энергии и стабильной работы двигателей. В повседневной жизни потребление электроэнергии в жилых домах постоянно меняется (больше ночью и меньше днем; больше летом и зимой, меньше весной и осенью), поэтому для рационального использования ресурсов и улучшения экономики необходимы мониторинг и регулирование активной мощности в реальном времени. В последнее время большинство приборов, подключенных к сети, являются индуктивными. Поэтому система питания должна загружать много реактивной мощности помимо активной. Согласно статистике, реактивная мощность, потребляемая промышленными предприятиями, необходимая асинхронному двигателю в энергосистеме, составляет 60–65 %, 20–25 % силовых трансформаторов и 10 % приходятся на воздушный электрические сети и другого оборудования [2]. Реактивная мощность, поставляемая энергосистемой, распределяется между всеми генераторами, что вызывает проблему того, сколько должен выдерживать каждый генератор и как регулировать реактивную мощность генераторов. В этой статье подробно анализируются методы регулирования активной и реактивной мощности, диапазон регулирования, угловые характеристики мощности и электромагнитное соотношение активной и реактивной мощности.

ABSTRACT

The regulation of active and reactive power of generators when connected to the grid has always been an important issue in the research of power plants and electrical networks for efficient use of energy and stable operation of motors.

In everyday life, electricity consumption in residential buildings is constantly changing (more at night and less during the day; more in summer and winter, less in spring and autumn), therefore, real-time monitoring and regulation of active power is necessary for rational use of resources and improving the economy. Most of the loads connected to the mains are inductive lately. Therefore, the power supply system must load a lot of reactive power in addition to active power. According to statistics, the reactive power consumed by industrial enterprises required for an induction motor in the power system is 60–65 %, 20–25 % of power transformers and 10 % for overhead electrical networks and other equipment. The reactive power supplied by the power system is shared among all generators, which raises the problem of how much each generator has to handle and how to regulate the reactive power of the generators. This article analyzes in detail the methods for regulating active and reactive power, the control range, the angular characteristics of power and the electromagnetic ratio of active and reactive power.

 

Ключевые слова: угол мощности, ток возбуждения, активное регулирование, регулирование реактивной мощности, статическая устойчивость.

Keywords: power angle, excitation current, active regulation, reactive power regulation, static stability.

 

1. Введение. В этой статье обсуждается, как отрегулировать активную и реактивную мощность после параллельного подключения генератора в основном для бесконечной электросети. Это означает, что изменение режима работы подключаемого генератора практически не может повлиять на изменение напряжения  или частоты  сети, где они остаются неизменными, т.е.  = const и  = const. Внутренний процесс анализируется с помощью векторной диаграммы или угла мощности при регулировке. Регулировка активной мощности должна изменить входную мощность первичного двигателя для изменения выходной мощности генератора в соответствии с характеристикой угла мощности. Если изменяется только ток возбуждения генератора, можно регулировать только реактивную мощность генератора.

2. При перевозбуждении выдается индуктивная реактивная мощность, а реакцией якоря является размагничивание; при слабом возбуждении генератор  производит емкостную реактивную мощность и реакция якоря может усилиться (также может размагничиваться). Обычный генератор возбуждения выдает только активную мощность с коэффициентом мощности, показанным на рис. 1 [2; 8; 6; 7].

2. Регулирование реактивной мощности синхронного генератора и анализ его работы. Предпосылка анализа заключается в том, что в качестве примера берем двигатель со скрытым полюсом. Эффектом насыщения и сопротивлением якоря пренебрегаем. Тогда сеть рассматривается как бесконечная, напряжение – неизменным, а частота – нормальной.

2.1. Выход без нагрузки на стабильную активную мощность. Когда генератор не выдает активную мощность, потребляемую первичным двигателем, просто компенсируются различные потери и не выводятся электромагнитные потери (без учета потерь в меди статора), поэтому угол мощности δ = 0°, электромагнитная мощность  = 0, как показано на рис. 1. В это время, хотя электродвижущая сила поля , напряжение сети U могут присутствовать и есть токовый выход, это реактивный ток. Когда входная мощность  первичного двигателя увеличивается, входной крутящий момент увеличивается и  ( – крутящий момент без нагрузки). В это время остаточный крутящий момент () действует на вал двигателя, так что ускорение ротора, главное магнитное поле ротора () и прямая ось d опережают эквивалентное статору синтетическое магнитное поле (). Поскольку магнитное поле ограничено частотой сети, скорость вращения остается синхронной, а соответственно, и электродвижущая фаза. Величина  опережает вектор напряжения на клеммах генератора  на фазовый угол, поэтому δ > 0°,  > 0, генератор выдает активный ток наружу, а электромагнитный момент  при этом появляется соответствующий к электромагнитному моменту  Когда δ увеличивается так, что соответствующий электромагнитный крутящий момент в точности равен остаточному крутящему моменту (), ротор возвращается к синхронной скорости, и генератор работает стабильно под углом δ, как показано на рисунке 1 (B) и 1 (С) [2; 6].

В это время выходная активная мощность генератора равна:

.                                                               (1)

Если это явнополюсный синхронный генератор, его угловая характеристика мощности равна:

.                                          (2)

Также можно видеть, что угол мощности – это угол между осью магнитного полюса ротора и осью магнитного полюса воздушного зазора в пространстве и угол между электродвижущей силой возбуждения  и напряжением U во времени [1–8].

Рисунок 1. Параллельно с бесконечной электросетью синхронный генератор вырабатывает активную мощность от холостого хода до стабильной выходной мощности

 

2.2. Регулировка активной мощности при статической и стабильной работе синхронного генератора. Активная мощность синхронного генератора, подключенного к системе большой мощности, регулируется мощностью первичного двигателя. При увеличении мощности первичного двигателя, т.е. вращающего момента первичного двигателя (паровой или гидравлической турбины), увеличивается активная составляющая тока генератора, одновременно с этим увеличивается и угол, что понижает запас устойчивости генератора. Для того чтобы синхронный генератор не терял запаса устойчивости при увеличении активной мощности, необходимо увеличивать ток возбуждения.

Векторная диаграмма генератора с невыпадающими полюсами, например, показана на рисунке 2. Текущий ток можно контролировать с помощью:

;                                                                       (3)

.                                                               (4)

Объяснение. Из рисунка видно, что по мере изменения активной мощности изменяется угол δ, а затем изменяется угол , изменяется I cos, а также изменяется I sin, то есть изменяется величина реактивной мощности, а также может поменяться характер. В частности, когда активная мощность увеличивается, ток возбуждения не изменяется, а активная мощность  увеличивается, I cos увеличивается. Тогда  увеличивается, затем sin увеличивается, то есть δ увеличивается и  уменьшается, ток якоря I увеличивается, а угол коэффициента мощности  уменьшается. Следовательно, угол δ мощности фактически отражает угол кручения синтетического магнитного поля статора, и тем больше электромагнитная мощность  и электромагнитный момент . Причина образования δ заключается в том, что существует поперечный ток реакции якоря  (составляющая тока якоря  в направлении ), поэтому поперечная реакция якоря заключается в том, что магнитодвижущая сила создает электромагнитный момент и выполняет электромеханическое преобразование энергии [2; 7].

Необходимые условия. Однако входная мощность от первичного двигателя не может быть увеличена без ограничений для увеличения электромагнитной мощности генератора. Для генератора со скрытыми полюсами, когда угол мощности δ достигает 90°, электромагнитная мощность достигает максимального значения . Если входная мощность от первичного двигателя увеличивается, новый баланс не может быть установлен и скорость двигателя будет постоянно увеличиваться и терять шаг и статическую устойчивость [2; 7; 1].

 

Рисунок 2. Синхронный генератор поддерживает постоянным ток возбуждения  для регулировки активной мощности генератора

 

3. Регулирование реактивной мощности и анализ работы синхронного генератора. Если генератор подключен параллельно к сети в идеальных условиях, указанных выше, при исследовании регулирования реактивной мощности генератора также можно считать, что мощность электросети достаточно велика, а напряжение электросети и частота не изменятся.

3.1. Анализ регулирования тока возбуждения без нагрузки. Когда ток якоря равен нулю, переключатель холостого хода замкнут, как показано на рисунке 3 (A), ток возбуждения является нормальным возбуждением; когда переключатель холостого хода замкнут, генератор не будет генерировать активную или реактивную мощность.

Если выходной сигнал первичного двигателя остается неизменным, ток возбуждения увеличивается, он будет в перевозбужденном состоянии, и генератор будет посылать обратный реактивный ток, чтобы вызвать реакцию размагничивания якоря, как показано на рисунке 3 (B).

Ток возбуждения начинает уменьшаться по сравнению с нормальным возбуждением, он будет в недовозбужденном состоянии, и генератор будет посылать опережающий реактивный ток для генерации реакции намагниченного якоря, как показано на рисунке 3 (C) [2; 8; 6; 7; 1].

 

Рисунок 3. Фазово-векторная диаграмма регулировки тока возбуждения без нагрузки

 

3.2. Регулировка реактивной мощности при активной нагрузке. Когда генератор нагружен активной нагрузкой и выходная активная мощность остается неизменной, взаимосвязь между током якоря генератора и током возбуждения также может быть проанализирована с помощью векторной диаграммы электродвижущей силы. Учитывая, что напряжение постоянно, а сопротивление не учитывается.

Если тогда:

Когда ток возбуждения регулируется для изменения , ток статора генератора и коэффициент мощности также изменяются соответственно. Из рисунка 3 видно, что векторная диаграмма активного тока I cos постоянная, вектор тока статора  в конце траектории представляет собой горизонтальную линию AB, перпендикулярную вектору напряжения . Из формулы (5)  и  = , изменение вектора  в конце и вектор напряжения  параллельны прямой линии CD. В соответствии с вышеуказанными условиями на рисунке 4 представлены четыре типичные векторные диаграммы.

В первом случае нагрузка генератора только активной мощностью, без выхода реактивной мощности, минимальный ток статора для нормального возбуждения и cos = 1.

Во втором случае ток возбуждения увеличивается исходя из нормального возбуждения. В это время  находится в сверхвозбужденном состоянии. Ток статора () ниже напряжения на клеммах.

В третьем случае ток возбуждения уменьшается на основе нормального возбуждения. В это время  находится в недовозбужденном состоянии, а ток статора опережает напряжение на клеммах . В дополнение к активной мощности в сеть двигатель также передает в сеть расширенную емкостную реактивную мощность, что означает, что генератор поглощает индуктивную реактивную мощность из сети.

В четвертом случае необходимо дополнительно уменьшить ток возбуждения, электродвижущая сила  еще больше уменьшится, угол мощности и ведущий коэффициент мощности cos будут продолжать увеличиваться, чтобы увеличить значение тока статора. Однако это изменение ограничено. Когда ЭДС холостого хода достигает генератор достигнет предельного состояния стабильной работы из-за предела угла мощности < 90°.

Дальнейшее снижение тока возбуждения не сможет работать стабильно, а также потеряет статическую устойчивость.

Рисунок 4. Векторная диаграмма регулировки тока возбуждения при U = constant и = constant

 

4. Вывод. Регулирование активной мощности повлияет на изменение реактивной мощности. Когда активная мощность генератора увеличивается, уменьшение реактивной мощности будет вызвано постоянным током возбуждения и напряжением сети.

При регулировке тока возбуждения необходимо изменить реактивную мощность, хотя на значение активной мощности двигателя это не влияет, а ток якоря сначала уменьшается, затем увеличивается.

Если ток возбуждения установлен слишком низким, двигатель может потерять устойчивость и будет вынужден остановиться.

Список литературы:

1. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах : учебник для электроэнергет. спец. вузов. 4-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая школа, 1985. – 536 с.
2. Князевский Б.А., Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий : учебник. 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высшая школа, 1979. – 431 с.
3. Повышение коэффициента полезного действия в результате изменения магнитодвижущей силы обмоток машин переменного тока / И.К. Исмоилов [и др.] // Проблемы современной науки и образования. – 2019. – № 11-1 (144).
4. Проблемы качества электроэнергии в системах электроснабжения / З.З. Туйчиев [и др.] // Проблемы науки. – 2019. – № 10 (46).
5. Электрические цепи, содержащие нелинейные элементы, и методы их расчета / Т.К. Жабборов [и др.] // Вестник науки и образования. – 2019. – № 19-2 (73).
6. Юрганов А.А. Сравнение российских и зарубежных стабилизаторов режима // Электротехника, энер­гетика, электроника: сб. докл. науч. конф. – СПб. : СЗПИ, 2000. – С. 30–47.
7. Юрганов А.А., Кожевников В.А. Регулирование возбуждения синхронных генераторов. – СПб. : Наука, 1996. – С. 61–88.
8. Jicheng Li. Design and application of modern synchronous generator excitation systems / Li Jicheng, Tsinghua University, China. – Hoboken, NJ, USA : Wiley-IEEE Press, 2019.

Компенсация реактивной мощности индуктивного характера

Inductive reactive power compensation.

Активные фильтры эффективно компенсируют реактивную мощность индуктивного характера в различных электроустановках.

Реактивная мощность индуктивного характера образуется при работе асинхронных электродвигателей, недовозбуждённых синхронных машин, трансформаторов, дросселей и других «катушек со сталью».

Источником реактивной мощности являются также управляемые выпрямители. Потребляемая ими реактивная мощность тем выше, чем больше угол отпирания тиристоров при регулировании выпрямленного напряжения.

Реактивной мощности соответствует реактивный ток, который геометрически складывается с активной составляющей и повышает полный ток в электроустановке. Дополнительный ток вызывает повышенные потери, загружает источники и линии электропередачи, может вызвать отключения коммутационных аппаратов.

Активные фильтры прекрасно справляются с компенсацией реактивной мощности индуктивного характера.

В схеме включения без трансформаторов тока активный фильтр может работать в качестве генератора реактивной мощности определенной величины (по аналогии с синхронным компенсатором). При этом с панели или компьютера фильтру задают величину реактивной мощности, которую он должен передать в сеть.

В схеме включения с трансформаторами тока фильтр «знает» угол сдвига тока по отношению к напряжению. Это позволяет в качестве задания на поддерживаемый параметр указывать коэффициент мощности. Получив это задание, фильтр будет в автоматическом режиме регулировать ток компенсации для поддержания целевого коэффициента мощности.

Достоинства активных фильтров в качестве компенсаторов реактивной мощности проявляются в полной мере при её резких изменениях. Активные фильтры обладают высоким быстродействием и легко справляются с самыми динамичными переходными процессами.

Компенсация реактивной мощности привода буровой лебедки активными фильтрами при спуско-подъёмных операциях

На графиках:

синяя линия – кф. мощности привода буровой лебедки;

красная линия – кф. загрузки активных фильтров;

зеленая линия – кф. мощности на выходе генератора автономной электростанции.

Наряду с компенсацией реактивной мощности, активные фильтры устраняют высшие гармоники тока и напряжения.

Предложения Инженерного центра «АРТ».

Полный комплекс работ по созданию систем динамической компенсации реактивной мощности до 9000 квар на базе активных фильтров.

Отправить запрос.

Современный реактивной мощности метр для точных измерений Certified Products

О продукте и поставщиках:

 Исключительное. реактивной мощности метр, найденные на Alibaba.com, упрощают жизнь людей и организаций с помощью расширенного мониторинга потребления энергии. Они приходят с очаровательными предложениями и звездными атрибутами, которые делают их неотразимо привлекательными при выполнении поставленных задач. Изготовлены из прочных материалов и компонентов. реактивной мощности метр впечатляюще долговечны и безупречно служат. Передовые технологии, которые используют производители, помогают обеспечить высочайшую точность. 
 
 Чтобы удовлетворить потребности всех покупателей, они. реактивной мощности метр доступны на Alibaba.com в богатой коллекции, в которой хранится множество из них различных моделей и размеров. Из этого разнообразия покупатели найдут наиболее подходящий тип, который соответствует их требованиям к измерению мощности. Они варьируются от тех, которые идеально подходят для дома, офиса, промышленности и других областей, чтобы вести точные журналы потребления энергии. 
 
 Эти самые популярные. реактивной мощности метр помогают пользователям и поставщикам электроэнергии точно контролировать потребление энергии. Таким образом, они позволяют пользователям улучшить показатели производительности и сократить ненужное потребление. Благодаря революционным технологиям в области телекоммуникаций и энергетики, эти устройства достаточно умны, чтобы передавать важную информацию об использовании энергии и автоматически отключаться, когда пользователи не оплачивают свои счета. Благодаря своему элегантному дизайну, они устанавливаются в разных местах, что повышает общую эстетическую привлекательность. 
 
 Когда покупатели просматривают сайт Alibaba.com, они будут замечать соблазнительность. реактивной мощности метр варианты и выберите тот, который им больше всего подходит. Их стандарты качества неоспоримы, а их непревзойденная эффективность показывает их реальную ценность. Оптовики и поставщики могут воспользоваться привлекательными промо-предложениями, разработанными для закупок в больших количествах. 

14 Компенсация реактивной мощности в системе тягового электроснабжения

4.Компенсация реактивной мощности в системе тягового электроснабжения.

1. Введение

Снижение реактивной мощности в сети называется компенсацией реактивной мощности.

         Существуют два пути снижения реактивного тока в сети и генераторах:

·        установка специальных компенсирующих устройств;

·        снижение реактивной мощности самими приёмниками ЭЭ.

Проблема КРМ включает ряд технико-экономических задач:

·        Разработка мероприятий снижения РМ;

·        Выбор  вида и типа компенсирующих устройств;

Рекомендуемые файлы

·        Размещение компенсирующих устройств в сети;

·        Оптимизация режимов работы КУ;

·        Разработка КУ с улучшенными техническими и экономическими показателями.

 4.1.Параллельная компенсация реактивной мощности

Для компенсации РМ в СТЭ переменного тока применяют установки параллельной компенсации (поперечной) емкостной компенсации(  КУ). Особенностью КУ ЭЖД переменного тока является их однофазное или двухфазное исполнение, наличие защитного реактора  для ограничения резонансных явлений.

Установки параллельной компенсации РМ являются многофункциональными: компенсируют реактивную индуктивную мощность тяговой нагрузки, повышают напряжение в точке включения, симметрируют токи и напряжения в тяговом трансформаторе питающей сети, ослабляют уровень высших гармоник в СТЭ.

КУ могут располагаться на тяговых подстанциях в отстающей фазе, в тяговой сети на посту секционирования, на ЭПС. Мощность КУ на ЭПС используется не эффективно и поэтому в настоящее время не используется.

4.2. Схема замещения и векторная диаграмма  тока и напряжения тяговой сети с КУ.                                                               27,5 кВ              

Ì = Ì_н + Ì_к         Хс         Rс                  U₂

                                                                     Iн,                         

                                                                Iку

U₁                                                                                       КУ                   ЭПС

   Рис.  Схема замещения

где  Хс, Rс – индуктивное и активное сопротивление до КУ,  Iн – ток  ЭПС, Iку – ток установки компенсации, U₁ – напряжение у источника, U_{2 —}  напряжение на шинах ТП в месте включения КУ.

4.3.Векторные диаграммы.       4.1 Первый вариант векторной диаграммы             

               Uтп

                                   Ia                                       

                    Iэ₂                                  Iэ₁

                     φ₂

                           Iре                                     _{φ1        Iри2                       Iри1}

Рис. Векторная диаграмма тока и напряжения на шинах тяговой подстанции при наличии  КУ: Uтп —  напряжение на шинах подстанции, Iа – активный ток, Iри1 и Iри2 – реактивный индуктивный ток до и после включения КУ, Iрэ – емкостной ток КУ, φ₁ и φ₂ – угловые сдвиги между током и напряжением до и после включения КУ.

Второй вариант векторной диаграммы.

          I_К                                                              ∆U₁                                                     

                            I^I_H                                  U₂

       I^II_H1

 

       I^II_Н

Рис. Векторная диаграмма тока и напряжения на шинах тяговой подстанции  и потерь напряжения при наличии КУ: I_{H,IН1 — полный ток без КУ и с КУ;  I^IH  — активная составляющая тока; I^IIН и I^IIH1 – реактивная составляющая тока без КУ и с КУ; IК – ток КУ; U2 – напряжение на шинах подстанции; I^Iн R∑ , I^IIн Х∑ — активные и реактивные составляющие потери напряжения от тока нагрузки;}

I_КХ_С  — реактивная составляющая потери от емкостного тока КУ;    ∆U и ∆U₁ – потери напряжения  без КУ и с КУ.

4.3 Третий вариант векторной диаграммы.

                Iк                                                                                                       U_1Ф

                                                                                              U¹_1ф  

                                                                                                               Ix

                                              Iа                                 I₁R     I₁х       

                 Iр₁                         I₁                                  IR    

    ∆U₁

                 Iр                         I                                                                                                

                                                                                            ∆U

Рис. Векторная диаграмма тока и напряжения на шинах тяговой подстанции  и потерь напряжения при наличии КУ: Iк – емкостной ток компенсации, Iр, Iр₁ – реактивный ток ЭПС до и после включения КУ, Iа – активный ток ЭПС ; Iх, I₁х – реактивная составляющая потери напряжения до и после включения КУ;  IR, I₁R — активная составляющая потери напряжения до и после включения КУ;   ∆U, ∆U₁ – до и после включения КУ.

4.4. Эффективность КРМ

1Снижение активных потерь  ЭЭ в сети:

При передачи РМ активные потери в сети, без КУ

DР₁ = I²R = S²R/U² = (P² + Q²)* R/ U²;

      при наличии КУ

DР₂ =    P² + (Q — Qку) ²      * R   / U²;

       Уменьшение потери мощности при наличии КУ

         DDР₂ = DР₁ — DР₂ =[ ( 2Q — Qкб)*Qкб ] * R / U².

Пример: КУ снизила реактивную нагрузку на 50% при j = 36,87гр. эл; cosj  =  0,8; tgj =0,75

DР₂ = [P² +(0,5Q)²* R/ U²;

            Относительное снижение потерь мощности при этом

dР =[ DР₁ — DР₂ ] / DР₁ = 1 — [ DР₂/DР₁ ] = 1 —    [ P² + 0,25Q² ] / [P² + Q² ]     =

      =  1-  [ 1 + 0,25 tg²j ] / [1 + tg²j]    = 1 — [ 1,14 / 1, 56 ] = 0,27,

то есть на 27% снизилась генераторная мощность для покрытия потерь энергии а также уменьшение расхода топлива для покрытия этих потерь.

При КРМ электрооборудование разгружается от реактивных токов и работает в более экономичном режиме, появляется возможность дополнительной загрузки активной мощности.   Эффект в первом случае  — снижение активных потерь, во втором случае — отказ от установки дополнительного оборудования.

Пример: Трансформатор , S = 1600 кВА, b = 1 (нагрузка 100%),  P₁ = 1000 кВт,

Q₁ = 1250 кВАр, tgj = Q₁ /P₁ = 1250/1000 = 1,25, j = 51,34, cosj = 0,625.

         Выполнены мероприятия по КРМ: Q₂ = 500 кВАр, S₂ = Ö1000² + 500²   =

1118 кВА, то есть b₂ = 1118 / 1600 = 0,7 (70%).

         При такой же реактивной нагрузке трансформатор может дополнительно нагружен на  Рд =  Ö1600² — 500²     — 1000 = 1676 — 1000 = 676 кВт. Если бы не было мероприятий по КРМ, то понадобился бы дополнительный трансформатор S = 630 кВА.

Трансформатор с такой нагрузкой работает в более экономичном режиме (активные и реактивные потери меньше).

4.5.Параллельная компенсация реактивной мощности в системе тягового электроснабжения переменного тока.

1. Установка параллельной компенсации и места их включения

Вместе с этой лекцией читают «21 Муфты для соединения валов».

Для компенсации РМ в СТЭ переменного тока применяют установки параллельной компенсации (поперечной) емкостной компенсации(  КУ). Особенностью КУ ЭЖД переменного тока является их однофазное или двухфазное исполнение, наличие защитного реактора  для ограничения резонансных явлений.

Установки параллельной компенсации РМ являются многофункциональными: компенсируют реактивную индуктивную мощность тяговой нагрузки, повышают напряжение в точке включения, симметрируют токи и напряжения в тяговом трансформаторе питающей сети, ослабляют уровень высших гармоник в СТЭ.

КУ могут располагаться на тяговых подстанциях в отстающей фазе, в тяговой сети на посту секционирования, на ЭПС. Мощность КУ на ЭПС используется не эффективно и поэтому в настоящее время не используется.

                      Рис. Схемы включения КУ в СТЭ.

13 Разница между активной и реактивной мощностью

В предыдущем посте мы узнали о различных типах питания в электрических цепях с помощью принципиальной схемы. Теперь в этом посте мы собираемся изучить разницу между активной и реактивной мощностью.

В чем разница между активной и реактивной мощностью?

Давайте сравним две разные мощности с их спецификациями и примерами в табличной форме.

ст.№	Содержание	Активная мощность	Реактивная мощность
01	Базовое определение	Активная мощность — это мощность, которая непрерывно течет от источника к нагрузке в электрической цепи .	Реактивная мощность — это мощность, которая непрерывно течет от источника к нагрузке , а возвращается обратно к источнику в электрической цепи.
02	Обозначается как	Активная мощность обозначается как « Реальная мощность » или « Вт полной мощности » или « Истинная мощность » или Фактическая мощность .	Реактивная мощность называется « Мнимая мощность » или « Вт без мощности » или « Бесполезная мощность» или Комплексная мощность .
03	Обозначается как	Активная мощность обозначается заглавной буквой « P ».	Реактивная мощность обозначается заглавной буквой « Q ».
04	Формула (онлайн-калькулятор мощности)	Вы можете рассчитать активную мощность (P), используя приведенную ниже формулу. Активная мощность = [Напряжение * Ток * Cos (θ)]	Вы можете рассчитать реактивную мощность (Q), используя формулу ниже. Реактивная мощность = [Напряжение * Ток * Sin (θ)]
05	Измерительный блок	Измеряется в Вт (Вт) или Киловатт (кВт) или МВт (МВт) ) .	Он измеряется в Вольт-ампер, реактивном (VAR) или киловольт-амперном реактивном (кВАр) или мегавольт-амперном реактивном (МВАр).
06	Измерительные приборы (Как измерить активную и реактивную мощность?)	Для измерения активной мощности требуется ваттметр .	Для измерения реактивной мощности требуется VARmeter .
07	Мощность Направление	Эта мощность течет в только в одном направлении с обратным временем.	Эта мощность течет в в обоих направлениях, с соответствующим временем.
08	Функция I	Активная мощность используется или рассеивается в цепи через подключенную резистивную нагрузку.	Реактивная мощность сохраняется в цепи через подключенную индуктивную нагрузку.
09	Функция II	Потребляет полезной мощности нагрузкой.	Потребляет потребляет меньше энергии по нагрузке.
10	Полезная цепь	Работает как в цепи AC , так и в цепи DC .	Работает в цепи AC .
11	Рабочая Роль	Преобразует электрическую энергию в другие формы энергии , такие как оптическая, тепловая, механическая.	Не преобразует энергию. Но он производит электрический или магнитный поток.
12	Мощность Вклад	В электрической цепи активная мощность вносит вклад в составляющую тока, которая составляет в фазе с напряжением цепи.	В электрической цепи реактивная мощность способствует составляющей тока, которая на не совпадает по фазе с напряжением цепи.
13	Использование	Активная мощность используется в лампе накаливания, духовке, кофеварке, утюге, тостере, нагревателе, машине и т. Д.	Реактивная мощность используется в вентиляторе, пылесосе, посудомоечной машине, стиральной машине, компрессор в холодильнике, кондиционеры, трансформатор и т. д.

С помощью основных концепций, функций и использования мы разграничили активную и реактивную мощности.

Прочитать похожие сравнения:

Если у вас есть какие-либо сомнения или вопросы относительно разницы между активной и реактивной мощностью, спросите меня в разделе комментариев ниже.

Спасибо за чтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует принять во внимание:

DipsLab — это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике. Все опубликованные статьи доступны БЕСПЛАТНО всем.

Если вам нравится то, что вы читаете, пожалуйста, купите мне кофе (или 2) в знак признательности.

Это поможет мне продолжать оказывать услуги и оплачивать счета.

Я благодарен за вашу бесконечную поддержку.

Я получил степень магистра в области электроэнергетики. Я работаю и пишу технические руководства по ПЛК, программированию MATLAB и электрике на портале DipsLab.com.

Я счастлив, поделившись своими знаниями в этом блоге.А иногда вникаю в программирование на Python.

Разница между активной и реактивной мощностью

Основное существенное различие между активной и реактивной мощностью состоит в том, что активная мощность — это фактическая мощность, которая рассеивается в цепи, тогда как реактивная мощность — это мощность, которая течет только между источником и нагрузкой. Позвольте нам глубже понять разницу между активной и реактивной мощностью в этой статье.

Определение активной мощности:

Фактическое количество мощности, рассеиваемой или выполняющей полезную работу в цепи, называется активной мощностью или истинной мощностью.Он измеряется в ваттах, на практике он должен измеряться в кВт и МВт в энергосистеме.

Определение реактивной мощности:

Среднее значение второго члена в полученном выше выражении равно нулю, поэтому мощность, вносимая этими членами, равна нулю. Составляющая, пропорциональная VI sin, называется реактивной мощностью и определяется как Q.

Разница между активной и реактивной мощностью:

• Активная мощность — это реальная мощность, потребляемая нагрузкой, тогда как реактивная мощность — это бесполезная мощность.
• Активная мощность — это активная мощность, которая измеряется в ваттах, а реактивная мощность измеряется в вар.
• Активная мощность — это произведение напряжения, тока и косинуса угла между ними, с другой стороны, реактивная мощность — это произведение напряжения, тока и синуса угла между ними.
• Активная мощность отображается в виде заглавной буквы «P», а реактивная мощность — в виде Q.
• Ваттметр измеряет активную мощность, а VAR-метр используется для измерения полной мощности.
• Крутящий момент, который развивается в двигателе, тепло, рассеиваемое в нагревателе, и свет, который излучается через лампы, — все это из-за активной мощности. Реактивная мощность определяет коэффициент мощности цепи.
• Активная мощность должна быть рассчитана в виде P = V * I * COS∅, а реактивная мощность должна быть рассчитана в форме Q = V * I * SIN∅.

Дополнительная информация:

Основное существенное различие между активной и реактивной мощностью состоит в том, что активная мощность — это фактическая мощность, которая рассеивается в цепи, тогда как реактивная мощность — это мощность, которая течет только между источником и нагрузкой.Позвольте нам глубже понять разницу между активной и реактивной мощностью в этой статье.

Определение активной мощности:

Фактическое количество мощности, рассеиваемой или выполняющей полезную работу в цепи, называется активной мощностью или истинной мощностью. Он измеряется в ваттах, на практике он должен измеряться в кВт и МВт в энергосистеме.

Определение реактивной мощности:

Среднее значение второго члена в полученном выше выражении равно нулю, поэтому мощность, вносимая этими членами, равна нулю.Составляющая, пропорциональная VI sin, называется реактивной мощностью и определяется как Q.

Разница между активной и реактивной мощностью:

• Активная мощность — это реальная мощность, потребляемая нагрузкой, тогда как реактивная мощность — это бесполезная мощность.
• Активная мощность — это активная мощность, которая измеряется в ваттах, а реактивная мощность измеряется в вар.
• Активная мощность — это произведение напряжения, тока и косинуса угла между ними, с другой стороны, реактивная мощность — это произведение напряжения, тока и синуса угла между ними.
• Активная мощность отображается в виде заглавной буквы «P», а реактивная мощность — в виде Q.
• Ваттметр измеряет активную мощность, а VAR-метр используется для измерения полной мощности.
• Крутящий момент, который развивается в двигателе, тепло, рассеиваемое в нагревателе, и свет, который излучается через лампы, — все это из-за активной мощности. Реактивная мощность определяет коэффициент мощности цепи.
• Активная мощность должна быть рассчитана в виде P = V * I * COS∅, а реактивная мощность должна быть рассчитана в форме Q = V * I * SIN∅.

Дополнительная информация:

% PDF-1.5 % 1 0 объект QlSX_: rH) / Creator (Scientific Research Publishing) / Producer (; изменено с использованием iText 5.4.4 2000-2013 1T3XT BVBA \ (AGPL-версия \)) / Title (Мгновенная активная и реактивная мощность и стратегии тока для подавления гармоник тока в 3-фазный 4-проводной SHAF с контроллерами PI и нечетким контроллером / Ключевые слова (компенсация гармоник, шунтирующий активный фильтр \ (SHAF \), стратегия управления pq, стратегия управления id-iq, контроллер PI и нечеткий контроллер) / ModDate (D: 20131224172556+ 08’00 ‘) / Тема (Стратегии управления для извлечения трехфазных эталонных токов для шунтирующих фильтров активной мощности сравниваются, оценивая их производительность при различных условиях источника с помощью PI и нечетких контроллеров в среде MATLAB / Simulink, когда напряжения питания сбалансированы и синусоидальный, две стратегии управления сходятся к одним и тем же характеристикам компенсации; Однако напряжения питания искажены и / или не сбалансированы, синусоидальные, эти стратегии управления приводят к разным степеням компенсации в гармониках .Возможности компенсации не эквивалентны, так как стратегия управления p — q не может дать адекватного решения, когда напряжения источника не идеальны. Обширное моделирование выполняется с помощью ПИ-регулятора, а также с помощью нечеткого регулятора для стратегий управления p-q и Id-Iq при различных основных напряжениях. Обширное моделирование выполняется с помощью PI, а также нечеткого контроллера для стратегий управления p-q и Id-Iq с учетом различных условий напряжения, и были представлены адекватные результаты.Благодаря Id — метод Iq с контроллером нечеткой логики дает выдающиеся характеристики при любых условиях напряжения \ (сбалансированных, несимметричных, балансных и несинусоидальных \). / SourceModified (D: 20110825070935) / Автор (Суреш Миккили , Ануп Кумар Панда) / Дата создания (D: 20110825150947 + 08’00 ‘) >> эндобдж 2 0 obj > поток конечный поток эндобдж 3 0 obj > / XObject> / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC / ImageI] / ColorSpace> / Font> / Properties >>> / MediaBox [0 0 595 808] / StructParents 1 / Rotate 0 >> эндобдж 5 0 obj > поток HW ێ 8} Wԣhɢ.#f? tc

Что такое коэффициент мощности? — Пауэрсайд

Представьте, что вы заказываете еду в новом ресторане в городе. Вы садитесь и выберите что-нибудь из меню, и официант принесет вам тарелку с едой. Если еда отличная, и вы едите все, это эффективный способ утолить голод. Однако он становится менее эффективным, если вам не нравится часть еды или это несъедобно. Эта часть еды еще приготовлена, приготовлена, и подается вам, но в конечном итоге возвращается на кухню несъеденным.Ты мог бы рассчитать пропорцию съеденной еды по сравнению с размером общее блюдо, которое расскажет вам, насколько эффективен этот ресторан при встрече твои нужды.

В общем, если учесть долю любого расходный материал, соответствующий потребностям, по сравнению с той пропорцией, которая вместо этого возвращен к источнику, неиспользованный, у вас есть мера того, насколько эффективно система отвечает что нужно. Когда вы применяете это к электрической цепи, где расходный материал электроэнергии, мерой эффективности является коэффициент мощности.

Эффективная электрическая цепь — это такая цепь, в которой нагрузка использует большую часть подаваемая мощность для работы. В то время как неэффективная электрическая цепь — это та, которая потребляет электрические власть, но использует ее часть для непродуктивных вещей. Во время каждого цикл переменного тока, схема забирает эту мощность и возвращает ее в источник питания. Сила Фактор — это соотношение электрической мощности, потребляемой нагрузкой, по сравнению с к общему количеству мощности, подаваемой в цепь.Этот расчет говорит вы насколько эффективны электрические цепь подает питание для выполнения работы.

Знай свои силы

·

Активная мощность

Активный сила — это имя, данное мощности, потребляемой электрической цепью, выполняющей что-то полезное, например, питание уличные фонари или работающая производственная линия. Измерение активной мощности выражается в ваттах (Вт) или кратных им величинах, например киловатты (кВт) и мегаватты (МВт).Устройство, работающее от электроэнергии, имеет рейтинг на основе активных потребляемая мощность, такая как электрическая лампочка мощностью 60 Вт или дуговая печь мощностью 500 кВт.

·

Реактивная мощность

Реактивный мощность — это термин, используемый для описания энергии, потребляемой электрической схемой для выполнения непродуктивных действий, например зарядка конденсатора или создание магнитного поля в асинхронном двигателе. Его единица измерения реактивная вольт-амперная (ВАР). В электрической цепи, устройства, производящие или потребляющие реактивную мощности, такие как шунтирующие реакторы и конденсаторы, имеют рейтинг VAR.

·

Полная мощность

Видимо мощность — это общая мощность, проходящая через электрическую цепь, как активная, так и реактивная. Это важная ценность для рассмотрения при проектировании и расчете электрической схемы. Измерение полной мощности — вольт-ампер (ВА). Вы часто будете видеть устройства используется для выработки или преобразования электроэнергии номинальной мощностью в кВА или МВА. Примеры может включать трансформатор на 50 кВА или дизельный генератор на 1000 кВА.

Как вы измеряете коэффициент мощности?

Вы можете подключать устройства мониторинга к критическим точкам в электрической цепи, чтобы измерить напряжение и ток. Эти места включают выходы генератора, трансформатор соединения, а также большие, прерывистые или непредсказуемые нагрузки. Такой мониторинг устройство может использовать измеренные значения напряжения и тока для расчета активных, реактивная, полная мощность, и коэффициент мощности. Более современные устройства, такие как анализатор мощности PQube 3, могут записывать эти данные с течением времени и формировать регулярные отчеты.

Ведущий и отстающий коэффициент мощности

Вернувшись в ресторан, в идеальном мире официант обслужит основное блюдо и гарниры одновременно. Это самый эффективный метод доставки еды. Если гарниры приходят на ваш стол очень рано или поздно, это снизит вашу удовлетворенность услугой. Чем раньше сторона блюда свинцовые, или чем позже они отстают от основного блюда, тем менее приемлемо ситуация становится.Примерно так же и переменный ток в электрической цепи может опережать, отставать или соответствовать напряжению, и это влияет на коэффициент мощности.

В идеальном электрическом цепь, где сопротивление нагрузки только резистивное, ток и напряжение проходит через нагрузку одновременно. Когда это происходит, полная мощность равна к активной мощности а коэффициент мощности равен один. Это также известно как единичный коэффициент мощности. Власть Фактор также иногда описывается как опережающий или запаздывающий.С ведущий коэффициент мощности, ток опережает напряжение, а схема вырабатывает реактивную мощность. Это до к сопротивлению электрического цепь в основном емкостная, например, в подземных кабелях. С отстающий коэффициент мощности, наоборот, ток отстает от напряжения. Эта электрическая схема потребляемая реактивная мощность, вызвано преимущественно индуктивной нагрузкой, такой как асинхронный двигатель.

Таким образом, мощность Коэффициент просто выражается как отношение активной мощности к полной мощности.Чем ближе это соотношение к единице, более очевидное мощность активна мощность, подаваемая на нагрузку, и тем эффективнее электрическая цепь является. Чем больше коэффициент мощности опережает или отстает, чем больше отклонение от единичного коэффициента мощности, и тем больше мощность требования к электрическому схема.

Что такое активная, реактивная и полная мощность — определение и объяснение

Активная мощность

Определение: Мощность, которая фактически потребляется или используется в цепи переменного тока, называется Истинная мощность или Активная мощность или Фактическая мощность .Он измеряется в киловаттах (кВт) или МВт. Это фактические результаты работы электрической системы, которая управляет электрическими цепями или нагрузкой.

Реактивная мощность

Определение: Мощность, которая течет вперед и назад, что означает, что она движется в обоих направлениях в цепи или реагирует на себя, называется Реактивной мощностью . Реактивная мощность измеряется в киловольт-амперах реактивной мощности (кВАр) или в МВАр.

Полная мощность

Определение: Произведение среднеквадратичного (RMS) значения напряжения и тока известно как Полная мощность .Эта мощность измеряется в кВА или МВА.

Было замечено, что мощность потребляется только в сопротивлении. Чистая катушка индуктивности и чистый конденсатор не потребляют никакой энергии, поскольку в течение полупериода, какая бы мощность ни принималась от источника этими компонентами, та же самая мощность возвращается к источнику. Эта мощность, которая возвращается и течет в обоих направлениях цепи, называется реактивной мощностью. Эта реактивная мощность не выполняет никакой полезной работы в цепи.

В чисто резистивной цепи ток находится в фазе с приложенным напряжением, тогда как в чисто индуктивной и емкостной цепи ток сдвинут по фазе на 90 градусов, т.е.Т.е. если в цепь подключена индуктивная нагрузка, то ток отстает от напряжения на 90 градусов, а если подключена емкостная нагрузка, то ток опережает напряжение на 90 градусов.

Следовательно, из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что ток , синфазный с напряжением, дает истинную или активную мощность , тогда как ток , сдвинутый по фазе на 90 градусов с напряжением, вносит вклад в реактивную мощность в цепи.

Следовательно,

• Истинная мощность = напряжение x ток в фазе с напряжением
• Реактивная мощность = напряжение x ток вне фазы с напряжением

Векторная диаграмма для индуктивной цепи показана ниже:

Если взять за эталон напряжение V, то ток I отстает от напряжения V на угол ϕ.Ток I делится на две составляющие:

• I Cos ϕ в фазе с напряжением V
• I Sin ϕ, которое на 90 градусов не совпадает по фазе с напряжением V

Следовательно, следующее выражение, показанное ниже, дает активную, реактивную и полную мощность соответственно.

• Активная мощность P = V x I cosϕ = VI cosϕ
• Реактивная мощность P _r или Q = V x I sinϕ = VI sinϕ
• Полная мощность P _a или S = ​​V x I = VI

Активная составляющая тока

Составляющая тока, которая находится в фазе с напряжением цепи и вносит вклад в активную или истинную мощность схемы, называется активным компонентом или составляющей полной ватт или синфазной составляющей тока.

Реактивная составляющая тока

Составляющая тока, которая находится в квадратуре или на 90 градусов по фазе по отношению к напряжению схемы и вносит вклад в реактивную мощность схемы, называется реактивной составляющей тока.

11.2: Истинная, реактивная и полная мощность

Реактивная мощность

Мы знаем, что реактивные нагрузки, такие как катушки индуктивности и конденсаторы, рассеивают нулевую мощность, но тот факт, что они падают напряжение и потребляют ток, создает обманчивое впечатление, что они на самом деле рассеивают мощность.Эта «фантомная мощность» называется реактивной мощностью , и она измеряется единицей, называемой вольт-ампер-реактивная мощность (ВАР), а не ваттами. Математическим обозначением реактивной мощности является (к сожалению) заглавная буква Q.

.

Истинная сила

Фактическая мощность, используемая или рассеиваемая в цепи, называется истинной мощностью и измеряется в ваттах (как всегда, обозначается заглавной буквой P).

Полная мощность

Комбинация реактивной мощности и истинной мощности называется кажущейся мощностью и представляет собой произведение напряжения и тока цепи без учета фазового угла.Полная мощность измеряется в единицах вольт-ампер (ВА) и обозначается заглавной буквой S.

Расчет реактивной, истинной или полной мощности

Как правило, истинная мощность является функцией рассеивающих элементов схемы, обычно сопротивления (R). Реактивная мощность зависит от реактивного сопротивления цепи (X). Полная мощность — это функция полного сопротивления цепи (Z). Поскольку для расчета мощности мы имеем дело со скалярными величинами, любые комплексные начальные величины, такие как напряжение, ток и импеданс, должны быть представлены их полярными величинами , а не действительными или мнимыми прямоугольными составляющими.Например, если я вычисляю истинную мощность по току и сопротивлению, я должен использовать полярную величину для тока, а не просто «реальную» или «мнимую» часть тока. Если я рассчитываю полную мощность по напряжению и импедансу, обе эти ранее комплексные величины должны быть уменьшены до их полярных величин для скалярной арифметики.

Существует несколько уравнений мощности, связывающих три типа мощности с сопротивлением, реактивным сопротивлением и импедансом (все с использованием скалярных величин):

Обратите внимание, что существует два уравнения для расчета истинной и реактивной мощности.Для расчета полной мощности доступны три уравнения, P = IE используется для только для этой цели. Изучите следующие схемы и посмотрите, как эти три типа мощности взаимосвязаны: чисто резистивная нагрузка на рисунке ниже, чисто реактивная нагрузка на рисунке ниже и резистивная / реактивная нагрузка на рисунке ниже.

Только резистивная нагрузка

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто резистивной нагрузки.

Только реактивная нагрузка

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто реактивной нагрузки.

Активная / реактивная нагрузка

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для резистивной / реактивной нагрузки.

Треугольник власти

Эти три типа мощности — истинная, реактивная и полная — связаны друг с другом в тригонометрической форме. Мы называем это треугольником мощности : (рисунок ниже).

Треугольник мощности, связывающий кажущуюся мощность с реальной мощностью и реактивной мощностью.

Используя законы тригонометрии, мы можем найти длину любой стороны (количество любого типа мощности), учитывая длины двух других сторон или длину одной стороны и угол.

Обзор

• Мощность, рассеиваемая нагрузкой, обозначается как истинная мощность . Истинная мощность обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).
• Мощность, просто поглощаемая и возвращаемая нагрузкой из-за ее реактивных свойств, называется реактивной мощностью .Реактивная мощность обозначается буквой Q и измеряется в вольт-амперных реактивных единицах (ВАР).
• Полная мощность в цепи переменного тока, как рассеиваемая, так и поглощенная / возвращаемая, обозначается как полная мощность .