В каких единицах измеряется активная мощность: Единицы измерения мощности: разница кВА и кВт.

Единицы измерения мощности кВт и кВА

В характеристиках часто указываются обе единицы измерения мощности (кВт и кВа), но не каждый знает, что они обозначают:

• кВа – полная мощность оборудования;
• кВт – активная мощность оборудования;

По сути, это одно и то же и говоря языком потребителя: кВт – нетто (полезная мощность), а кВа брутто (полная мощность).

1 кВт = 1.25 кВА

1 кВА = 0.8 кВт

Для того, чтобы перевести кВа в кВт, требуется от кВа отнять 20% и получится кВт с малой погрешностью, которую можно не учитывать.

К примеру, чтобы мощность 400кВа перевести в кВт, необходимо 400кВа*0,8=320кВт или 400кВа-20%=320кВт.

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени. В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю в секунду.

Мощность бывает полная, реактивная и активная.

• S – полная мощность измеряется в кВА (килоВольтАмперах)
• A – активная мощность измеряется в кВт (килоВаттах)
• P – реактивная мощность измеряется в кВар (килоВарах)

кВА характеризует полную электрическую мощность, имеющую принятое буквенное обозначение по системе СИ – S: это геометрическая сумма активной и реактивной мощности, находимая из соотношения: S=P/cos(ф) или S=Q/sin(ф).

кВт характеризует активную потребляемую электрическую мощность, имеющую принятое буквенное обозначение P: это геометрическая разность полной и реактивной мощности, находимая из соотношения: P=S*cos(ф).

Активную мощность можно описать как часть полной мощности, затрачиваемую на совершение полезного действия электрическим аппаратом. В отличие от активной мощности, реактивная мощность не выполняет «полезной» работы при работе электрического аппарата (расходование части энергии на переходные процессы, потери на перемагничение).

Коэффициент мощности, косинус «фи»
Косинус «фи» — это отношение средней мощности переменного тока к произведению действующих значений напряжения и тока. В случае синусоидального переменного тока, коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига фаз между синусоидами напряжения и тока и определяется параметрами цепи: Сos ф = r/Z, где ф («фи») — угол сдвига фаз, r — активное сопротивление цепи, Z — полное сопротивление цепи. Коэффициент мощности — это соотношение активной и полной энергий:

Коэффициент мощности (Сos φ = Активная мощность/Полная мощность = P/S (Вт/ВА), потребляемых нагрузкой. 

Типовые значения коэффициента мощности: 
1.00 — идеальное значение; 
0.95 — хороший показатель; 
0.80 — средний показатель современных электродвигателей;
0.70 — низкий показатель;

В каких единицах выражается реактивная мощность потребителей

Многие люди, которые изучают скалярные физические величины и такие сферы точных наук, как электродинамика, электростатика и магнитостатика, сталкиваются с понятием мощности. Каково определение активной и реактивной мощности, их источник и в чем основная разница — далее в статье.

Описание явлений

Мощностью называется скалярный вид физической величина, которая показывает, как передается или преобразуется электроэнергия. Бывает мощность постоянного и переменного тока. Что касается последнего, то делится на активную и реактивную.

Активной называется полезная сила, определяющая процесс прямого преобразования электроэнергии в необходимый вид силы. В каждом электроприборе преобразовывается она по-своему. К примеру, в лампочке получается свет с теплом, в утюге — тепло, а в электрическом двигателе — механическая энергия. Соответственно, показывает КПД устройства.

Реактивной называется та, которая определяется при помощи электромагнитного поля. Образуется при работе электроприборов.

Обратите внимание! Это вредная и паразитная мощностная характеристика, которая определяется тем, каков характер нагрузки. Для лампочки она равняется нулю, а для электродвигателя она может быть равна большим значениям.

Зачем нужна

Электричество передает энергию в проводник для осуществления технического процесса. Чтобы процесс происходил, переданная сила должна преобразовываться в тепло и напряжение. При этом электроэнергия должна поступать постоянно, что обеспечивается обеими разновидностями мощностной характеристики. Активно действующая дает полезную силу, а реактивно действующая ее поддерживает в электродвигательных, трансформаторных, печных, сварочных, дроссельных и осветительных установках.

Источник реактивной энергии

Чтобы понять природу появления этой энергии и то, как найти реактивную мощность, нужно уточнить, что любая электромагнитная или индукционная машина, которая работает на переменном токе, преобразует электричество в тепло. Чтобы это преобразование произошло, нужно магнитное поле. Оно, соответственно, формируется безваттной энергией. Причина в поглощении энергии индукционной цепи и отдаче ее обратно при спаде магнитного поля два раза за цикл мощностной частоты.

Различия

Разница между величинами в том, что активно действующая мощностная характеристика показывает КПД устройств, а реактивная является передачей этого КПД. Разница также наблюдается в определении, символе, формуле и значимости.

Обратите внимание! Что касается значения, то вторая нужна лишь для того, чтобы управлять создавшимся напряжением от первой величины и преодолевать мощностные колебания.

Расчет по формуле

Представить обе разновидности можно определением из формул вычисления. Так активно действующая мощностная характеристика это соотношение напряжения с силой тока на косинус угла сдвига фаз между ними. Там, где несинусоидальный ток, она равна суммированию средних мощностных характеристик. Может быть выражена через другую формулу. Она может быть равна удвоенной силе тока на сопротивление цепи или удвоенному напряжению на проводимость. Также может быть найдена с помощью полной энергии, перемноженной на косинус угла сдвига фаз напряжения с электротоком.

Возвращаясь к вопросу, в каких единицах выражается реактивная мощность потребителей, можно отметить, что она находится по двум формулам, основной из которых является умножение напряжения на силу тока и синус сдвига фаз. Также может быть найдена через квадрат вычисления удвоенной полной энергии потребления. Измерение полной происходит из умножения напряжения на токовую силу.

Обратите внимание! Обе разновидности находятся в ваттах. Один ватт равен килограмму, умноженному на соотношение квадратного метра на кубические секунды. Также он равен джоулю, поделенному на секунды, ньютону на метр/секунду, вольту на ампер.

Отыскать одну и другую силу можно не только по формулам, но и по технологически современным устройствам, таким как вольтметр, амперметр или фазометр. Для вычисления любых показателей можно воспользоваться также мультиметром.

Мощность — то, что характеризует скорость передачи с преобразованием электроэнергии. Реактивная мощность в цепи переменного тока от активной отличается тем, что используется для передачи реальной силы источника, в то время как вторая является самой реальной электроэнергией. Обе измеряются в ваттах и имеют большое значение в электромагнитном излучении, механической форме генератора или акустической волне. Активно применяются в промышленности.

Пусть приемник электро­энергии присоединен к источнику синусоидального напряжения u(t) = Usin(ωt) и потребляет синусоидальный ток i(t) = I sin (ωt -φ), сдви­нутый по фазе относительно напряжения на угол φ. U и I – действующие значения. Значение мгновенной мощности на зажимах приемника определяется выражением

и является суммой двух величин, одна из которых постоянна во времени, а другая пульсирует с двойной частотой.

Среднее значение p(t) за период Т называется активной мощностью и полностью определяется первым слагаемым уравнения (5.1):

Активная мощность ха­рактеризует энергию, расходуемую необратимо источником в единицу времени на производство полезной работы потребителем. Активная энергия, потребляемая электроприёмниками, преобразуется в другие виды энергии: механическую, тепловую, энергию сжатого воздуха и газа и т. п.

Среднее значение от второго слагаемого мгновенной мощности (1.1) (пульсирует с двойной частотой) за время Т равно нулю, т. е. на ее создание не требуется каких-либо материальных затрат и поэтому она не может совершать полезной ра­боты. Однако ее присутствие указывает, что между источником и приемником происходит обратимый процесс обмена энергией. Это возможно, если имеются элементы, способные накапливать и отдавать электромагнитную энергию – емкость и индуктивность. Эта составляющая характеризует реактивную мощность.

Полную мощность на зажимах приемника в комп­лексной форме можно представить следующим образом:

Единица измерения полной мощности S = UI – ВА.

Реактивная мощность – величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями (обменом) энергии между источником и приемником. Для синусоидального тока она равна произведению действующих значений тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q = UI sinφ. Единица измерения – ВАр.

Реактивная мощность не связана с полезной работой ЭП и расходуется только на создание переменных электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, аппаратах, линиях и т. д.

Для реактивной мощности приняты такие понятия, как генерация, потребление, передача, потери, баланс. Считается, что если ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то реактивная мощ­ность потребляется и имеет положительный знак, а если ток опережает напряжение (емкостный характер нагрузки), то реактивная мощность ге­нерируется и имеет отрицательное значение.

Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели (60–65 % общего потреб­ления), трансформаторы (20–25 %), вентильные преобразователи, реакторы, воздушные электрические сети и прочие приемники (10 %).

Передача реактивной мощности загружает электрические сети и установленное в ней оборудование, уменьшая их пропускную способность. Реактивная мощность генерируется синхронными генераторами электростанций, синхронными компенса­торами, синхронными двигателями (регулирование током возбуждения), батареями конденсаторов (БК) и линиями электропередачи.

Реактивная мощность, вырабатываемая емкостью сетей, имеет следующий порядок величин: воздушная линия 20 кВ генерирует 1 кВАр на 1 км трехфазной линии; подземный кабель 20 кВ – 20 кВАр/км; воздушная линия 220 кВ – 150 кВАр/км; подземный кабель 220 кВ – 3 МВАр/км.

Векторное представление величин, характеризующих состояние сети, приводит к представлению реактивной мощности Q вектором, перпендикулярным вектору активной мощности Р (рис. 5.2 ). Их векторная сумма дает полную мощность S.

Рис. 5.1. Треугольник мощностей

Согласно рис. 5.1 и (5.2) следует, что S 2 = Р 2 + Q 2 ; tgφ = Q/P; cosφ = P/S.

Основным нормативным показателем, характе­ризующим реактивную мощность, ранее был коэффициент мощности cosφ. На вводах, питающих промышленное предприятие, средневзвешенное значение этого коэффициента должно было находиться в пределах 0,92–0,95. Однако выбор соотношения P/S в качестве нормативного не дает четкого представления о динамике изменения реального значения реактивной мощности. Например, при изменении коэффициента мощности от 0,95 до 0,94 реактивная мощность изменяется на 10 %, а при изменении этого же коэффициента от 0,99 до 0,98 приращение реактивной мощности составляет уже 42 %. При расчетах удобнее оперировать соотношением tgφ = Q/P, которое называют коэффициентом реактивной мощности.

Предприятиям, у которых присоединенная мощность более 150 кВт (за исключением «бытовых» потребителей), определены предельные значения коэффициента реактивной мощности, потребляемой в часы больших суточных нагрузок электрической сети – с 7 до 23 часов (Приказ Министерства промышленности и энергетики РФ от 22.02.2007 г. № 49 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии»).

Предельные значения коэффициентов реактивной мощности (tgφ) нормируются в зависимости от положения точки (напряжения) присоединения потребителя к сети. Для напряжения сети 100 кВ tgφ = 0,5; для сетей 35, 20, 6 кВ – tgφ = 0,4 и для сети 0,4 кВ – tgφ = 0,35.

Введение новых директивных документов по компен­сации реактивной мощности было направлено на повышение эффективности работы всей системы электроснабжения от генераторов энергосистемы до приемников электроэнергии.

С введением коэффициента реактивной мощности стало возможным представлять потери активной мощности через активную или реактивную мощности: Р = (P 2 /U 2 ) R (l + tg 2 φ).

Угол между векторами мощностей Р и S соответствует углу φ между векторами активной составляющей тока I_а и полного тока I, который, в свою очередь, представляет собой векторную сумму активного тока I_а, находящегося в фазе с напряжением, и реактивного тока I_р, находящегося под углом 90° к нему. Это расположение токов является расчетным приемом, связанным с разложением на активную и реактивную мощности, которое можно считать естественным.

Большинство потребителей нуждаются в реактивной мощности, поскольку они функционируют благодаря изменению магнитного поля. Для наиболее употребительных двигателей в нормальном режиме работы можно привести следующие примерные значения tgφ.

В момент пуска двигателей требуется значительное количество реактивной мощности, при этом tgφ = 4–5 (cosφ = 0,2–0,24).

Синхронные машины обладают способностью потреблять или выдавать реактивную мощность в зависимости от степени возбуждения.

В синхронных генераторах и двигателях размеры цепей возбуждения ограничивают возможность поставки реактивной мощности до максимальных значений tgφ = 0,75 (cosφ = 0,8) или до tgφ = 0,5 (cosφ = 0,9) (табл. 5.1).

Синхронные двигатели, выпускаемые отечественной промышленностью, рассчитаны на опережающий коэффициент мощности (cosφ = 0,9) и при номинальной активной нагрузке P_ном и напряжении U_ном могут вырабатывать номинальную реактивную мощность Q_ном ≈ 0,5P_ном.

При недогрузке СД по активной мощности β = P/P_ном 1.

Преимуществом СД, используемым для компенсации реактивной мощности, по сравнению с КБ является возможность плавного регулирования генерируемой реактивной мощности. Недостатком является то, что активные потери на генерирование реактивной мощности для СД больше, чем для КБ.

Дополнительные активные потери в обмотке СД, вызываемые генерируемой реактивной мощностью в пределах изменения cosφ от 1 до 0,9 при номинальной активной мощности СД, равной P_ном, кВт:

где Q_ном – номинальная реактивная мощность СД, кВ Ар; R – сопротивление одной фазы обмотки СД в нагретом состоянии, Ом; U_ном – номинальное напряжение сети, кВ.

В системах электроснабжения промышленных предприятий КБ компенсируют реактивную мощность базисной (основной) части графиков нагрузок, а СД снижают пики нагрузок графика.

Таблица 5.1

Зависимости коэффициента перегрузки по реактивной мощности синхронных двигателей

Синхронные компенсаторы.

Разновидностью СД являются синхронные компенсаторы (СК), которые представляют собой СД без нагрузки на валу. В настоящее время выпускается СК мощностью выше 5000 кВ?Ар. Они имеют ограниченное применение в сетях промышленных предприятий. Для улучшения показателей качества напряжения у мощных ЭП с резкопеременной, ударной нагрузкой (дуговые печи, прокатные станы и т. п.) используются СК.

Статические тиристорные компенсирующие устройства.

В сетях с резкопеременной ударной нагрузкой на напряжении 6–10 кВ рекомендуется применение не конденсаторных батарей, а специальных быстродействующих источников реактивной мощности (ИРМ), которые должны устанавливаться вблизи таких ЭП. Схема ИРМ приведена на рис. 5.2. В ней в качестве регулируемой индуктивности используются индуктивности LR и нерегулируемые ёмкости С1–С3.

Рис. 5.2. Быстродействующие источники реактивной мощности

Регулирование индуктивности осуществляется тиристорными группами VS, управляющие электроды которых подсоединены к схеме управления. Достоинствами статических ИРМ являются отсутствие вращающихся частей, относительная плавность регулирования реактивной мощности, выдаваемой в сеть, возможность трёх- и четырёхкратной перегрузки по реактивной мощности. К недостаткам относится появление высших гармоник, которые могут возникнуть при глубоком регулировании реактивной мощности.

За счет дополнительных потерь мощности в сети, вызванных потреблением реактивной мощности, увеличивается общее потребление электроэнергии. Поэтому снижение перетоков реактивной мощности является одной из основных задач эксплуатации электрических сетей.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9838 — | 7698 — или читать все.

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Мощность в цепи переменного электрического тока

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

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

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

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

Понятие активной мощности

Активная “полезная” мощность – это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с напряжением 220В, однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная “вредная” мощность – это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

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

Рассчитывается по формуле:

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи)– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100%). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

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

Также рассчитать полную мощность можно путем перемножения напряжения и силы тока соответственно.

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

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.

Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

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

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром . Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Описание параметра «Компенсация (cos ϕ)»

Коэффициент мощности (cos φ) — физическая величина, являющаяся энергетической характеристикой электрического тока. Коэффициент мощности характеризует приёмник электроэнергии переменного тока, а именно — степень линейности нагрузки. Равен отношению потребляемой электроприёмником активной мощности к полной мощности. Активная мощность расходуется на совершение работы. Полная мощность — геометрическая сумма активной и реактивной мощностей (в случае синусоидальных тока и напряжения). В общем случае полную мощность можно определить как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения в цепи. Полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и неактивной мощностей. В качестве единицы измерения полной мощности принято использовать вольт-ампер (ВА) вместо ватта (Вт).

Коэффициент мощности математически можно интерпретировать как косинус угла между векторами тока и напряжения. Поэтому в случае синусоидальных напряжения и тока величина коэффициента мощности совпадает с косинусом угла, на который отстают соответствующие фазы.

Коэффициент мощности позволяет судить о нелинейных искажениях, вносимых нагрузкой в электросеть. Чем он меньше, тем больше вносится нелинейных искажений. Кроме того, при одной и той же активной мощности нагрузки мощность, бесполезно рассеиваемая на проводах, обратно пропорциональна квадрату коэффициента мощности. Таким образом, чем меньше коэффициент мощности, тем ниже качество потребления электроэнергии. Для повышения качества электропотребления применяются различные способы коррекции коэффициента мощности, т. е. его повышения до значения, близкого к единице.

Что такое активная и реактивная электроэнергия?

Расчет электрической энергии, используемой бытовым или промышленным электротехническим прибором, производится обычно с учетом полной мощности электрического тока, проходящего через измеряемую электрическую цепь.

Полная мощность.
По сложившейся практике потребители оплачивают не полезную мощность, которая непосредственно используется в хозяйстве, а полную, которую отпускает предприятие-поставщик. Различают эти показатели по единицам измерения – полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), а полезная – в киловаттах. Активная и реактивная электроэнергия используется всеми запитанными от сети электроприборами.

Активная электроэнергия.
Активная составляющая полной мощности совершает полезную работу и преобразовывается в те виды энергии, которые нужны потребителю. У части бытовых и промышленных электроприборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди таких устройств – электроплиты, лампы накаливания, электропечи, обогреватели, утюги и гладильные прессы и прочее. Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то полная мощность такого прибора будет составлять 1 кВА.

Понятие реактивной электроэнергии.
Этот вид электроэнергии присущ цепям, в составе которых имеются реактивные элементы. Реактивная электроэнергия — это часть полной поступаемой мощности, которая не расходуется на полезную работу. В электроцепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока реактивная составляющая возникает только в том случае, когда присутствует индуктивная или емкостная нагрузка. В таком случае наблюдается несоответствие фазы тока с фазой напряжения. Данный сдвиг фаз между напряжением и током обозначается символом «φ». При индуктивной нагрузке в цепи наблюдается отставание фазы, при емкостной – ее опережение. Поэтому потребителю приходит только часть полной мощности, а основные потери происходят из-за бесполезного нагревания устройств и приборов в процессе эксплуатации. Потери мощности происходят из-за наличия в электрических устройствах индуктивных катушек и конденсаторов. Из-за них в цепи в течение некоторого времени происходит накопление электроэнергии. После этого запасенная энергия поступает обратно в цепь. К приборам, в составе потребляемой мощности которых имеется реактивная составляющая электроэнергии, относятся переносные электроинструменты, электродвигатели и различная бытовая техника. Эта величина рассчитывается с учетом особого коэффициента мощности, который обозначается как cos φ.

Расчет реактивной электроэнергии.
Коэффициент мощности лежит в пределах от 0,5 до 0,9; точное значение этого параметра можно узнать из паспорта электроприбора. Полная мощность должна быть определена как частное от деления активной мощности на коэффициент. Например, если в паспорте электрической дрели указана мощность в 600 Вт и значение 0,6, тогда потребляемая устройством полная мощность будет равна 600/06, то есть 1000 ВА. При отсутствии паспортов для вычисления полной мощности прибора коэффициент можно брать равным 0,7. Поскольку одной из основных задач действующих систем электроснабжения является доставка полезной мощности конечному потребителю, реактивные потери электроэнергии считаются негативным фактором, и возрастание этого показателя ставит под сомнение эффективность электроцепи в целом.

Значение коэффициента при учете потерь.
Чем выше значение коэффициента мощности, тем меньше будут потери активной электроэнергии – а значит конечному потребителю потребляемая электрическая энергия обойдется немного дешевле. Для того чтобы повысить значение этого коэффициента, в электротехнике используются различные приемы компенсации нецелевых потерь электроэнергии. Компенсирующие устройства представляют собой генераторы опережающего тока, сглаживающие угол сдвига фаз между током и напряжением. Для этой же цели иногда используются батареи конденсаторов. Они подключаются параллельно к рабочей цепи и используются как синхронные компенсаторы.

Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов.
Для индивидуального пользования активная и реактивная электроэнергия в счетах не разделяется – в масштабах потребления доля реактивной энергии невелика. Поэтому частные клиенты при потреблении мощности до 63 А оплачивают один счет, в котором вся потребляемая электроэнергия считается активной. Дополнительные потери в цепи на реактивную электроэнергию отдельно не выделяются и не оплачиваются. Учет реактивной электроэнергии для предприятий Другое дело – предприятия и организации. В производственных помещениях и промышленных цехах установлено огромное число электрооборудования, и в общей поступаемой электроэнергии имеется значительная часть энергии реактивной, которая необходима для работы блоков питания и электродвигателей. Активная и реактивная электроэнергия, поставляемая предприятиям и организациям, нуждается в четком разделении и ином способе оплаты за нее. Основанием для регуляции отношений предприятия-поставщика электроэнергии и конечных потребителей в этом случае выступает типовой договор. Согласно правилам, установленным в этом документе, организации, потребляющие электроэнергию свыше 63 А, нуждаются в особом устройстве, предоставляющем показания реактивной энергии для учета и оплаты. Сетевое предприятие устанавливает счетчик реактивной электроэнергии и начисляет оплату согласно его показаниям.

Коэффициент реактивной энергии.
Как говорилось ранее, активная и реактивная электроэнергия в счетах на оплату выделяются отдельными строками. Если соотношение объемов реактивной и потребленной электроэнергии не превышает установленной нормы, то плата за реактивную энергию не начисляется. Коэффициент соотношения бывает прописан по-разному, его среднее значение составляет 0,15. При превышении данного порогового значения предприятию-потребителю рекомендуют установить компенсаторные устройства.

Реактивная энергия в многоквартирных домах.
Типичным потребителем электроэнергии является многоквартирный дом с главным предохранителем, потребляющий электроэнергию свыше 63 А. Если в таком доме имеются исключительно жилые помещения, плата за реактивную электроэнергию не взимается. Таким образом, жильцы многоквартирного дома видят в начислениях оплату только за полную электроэнергию, поставленную в дом предприятием-поставщиком. Та же норма касается жилищных кооперативов.

Частные случаи учета реактивной мощности.
Бывают случаи, когда в многоэтажном здании имеются и коммерческие организации, и квартиры. Поставка электроэнергии в такие дома регулируется отдельными Актами. Например, разделением могут служить размеры полезной площади. Если в многоквартирном доме коммерческие организации занимают менее половины полезной площади, то оплата за реактивную энергию не начисляется. Если пороговый процент был превышен, то возникают обязательства оплаты за реактивную электроэнергию. В ряде случаев жилые дома не освобождаются от оплаты за реактивную энергию. Например, если в доме установлены пункты подключения лифтов для квартир, начисление за использование реактивной электроэнергии происходит отдельно, лишь для этого оборудования. Владельцы квартир по-прежнему оплачивают лишь активную электроэнергию.

Измерение мощности. Определение единицы измерения мощности тока В чем заключается мощность на

Здравствуйте! Для вычисления физической величины, называемой мощностью, пользуются формулой, где физическую величину — работу делят на время, за которое эта работа производилась.

Выглядит она так:

P, W, N=A/t, (Вт=Дж/с).

В зависимости от учебников и разделов физики, мощность в формуле может обозначаться буквами P, W или N.

Чаще всего мощность применяется, в таких разделах физики и науки, как механика, электродинамика и электротехника. В каждом случае, мощность имеет свою формулу для вычисления. Для переменного и постоянного тока она тоже различна. Для измерения мощности используют ваттметры.

Теперь вы знаете, что мощность измеряется в ваттах. По-английски ватт — watt, международное обозначение — W, русское сокращение — Вт. Это важно запомнить, потому что во всех бытовых приборах есть такой параметр.

Мощность — скалярная величина, она не вектор, в отличие от силы, которая может иметь направление. В механике, общий вид формулы мощности можно записать так:

P=F*s/t, где F=А*s,

Из формул видно, как мы вместо А подставляем силу F умноженную на путь s. В итоге мощность в механике, можно записать, как силу умноженную на скорость. К примеру, автомобиль имея определенную мощность, вынужден снижать скорость при движении в гору, так как это требует большей силы.

Средняя мощность человека принята за 70-80 Вт. Мощность автомобилей, самолетов, кораблей, ракет и промышленных установок , часто, измеряют в лошадиных сил ах. Лошадиные силы применяли еще задолго до внедрения ватт. Одна лошадиная сила равна 745,7Вт. Причем в России принято что л. с. равна 735,5 Вт.

Если вас вдруг случайно спросят через 20 лет в интервью среди прохожих о мощности, а вы запомнили, что мощность — это отношение работы А, совершенной в единицу времени t. Если сможете так сказать, приятно удивите толпу. Ведь в этом определении, главное запомнить, что делитель здесь работа А, а делимое время t. В итоге, имея работу и время, и разделив первое на второе, мы получим долгожданную мощность.

При выборе в магазинах, важно обращать внимание на мощность прибора. Чем мощнее чайник, тем быстрее он погреет воду. Мощность кондиционера определяет, какой величины пространство он сможет охлаждать без экстремальной нагрузки на двигатель. Чем больше мощность электроприбора, тем больше тока он потребляет, тем больше электроэнергии потратит, тем больше будет плата за электричество.

В общем случае электрическая мощность определяется формулой:

где I — сила тока, U-напряжение

Иногда даже ее так и измеряют в вольт-амперах, записывая, как В*А. В вольт-амперах меряют полную мощность, а чтобы вычислить активную мощность нужно полную мощность умножить на коэффициент полезного действия(КПД) прибора, тогда получим активную мощность в ваттах.

Часто такие приборы, как кондиционер, холодильник, утюг работают циклически, включаясь и отключаясь от термостата, и их средняя мощность за общее время работы может быть небольшой.

В цепях переменного тока , помимо понятия мгновенной мощности, совпадающей с общефизической, существуют активная, реактивная и полная мощности. Полная мощность равна сумме активной и реактивной мощностей.

Для измерения мощности используют электронные приборы — Ваттметры. Единица измерения Ватт, получила свое название в честь изобретателя усовершенствованной паровой машины, которая произвела революцию среди энергетических установок того времени. Благодаря этому изобретению развитие индустриального общества ускорилось, появились поезда, пароходы, заводы, использующие силу паровой машины для передвижения и производства изделий.

Все мы много раз сталкивались с понятием мощности. Например, разные автомобили характеризуются разной мощностью двигателя. Также, электроприборы могут иметь различную мощность , даже если они имеют одинаковое предназначение.

Мощность — это физическая величина , характеризующая скорость работы.

Соответственно, механическая мощность — это физическая величина, характеризующая скорость механической работы:

Т. е. мощность — это работа в единицу времени.

Мощность в системе СИ измеряется в ваттах: [N ] = [Вт].

1 Вт — это работа в 1 Дж, совершенная за 1 с.

Существуют и другие единицы измерения мощности, например, такие, как лошадиная сила:

Именно в лошадиных силах чаще всего измеряется мощность двигателя автомобилей.

Давайте вернемся к формуле для мощности: Формула, по которой вычисляется работа, нам известна: Поэтому мы можем преобразовать выражение для мощности:

Тогда в формуле у нас образуется отношение модуля перемещения к промежутку времени. Это, как вы знаете, скорость:

Только обратите внимание, что в получившейся формуле мы используем модуль скорости, поскольку на время мы поделили не само перемещение, а его модуль. Итак, мощность равна произведению модуля силы, модуля скорости и косинуса угла между их направлениями.

Это вполне логично: скажем, мощность поршня можно повысить за счет увеличения силы его действия. Прикладывая бо́льшую силу, он будет совершать больше работы за то же время, то есть увеличит мощность. Но даже если оставить силу постоянной, и заставить поршень двигаться быстрее, он, несомненно, увеличит работу, совершаемую в единицу времени. Следовательно, увеличится мощность.

Примеры решения задач.

Задача 1. Мощность мотоцикла равна 80 л.с. Двигаясь по горизонтальному участку, мотоциклист развивает скорость равную 150 км\ч. При этом, двигатель работает на 75% от своей максимальной мощности. Определите силу трения, действующую на мотоцикл.

Задача 2. Истребитель, под действием постоянной силы тяги, направленной под углом 45° к горизонту, разгоняется от 150 м/с до 570 м/с. При этом, вертикальная и горизонтальная скорость истребителя увеличиваются на одинаковое значение в каждый момент времени. Масса истребителя равна 20 т. Если истребитель разгонялся в течение одной минуты, то какова мощность его двигателя?

Если вам нужно единицы измерения мощности привести в одну систему, вам пригодится наш перевод мощности – конвертер онлайн. А ниже вы сможете почитать, в чем измеряется мощность.

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

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

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д. ), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

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

Понятие активной мощности

Активная “полезная” мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в (Вт ).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с , однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Понятие реактивной мощности

Реактивная “вредная” мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.

Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.

Обозначается эта величина латинской буквой Q.

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

Рассчитывается по формуле:

Q = U⋅I⋅sinφ ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.

Емкостные и индуктивные нагрузки

Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной ) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.

Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода ), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.

ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.

Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.

ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.

Коэффициент мощности cosφ

Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи )– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.

Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.

Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100% ). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.

Понятие полной мощности. Треугольник мощностей

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

S = U⋅I

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

Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.

Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.

Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета

Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.

Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.

Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.

Как измеряют cosφ на практике

Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром . Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.

Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.

1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.

Мощностью называется физическая величина, которая показывает, насколько движется энергия внутри электрической цепи конкретного оборудования. Что она собой представляет, в каких единицах выражается, в чем измеряется мощность, какие есть для этого приборы? Об этом и другом далее.

Мощностью называется скалярный вид физической величины, который равен скорости изменения с преобразованием, передачей или потреблением системной энергии. Согласно более узкому понятию, это показатель, который равен отношению затраченного времени на работы к самому периоду, который тратится на работу. Обозначается в механике символом N. В электротехнической науке используется буква P. Нередко можно увидеть также символ W, от слова ватт.

Мощность

Различается полезная, полная и номинальная в машинном двигателе. Полезная это сила двигателя, за исключением затрат, которые потрачены на работу всех остальных систем. Полная — указанная сила без вычетов, а номинальная — указанная и гарантированная заводом.

Дополнительная информация! Стоит отметить, что также есть мощность звука и взрывного звука. В первом случае это скалярная величина, связанная со звуковыми волнами и звуковой энергией, которая также измеряется в ваттах, а вторая связана с энерговыделением тротиловых разложений.

Основное понятие в учебном пособии

В чем измеряется

Устаревшей измерительной единицей считается лошадиная сила. Отвечая четко на вопрос, в чем измеряется механическая мощность, стоит отметить, что согласно современным международным показателям, единица мощности это ватт. Стоит отметить, что ватт — производная единица, которая связана с другими. Она равна Джоулю в секунду или килограмму, умноженному на метр в квадрате, поделенный на секунду. Также ватт это вольт, умноженный на ампер.

Важно отметить, что ватт делиться на мега, кило и вольт ампер.

Формулы для измерения

Мощность — величина, которая непосредственным образом связана с другими показателями. Так, она прямым образом связана со временем, силой, скоростью, вектором силы и скоростью, модулем силы и скорости, моментом силы и частотой вращения. Нередко в формулах при вычислении электрической мощностной разновидности задействуется также число Пи, показатель сопротивления, мгновенный ток с напряжением на конкретном участке электрической сети, активная, полная и реактивная сила. Непосредственным участником в вычислении является амплитуда с угловой скоростью и начальной силой тока с напряжением.

Электрическая

Электрической мощностью называется величина, которая показывает, с какой скоростью или преобразованием двигается электрическая энергия. Для изучения мгновенной электрической мощностной характеристики на определенном участке цепи, необходимо знать значение тока и напряжения мгновенного тока и перемножить данные значения.

Чтобы понять, сколько составляет активный, полный, реактивный или мгновенный реактивный мощностный показатель, нужно знать точные цифры амплитуды тока, амплитуды напряжения, угла тока с напряжением, а также угловую скорость и время, поскольку все существующие физические формулы сводятся к этим параметрам. Также в формулах задействуется синус, косинус угла и значение 1/2.

Понятие электрической мощности

Гидравлическая

Гидравлическим мощностным показателем в гидромашине или гидроцилиндре называется произведение машинного перепада давления на жидкостный расход. Как правило, это основная формулировка, взятая из единственной существующей формулы для вычисления.

Обратите внимание! Больше алгебраических и инженерных правил можно найти в прикладной науке о движениях жидкостей и газов, а именно в гидравлике.

Постоянного и переменного тока

Что касается мощности постоянного с переменным током, то чаще всего их причисляют к электрической разновидности. Конкретного понятия для двух разновидностей нет, однако их можно вычислить, исходя из имеющихся алгебраических установок. Так, мощностью постоянного тока является произведение силы тока и постоянного напряжения или же удвоенное значение силы тока на электрическое сопротивление, которое, в свою очередь, вычисляется делением двойного напряжения на обычное сопротивление.

Что касается переменного тока, это произведение силы тока с напряжением и косинусом сдвига фаз. При этом беспрепятственно можно посчитать только активную и реактивную разновидность. Узнать полное мощностное значение можно через векторную зависимость этих показателей и площади.

Чтобы измерить эти показатели, можно воспользоваться как указанными выше приборами, так и фазометром. Этот прибор служит, чтобы вычислить реактивную разновидность по государственному эталону.

Понятие переменной мощности тока

В целом, мощность — это величина, основное предназначение которой показывать силу работы конкретного прибора и во многих случаях скорость деятельности, взаимодействуя с ним. Она бывает механической, электрической, гидравлической и для постоянного с переменным током. Измеряется по международной системе в ваттах и киловаттах. Приборами для ее вычисления выступает вольтметр, ваттметр. Основные формулы для самостоятельного расчета перечислены выше.

Мощность является физическим показателем. Она определяет работу, производимую во временном отрезке и помогающую измерять энергетическое изменение. Благодаря единице измерения мощности тока легко определяется скоростное энергетическое течение энергии в любом пространственном промежутке.

Расчет и виды

Из-за прямой зависимости мощности от напряжения в сети и токовой нагрузки следует, что эта величина может появляться как от взаимодействия большого тока с малым напряжением, так и в результате возникновения значительного напряжения с малым током. Такой принцип применим для превращения в трансформаторах и при передаче электроэнергии на огромные расстояния.

Существует формула для расчета этого показателя. Она имеет вид P = A / t = I * U, где:

• Р является показателем токовой мощности, измеряется в ваттах;
• А — токовая работа на цепном участке, исчисляется джоулями;
• t выступает временным промежутком, на протяжении которого совершалась токовая работа, определяется в секундах;
• U является электронапряжением участка цепи, исчисляется Вольтами;
• I — токовая сила, исчисляется в амперах.

Электрическая мощность может иметь активные и реактивные показатели. В первом случае происходит преобразование мощностной силы в иную энергию. Ее измеряют в ваттах, так как она способствует преобразованию вольта и ампера.

Реактивный показатель мощности способствует возникновению самоиндукционного явления. Такое преобразование частично возвращает энергетические потоки обратно в сеть, из-за чего происходит смещение токовых значений и напряжения с отрицательным воздействием на электросеть.

Определение активного и реактивного показателя

Активная мощностная сила вычисляется путем определения общего значения однофазной цепи в синусоидальном токе за нужный временной промежуток. Формула расчета представлена в виде выражения Р = U * I * cos φ, где:

• U и I выступают в качестве среднеквадратичного токового значения и напряжения;
• cos φ является углом межфазного сдвига между этими двумя величинами.

Благодаря мощностной активности электроэнергия превращается в другие энергетические виды: тепловую и электромагнитную энергии. Любая электросеть с током синусоидального или несинусоидального направления определяет активность цепного участка суммированием мощностей каждого отдельного цепного промежутка. Электромощность трехфазного цепного участка определяется суммой каждой фазной мощности.

Аналогичным показателем активной мощностной силы считается величина мощности прохождения, которая рассчитывается путем разницы между ее падением и отражением.

Реактивный показатель измеряется в вольт-амперах. Он является величиной, применяемой для определения электротехнических нагрузок, создаваемых электромагнитными полями внутри цепи переменного тока. Единица измерения мощности электрического тока вычисляется умножением среднеквадратичного значения напряжения в сети U на переменный ток I и угол фазного синуса между этими величинами. Формула расчета выглядит следующим образом: Q = U * I * sin.

Если токовая нагрузка меньше напряжения, тогда фазное смещение носит положительное значение, если наоборот — отрицательное.

Величина измерения

Основной электротехнической единицей является мощность. Для того чтобы определить, в чем измеряется мощность электрического тока, нужно изучить основные характеристики этой величины. По законам физики ее измеряют в ваттах. В условиях производства и в быту величина переводится в киловатты. Вычисления крупных мощностных масштабов требуют перевода в мегаватты. Такой подход практикуется на электростанциях для получения электрической энергии. Работа исчисляется в джоулях. Величина определяется следующими соотношениями:

Потребительская мощностная сила обозначается на самом электроприборе или в паспорте к нему. Определив этот параметр, можно получить значения таких показателей, как напряжение и электрический ток. Используемые показатели указывают, в чем измеряется электрическая мощность, они могут выступать в виде ваттметров и варметров. Реактивная сила показателя мощности определяется фазометром, вольтметром и амперметром. Государственным эталоном того, в чем измеряется мощность тока, считается частотный диапазон от 40 до 2500 Гц.

Примеры вычислений

Для расчета тока чайника при электромощности 2 КВт используется формула I = P / U = (2 * 1000) / 220 = 9 А. Для запитывания прибора в электросеть не используется длина разъема в 6 А. Приведенный пример применим только тогда, когда полностью совпадает фазное и токовое напряжение. По такой формуле рассчитывается показатель всех бытовых приборов.

Если цепь является индуктивной или имеет большую емкость, то рассчитывать мощностную единицу тока необходимо, используя другие подходы. К примеру, мощность в двигателе с переменным током определяется с помощью формулы Р = I * U * cos.

При подключении прибора к трехфазной сети, где напряжение будет составлять 380 В, для определения показателя суммируются мощности каждой фазы в отдельности.

В качестве примера можно рассмотреть котел из трех фаз мощностной вместимостью 3 кВт, каждая из которых потребляет 1 кВт. Ток на фазе рассчитывается по формуле I = P / U * cos φ = (1 * 1000) / 220 = 4,5 А.

На любом приборе обозначается показатель электромощности. Передача большого мощностного объема, применяемая в производстве, осуществляется по линиям с высоким напряжением. Энергия преобразовывается с помощью подстанций в электроток и подается для использования в электросети.

Благодаря несложным расчетам определяется мощностная величина. Зная ее значение, можно сделать правильный подбор напряжения для полноценной работы приборов бытового и промышленного предназначения. Такой подход поможет избежать перегорания электроприборов и обезопасить электросети от перепадов напряжения.

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
Алексей. 21 июнь 2007

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

• Мощность трансформаторов указывается в ВА:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
• Мощность конденсаторов указывается в Варах:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
• Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т.д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

1. Активная мощность: обозначение P , единица измерения: Ватт
2. Реактивная мощность: обозначение Q , единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
3. Полная мощность: обозначение S , единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ , единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor – PF )

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Приложение

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

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

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)

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

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39)

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

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

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. — в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности) .

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

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

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др.) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

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

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

• К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
• К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.

Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

— (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

Дополнение 6

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными .

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

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

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

См. дополнительную литературу, например:

Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

Активная мощность и полная мощность

Опубликовано 15 июля 2009 г., автор: Джеймс Червински

Кажущаяся мощность — это общая протекающая мощность

Когда электрическая мощность в системе переменного тока течет на нагрузку (компьютер, двигатель, освещение, охлаждение и т. Д.), Вся мощность не обязательно поглощается и используется для выполнения полезной работы — часть энергии может отражаться обратно в источник энергии (энергокомпания).

Полная протекающая мощность известна как «полная мощность» и измеряется как произведение напряжения и тока (В * I).. Например, если измеряются 208 вольт и 5 ампер — полная мощность составляет 1040 ВА (ВА означает вольт-амперы — единица измерения полной мощности).

Узнайте, как интеллектуальные стоечные блоки распределения питания автоматически рассчитывают потребление энергии.

Активная мощность — это часть общей мощности, затраченной на полезную работу

Часть мощности, потребляемая и используемая нагрузкой, известна как «активная мощность» и всегда равна или меньше полной мощности. . Например, если 90% полной мощности в приведенном выше примере используется нагрузкой, активная мощность составляет 936 Вт (Вт означает ватты — единица измерения активной мощности).

Отношение активной мощности к полной мощности известно как коэффициент мощности и представляет собой число от 0,0 до 1,0. Коэффициент мощности в приведенном выше примере составляет 936/1040 = 0,90.

Большинство современных компьютеров имеют блоки питания с коррекцией коэффициента мощности (PFC), а их коэффициент мощности составляет 0,95 или выше. Это означает, что 95% протекающей мощности (полная мощность) выполняет полезную работу, а 5% или менее общей мощности отражается обратно в энергетическую компанию.

Активная мощность важна, поскольку она является основным показателем для выставления счетов.

Коммунальные предприятия взимают плату за активную мощность, но будут наказывать компании с низким коэффициентом мощности.Низкий коэффициент мощности — это обычно система с большими индуктивными нагрузками, такими как двигатели, а не современные компьютеры.

Узнайте больше о мониторинге электропитания центра обработки данных или поговорите со специалистом.

Измерения мощности | Спектр

Введение

Измерения мощности в сети обычно требуются для оценки характеристик устройств или цепей. Модульные дигитайзеры могут выполнять такие измерения мощности. Дигитайзеры — это измерительные приборы, реагирующие на напряжение.Они также могут измерять ток с помощью подходящих токовых пробников или токовых шунтов. Затем измерение тока и напряжения приводит к вычислению мощности на основе произведения полученных форм тока и напряжения. Мощность — это скорость передачи энергии в цепи, которая описывается рядом атрибутов, таких как реальная, полная, реактивная и мгновенная мощность. В этой заметке по применению будут рассмотрены основные измерения мощности в цепях и устройствах переменного тока с использованием модульного дигитайзера.

Основные измерения мощности

Мгновенная мощность рассчитывается как произведение приложенного напряжения и тока.Реальная мощность (P) — это среднее или среднее значение мгновенной мощности, измеренной в ваттах. Цепи, содержащие реактивные элементы (катушки индуктивности или конденсаторы), могут накапливать энергию и обратный поток мощности, так что мощность течет от нагрузки обратно к источнику. Это реактивная мощность (R), измеряемая в единицах реактивной мощности вольт-амперах или вар. Векторная сумма реальной и реактивной мощности называется полной или полной мощностью, как показано на рисунке 1.

Полная мощность (S) может быть вычислена как произведение действующего или среднеквадратичного напряжения и действующего или среднеквадратичного тока.Единицы полной мощности — вольт-амперы (ВА). Угол (), заключенный между векторами действительной и полной мощности Θ, представляет собой разность фаз между сигналами тока и напряжения. Косинус этого угла, отношение реальной мощности к полной мощности называется коэффициентом мощности (pf).

pf = cos (Θ) = PS

Если устройство является чисто резистивным, формы сигналов тока и напряжения совпадают по фазе, полная и активная мощность равны, а коэффициент мощности равен единице. По мере увеличения реактивной составляющей коэффициент мощности уменьшается.

Измерение напряжения линии

Для измерения напряжения требуются пробники. Обычный осциллограф, пробники с высоким сопротивлением можно использовать с дигитайзером. Возможность масштабирования данных вертикального напряжения для учета пробников очень полезна. Поскольку для большинства измерений мощности требуются измерения линейного (сетевого) напряжения, лучше всего проводить эти измерения по-разному, чтобы избежать проблем с заземлением, связанных с несимметричными пробниками. Дигитайзер должен принимать два входных сигнала датчиков и вычислять разницу.В качестве альтернативы, напряжение на горячей и нейтральной линиях может быть получено отдельно и вычтено с помощью вычислений формы сигнала. Если имеется дифференциальный зонд, его также можно использовать.

Измерительная линия тока

Самый удобный метод измерения тока — использовать соответствующий токовый пробник. Убедитесь, что любой токовый пробник, который вы используете, имеет элементы управления отдельно от измерительного прибора. Выходной сигнал датчика тока можно подавать на канал дигитайзера с соответствующим масштабированием для отображения сигналов от датчика в единицах тока.

Выбор дигитайзера

Большинство измерений частоты в линии выполняется на основных частотах от 50 до 400 Гц, поэтому требования к полосе пропускания дигитайзера не очень высоки. Если есть интерес к проведению испытаний на кондуктивную эмиссию, то будет полезна возможность учесть до 40-й гармоники основной гармоники мощности без значительных потерь. Это поставит требования к полосе пропускания примерно на 20 кГц или больше.

Дигитайзер должен иметь достаточное разрешение по амплитуде для воспроизведения гармоник высших порядков линии электропередачи, 12–16 бит будет достаточно.

Количество каналов зависит от того, предназначены ли односторонние или дифференциальные измерения. Дифференциальные измерения объединяют два канала для каждого измерения. Для однофазного линейного измерения четыре входных канала дают два дифференциальных канала. Для трехфазных измерений на каждой фазе требуется шесть или более каналов. Если предположить, что три канала дифференциального напряжения и три несимметричных канала тока, то потребуется девять каналов. Поскольку большинство дигитайзеров предлагают от одного до шестнадцати каналов в двоичной последовательности (1/2/4/8/16), вам следует выбрать следующее большее количество каналов для выполнения задачи измерения.

Частота дискретизации, как и полоса пропускания, должна в четыре или пять раз превышать требуемую полосу пропускания.

В таблице 1 приведены некоторые рекомендации по выбору дигитайзеров Spectrum или моделей дигитайзеров NETBOX

Пример измерения однофазной мощности

В следующем примере измеряется мощность, необходимая небольшому охлаждающему вентилятору с сетевым питанием.Измерения проводились с использованием дигитайзера NETBOX модели DN2.496.04 с 4 аналоговыми каналами, разрешением 16 бит, частотой дискретизации 60 Мвыб / с и полосой пропускания 30 МГц. Токовый пробник Tektronix модели P6042 и пара пассивных пробников осциллографа использовались для регистрации осциллограмм тока и напряжения. Были измерены линейный ток и линейное напряжение. Линейное напряжение измерялось дифференциально, так что ни горячий, ни нейтральный провод линии электропередачи не был заземлен.

На рис. 2 показаны результаты измерения, полученные с помощью программного обеспечения Spectrum SBench 6, которое используется для управления и обработки полученных данных.

Входное напряжение измеряется по-разному с помощью двух пассивных пробников, подключенных к каналам Ch3 и Ch4. Каналы объединены и отображаются как канал Ch3 в верхней центральной сетке. Показания масштабируются, чтобы отразить затухание зондов. Ток, отражающий выходной сигнал токового пробника, появляется в канале Ch0 в нижней центральной сетке. Эти данные также масштабируются с учетом чувствительности токового щупа, поэтому он считывается в вертикальных единицах ампер. Пиковое и эффективное (среднеквадратичное) значения тока и напряжения отображаются в информационной панели слева от рисунка.

Мгновенная мощность вычисляется с использованием аналогового вычисления SBench 6 для умножения форм сигналов тока и напряжения. Мощность отображается в крайней левой сетке. Пиковое значение и среднее значение мощности также перечислены на панели «Информация». Среднее значение мгновенной мощности представляет реальную мощность и записывается как 6,6 Вт.

Полная мощность вычисляется как произведение действующих значений линейного тока и напряжения. На основании измеренных значений (121.5 В и 63,2 мА) полная мощность составляет 7,68 ВА.
Это позволяет нам вычислить коэффициент мощности как 0,86. Наблюдая за горизонтально увеличенным изображением формы волны тока и напряжения в двух крайних правых сетках, мы можем видеть, что форма волны напряжения (вверху справа) опережает форму волны тока, указывающую на индуктивную характеристику. Курсоры, отмечающие пересечение нуля с положительным наклоном, показывают, что форма сигнала напряжения опережает сигнал тока на 1,44 мс. Это соответствует сдвигу фазы на 31 градус.Это также можно рассчитать как cos-1 (pf) или 30,68 градуса. Расчет на основе коэффициента мощности более точен, поскольку он не страдает от неопределенностей размещения курсора.

Линейные гармоники

Получив кривые тока и напряжения, мы можем расширить анализ до частотной области. На рисунке 3 показаны средние спектры сигналов как линейного тока (внизу слева), так и линейного напряжения (вверху слева):
Спектр линейного напряжения имеет больше, гармоники высшего порядка.Гармоники нечетного порядка являются наиболее заметными. Текущий спектр имеет более низкую общую гармоническую составляющую, но в нем также преобладают нечетные гармоники.

Трехфазное питание

Трехфазная электрическая энергия — это тип многофазной системы распределения электроэнергии переменного тока для производства, передачи и распределения электроэнергии. Он используется для питания больших двигателей и других тяжелых электрических нагрузок. Трехфазная система обычно более экономична, чем эквивалентная однофазная или двухфазная система при аналогичных уровнях напряжения, поскольку в ней используется меньше проводящего материала для передачи электроэнергии.Однофазный источник питания переменного тока требует двух проводов, трехфазный источник может передавать в три раза больше мощности, используя только один дополнительный провод. Это означает, что увеличение стоимости передачи на 50% дает увеличение передаваемой мощности на 200%.

Терминология трехфазного подключения

Трехфазные соединения, такие как трехфазные двигатели, показанные на Рисунке 4, подключаются по схеме WYE (верхняя схема) или ТРЕУГОЛЬНИК (нижняя схема).

Напряжения Van, Vbn и Vcn в соединении WYE называются фазными напряжениями.Напряжения, обозначенные как Vab, Vbc и Vac, являются линейными напряжениями. Токи Ia, Ib и Ic являются фазными токами. Общая мощность, рассеиваемая нагрузкой, является суммой произведений тока и напряжения отдельных фаз в соединении WYE. Обратите внимание, что жирным шрифтом обозначены векторные операции:

Pt = Ia * Van + Ib * Vbn + Ic * Vcn

Обычно мощность рассчитывается с использованием линейных напряжений, а не фазных напряжений.

На рисунке 5 показана векторная диаграмма фазного напряжения, фазного тока и линейных напряжений.Расчет напряжения выполняется векторно.

Величины линейных напряжений в сбалансированной системе равны трехкратному фазному напряжению. Обратите внимание, что фазные напряжения опережают линейные на 30 градусов. Это результат векторного вычитания, используемого для вычисления линейных напряжений из фазных напряжений.
Высоковольтные дифференциальные пробники используются для измерения линейного и фазного напряжений, они применяют к сигналу ослабление 100: 1. Результирующие фазные напряжения на входе дигитайзера равны 1.69 В пиковое (3,38 Впик-пик). Эти напряжения масштабируются в 100 раз за счет использования датчика ÷ 100. В результате фазные напряжения будут сообщены как 169 Впик (338 Впик-пик). Это 120 В среднеквадратического значения. Линейные напряжения в √3 раз превышают фазное напряжение или 208 В (среднеквадратичное значение). Это номинальное трехфазное напряжение в США.

Мы можем проверить вышесказанное, измеряя фазные напряжения на дигитайзере, а затем вычисляя линейные напряжения. Это показано на Рисунке 6:

Каналы Va, Vb и Vc — это измеренные фазные напряжения.Vab, Vbc и Vca — вычисленные линейные напряжения (номинально 586 Vpk-pk). Разность фаз между фазным напряжением и напряжением соседней линии составляет 30 градусов, что подтверждается измерением курсора на графике масштабирования в крайней левой сетке. Линейное напряжение Vab отстает от фазного напряжения Va на 1,38 мс из периода 16,67 мс. Разность фаз между линейными напряжениями составляет 120 градусов.

Векторы тока на рисунке 5 показаны с общей разностью фаз Θ от фазных напряжений.Этот угол, Θ, представляет реактивные компоненты, которые могут быть включены в обмотки двигателя. В нашем эксперименте используется чисто резистивная нагрузка, равная 0 градусов.

Измерение трехфазной мощности

На рисунке 7 мы показываем фазные напряжения (Va, Vb и Vc), фазные токи (Ia, Ib и Ic) и рассеиваемую фазную мощность (Pa, Pb и Pc) для нагрузки, подключенной по схеме WYE (где у нас есть доступ как к фазному, так и к линейному напряжению). Умножьте фазное напряжение на соответствующий фазный ток, и получите мгновенную мощность в каждой фазе.Среднее значение мгновенной мощности — это активная составляющая мощности. Сумма всех трех показаний фазной мощности — это полная активная мощность нагрузки.

Это измерение называется измерением мощности с помощью трех ваттметров. Чтобы выполнить это измерение с использованием внешних дифференциальных пробников для измерения напряжений, потребуется шесть каналов. Если используются несимметричные пробники, количество каналов увеличивается до девяти. Гибкость, позволяющая указать до 16 каналов в конфигурации дигитайзера, является основным преимуществом этого типа измерений.

Фазные напряжения показаны в верхнем ряду рисунка 7. Фазные токи показаны в центральном ряду. Мощность фазы отображается в нижнем ряду. Сумма всех трех форм сигнала фазной мощности отображается в крайней левой сетке с надписью «Общая мощность». Обратите внимание, что общая мощность относительно постоянна. Параметры, отображаемые на панели «Информация» слева, считывают средние значения отдельных форм сигналов фазовой мощности вместе с общей мощностью. Сумма средних значений трех измерений фазной мощности равна средней полной мощности.Измеренный результат для полной мощности 850,9 Вт

Метод двух ваттметров

Альтернативным методом является метод двух ваттметров, который требует измерения только двух линейных напряжений и двух фазных токов. В математической форме:

PT (t) = Vac (t) ia (t) + Vbc (t) ib (t)

Это можно вывести следующим образом:

Это можно проверить с помощью следующего математического вывода:

PT = Va (t) ia (t) + Vb (t) ib (t) + Vc (t) ic (t)

, но, используя текущий закон Кирхгофа: ia + ib + ic = 0 или + ic = — ia — ib

PT (t) = Va (t) ia (t) — Vc (t) ia (t) — Vc (t) ib (t) + Vb (t) ib (t)

PT (t) = Vac (t) ia (t) + Vbc (t) ib (t)

Где: Va — Vc ≡ ac и Vb — Vc ≡ bc

Вот пример применения метода двух ваттметров, который может быть реализован с использованием четырехканального дигитайзера Spectrum вместе с двумя датчиками дифференциального напряжения и двумя датчиками тока.

Как и в примере вычисления полной мощности на основе отдельных фазных напряжений и токов, в этом методе используются два линейных напряжения (Vac и Vbc) и два фазных тока (Ia и Ib). Напряжения в линии отображаются в верхнем ряду, фазные токи — в среднем ряду, а отдельные кривые мощности — в нижнем ряду. Как и прежде, общая мощность отображается в крайней левой сетке с пометкой «Общая мощность». Средние или средние значения каждой формы сигнала мощности отображаются в информационной сетке слева.Опять же, номинальная мощность 851 Вт.

Заключение

Были рассмотрены основные концепции измерения мощности переменного тока, включая определение мгновенной, реальной, полной и реактивной мощности. Дигитайзеры с подходящим количеством каналов могут использоваться для измерения одно- и многофазных систем питания с использованием подходящих датчиков напряжения и тока. Универсальность дигитайзера, простота связи и быстрая передача информации делают его идеальным для измерения мощности переменного тока.Дигитайзеры спектра небольшие и компактные и доступны в различных форм-факторах, поэтому их можно использовать в самых разнообразных испытательных установках. Например, продукты DigitizerNETBOX спроектированы таким образом, что ими можно управлять через Ethernet, что дает им возможность работать удаленно или фактически в любом месте локальной сети (LAN). Платы PXI доступны для приложений, в которых набор модульных приборов будет работать вместе как часть полной тестовой системы. Карты PCI и PCIe могут быть установлены непосредственно в большинство современных ПК, превращая их в мощные автономные испытательные станции.

Ссылки

Основы реальной мощности | Силовая электроника

Духовка мощностью один киловатт, работающая в течение одного часа, потребляет один киловатт-час энергии. Энергетические единицы так просто? В редких случаях да. Когда это не так, полезно иметь фундаментальное представление о силе и энергии. Не все электрические нагрузки одинаковы. Некоторые используют больше энергии, чем другие, а некоторые используют ту же энергию менее эффективно.

Сегодня в заголовках газет появляется энергоэффективность, и становится все более важным понимать основы измерения мощности и разницу между, казалось бы, двусмысленными терминами мощности и энергии.Более того, людям, не являющимся ЭЭ, может быть трудно понять электрические концепции, потому что электричество обычно нельзя увидеть или потрогать. По этой причине часто бывает полезно передать электрические концепции в терминах физических и механических аналогий.

Единицы электрической энергии
Есть много единиц, используемых для выражения компонентов электрической энергии, включая, как правило, вольты, амперы, ватты, ватт-часы и частоту. Каждый из них представляет собой уникальное выражение, играющее уникальную роль в концепциях электроэнергии.

Электроэнергия — это комбинация двух компонентов: одна выражается в вольтах, а другая — в амперах или амперах. Распространенная аналогия потока электричества в контуре — это поток воды в трубе. В этой физической аналогии давление воды представляет собой напряжение, а объем потока представляет собой ток. Как и в случае с электричеством, высокое значение любого из них может выполнять высокий уровень «работы». Вода под высоким давлением может разрезать сталь с очень небольшим объемом потока, однако большой объем воды, очень медленно движущийся по дороге, может унести большой автомобиль.

Энергия определяется способностью выполнять работу. Работа с точки зрения использования энергии в домашних условиях представляет собой сочетание света, тепла (сушилки, утюги, духовки, воздухонагреватели) и движения (двигатели) от электрических устройств. Счета за электроэнергию показывают, сколько электроэнергии было преобразовано в работу за месяц.

Мощность — это мера скорости преобразования энергии из одной формы в другую. Интегрирование или суммирование мощности во времени определяет энергию, потребленную за этот период времени.

Связь между мощностью и энергией может быть более очевидной при использовании альтернативных единиц, в которых мощность выражается в виде скорости. Один ватт = 1 джоуль / сек. Умножение на время в секундах дает альтернативную единицу измерения энергии, джоуль, где 3600 джоулей = 1 ватт-час (Вт-час).

Если мощность измеряет, как быстро печь, скажем, преобразует электрическую энергию в тепло, энергия измеряет, сколько мощности было приложено за заданное время или сколько тепла было произведено в конечном итоге.Мультиварка на 100 Вт может потреблять столько же энергии, как и духовка на 1 кВт. Но из-за того, что скорость преобразования энергии в ней в десять раз ниже, мультиварка должна работать по десять часов за каждый час работы духовки, чтобы обеспечить такое же количество тепловой энергии. Вот почему кондиционеры обычно составляют большую часть счетов за электроэнергию в летнее время. Они быстро преобразуют энергию (большая мощность) и работают длительное время, особенно в более теплом климате.

Страница 2 из 3

При измерении такими приборами, как осциллографы, напряжение в сети переменного тока выглядит как синусоидальная волна.Половина синусоидальной волны выше нуля (положительная) означает энергию, переносимую электрическим зарядом в одном направлении, а половина синусоидальной волны ниже нуля (отрицательная) означает энергию, переносимую в противоположном направлении. Это изменение направления в каждом цикле дает название переменному или переменному току. Это вызвано чередованием положительных и отрицательных полюсов магнита, вращающегося в генераторе. Частота является результатом конструкции генератора и зависит от количества содержащихся в нем магнитных полюсов и скорости его вращения.

Чтобы упростить производство и распределение, электрические сети работают на определенных частотах, таких как 60 Гц в большинстве частей Америки и 50 Гц для многих других мест в мире. Все оборудование, добавляющее энергию в сеть (генераторы) или отводящее ее (бытовые приборы), должно работать с одинаковой частотой. Вот почему большинство электрических устройств, продаваемых в США, не будут работать должным образом при подключении к розеткам в Европе; частоты и, во многих случаях, линейные напряжения не совпадают. 50 Гц vs.60 Гц похожа на любую другую «войну форматов», например, VHS против Betamax, но в любом случае не имеет реальных преимуществ. Большой проблемой является то, что стоимость преобразования всей системы распределения электроэнергии с одной частоты на другую астрономически высока.

Колебательный характер сигналов переменного тока усложняет измерение их значения. Например, среднее значение обычного сетевого напряжения переменного тока равно нулю, потому что волна проводит столько же времени выше нуля, что и ниже нуля.Таким образом, сигналы переменного тока обычно количественно определяются как вычисленное среднеквадратическое (RMS) значение. Этот расчет в точности соответствует названию. Во-первых, одиночный сигнал измеряется с высокой скоростью и разбивается с гладкой аналоговой волны на сотни точек данных. Затем точки данных возводятся в квадрат, усредняются вместе и, наконец, вычисляется квадратный корень из этого среднего. Результат — RMS. В США среднеквадратичное значение формы волны напряжения составляет около 120 В. Оно может незначительно колебаться, но обычно находится в пределах 5% от номинала.

Среднеквадратичное значение напряжения используется для расчета мощности переменного тока. Идеальное уравнение мощности, которое обычно преподают в физике средней школы, гласит, что мощность равна произведению напряжения и тока, или P = I × V. Хотя это верно для нагрузок постоянного тока (DC), это редко верно для систем переменного тока. Системы переменного тока имеют коэффициент полезного действия, известный как коэффициент мощности. Это означает, что с учетом номинальных значений среднеквадратичного напряжения и тока электрического устройства переменного тока их умножение не даст реальной мощности.Вот почему приборы часто указывают мощность в ваттах, а не в силе тока.

Треугольник мощности: действительная, полная, реактивная мощность и коэффициент мощности
Полная мощность — это произведение среднеквадратичного значения напряжения на среднеквадратичное значение тока в вольт-амперах (ВА). Электрические розетки, удлинители и провода, установленные в домах и коммерческих зданиях, часто имеют номинальную мощность в ВА с учетом как реальной, так и реактивной мощности, которую должна поддерживать система.

Реальная мощность выражается в ваттах и ​​представляет собой фактическую энергию, преобразованную из электрической энергии в полезную работу.Расчет реальной мощности представляет собой произведение полной мощности и косинуса угла между формами волны напряжения и тока. В случае, если ток не является истинной синусоидальной формой волны, альтернативный расчет должен взять среднюю мгновенную мощность за цикл. Другими словами, среднее значение напряжения, умноженное на ток, из каждой дискретной точки данных, измеренной за один цикл.

Реактивная мощность выражается в реактивных вольт-амперах (ВАР) и представляет собой энергию, которая используется для преобразования энергии в полезную работу, но сама не выполняет никакой полезной работы.

Хорошая механическая аналогия для этого — поршневой двигатель, который используется сегодня в большинстве автомобилей. Полезная работа (реальная) от двигателя происходит за счет такта расширения поршня, но необходимо использовать некоторую энергию для «возврата» поршня в исходное положение через такт сжатия. Эта энергия (реактивная) не выполняет никакой полезной работы, поскольку не способствует продвижению автомобиля вперед, но необходима для поддержания работы системы. То же самое и с электроприборами.

Коэффициент мощности — это простое отношение реальной мощности к полной мощности.Коэффициент мощности (PF), равный 1, является наилучшим из возможных и наблюдается на чисто резистивных нагрузках. Большинство электрических устройств представляют собой комбинацию типов электрических нагрузок. Например, электрическая сушилка для белья использует резистивные элементы для нагрева и индуктивные элементы (двигатели) для опрокидывания. Однако PF обычно учитывается только в промышленных целях, поскольку коммунальные службы не контролируют его для отдельных домов.

Страница 3 из 3

Вместе коэффициент мощности, активная и реактивная мощность указывают на то, насколько эффективно электрическое устройство или нагрузка использует электрическую энергию.Инженеры могут получить «визуальную» индикацию этой эффективности, наложив форму волны измеренного тока на форму измеренного напряжения. Если они синфазны, так что их пики и точки пересечения нуля совпадают, тогда электрическая нагрузка использует всю энергию из сети для выполнения полезной работы. Степень, в которой форма волны тока отстает или опережает форму волны напряжения, указывает на эффективность тестируемого электрического устройства. Электрические нагрузки, которые являются чисто резистивными, такие как лампы накаливания, имеют формы волны тока, которые идеально совпадают с формами волны напряжения.Для этих устройств применяется идеальное уравнение мощности P = I × V.

Еще один способ визуализировать три составляющих силы — изобразить их в виде треугольника. Реактивная мощность отображается перпендикулярно реальной мощности, потому что вся часть реактивной мощности дает нулевой вклад в реальную работу. Полная мощность — это векторная сумма реальной и реактивной мощности. Следует отметить, что интегрирование любого из этих значений с течением времени (соответственно) даст энергетические эквиваленты ватт-часов, ВА-часов и VAR-часов.

Измерение мощности
По сути, экономия энергии равна экономии затрат. Одна из самых простых причин контролировать мощность — снизить потребление энергии. Это верно для всего, от объектов стоимостью в несколько миллиардов долларов до жилых домов на одну семью. Исторически сложилось так, что бытовые потребители видели потребление энергии только раз в месяц, когда видели свои счета за коммунальные услуги. Это грубое измерение затрудняет корреляцию энергопотребления с потребляемой мощностью.Цифровые интеллектуальные счетчики, вероятно, улучшат эту ситуацию. Первое поколение этих устройств считывает ежедневное потребление энергии блоками по 15 минут. Такой вид потребления с высоким разрешением упрощает для домовладельцев нацеливание и сокращение конкретных действий, требующих большого количества энергии.

Контролируя мощность и энергию, потребители могут убедиться, что коммунальная компания выставляет им счета правильно. Сегодня стоимость сложного необходимого оборудования для мониторинга не имеет смысла для большинства бытовых потребителей.Но цена вполне оправдана для офисных и производственных помещений с ежемесячными счетами за коммунальные услуги в десятки тысяч долларов. Интеллектуальные измерения также оказываются более ценными в развивающихся странах, где распределение энергии менее регулируется или где энергия с большей вероятностью будет украдена.

Крупные потребители электроэнергии заключают соглашения с коммунальными предприятиями, которые ограничивают объем производимых потерь энергии (VAR). Потраченная впустую энергия является проявлением коэффициента мощности объекта или PF.Двигатели добавляют VAR в электрическую систему, поэтому важно, чтобы крупные предприятия контролировали коэффициент мощности, чтобы избежать штрафов. Чтобы повысить свои коэффициенты мощности, организации могут выборочно запускать тяжелое оборудование VAR, чтобы худшие нарушители не работали одновременно, или они могут установить специальное силовое оборудование, которое поглощает VAR, а не создает их. В этом отношении устройства с запаздывающим током и устройства с опережающим током будут отключаться при подключении к одной и той же цепи.

Большинство людей слышали о затемнениях, отключениях и скачках напряжения.Есть несколько других явлений электросети, которые незаметны для обычных потребителей электроэнергии, но могут быть вредными для дорогостоящего производственного, промышленного или компьютерного оборудования. Контролируя качество электроэнергии, руководители предприятий могут активировать сигналы тревоги в случае возникновения опасных нарушений и предотвратить дорогостоящий ремонт и простои. Системные проблемы могут потребовать долгосрочных решений, таких как использование независимых генераторов на месте.

Стоимость электроэнергии за последние десять лет выросла на 40%.Если эта тенденция сохранится, процесс принятия обоснованного решения в отношении энергии будет все больше требовать глубокого знания единиц измерения, основных расчетов и использования измерений электрической энергии. EE&T

Измерение анализа мощности | Dewesoft

В следующем разделе более подробно рассматриваются возможные настройки измерения, доступные в Dewesoft X. Мы покажем, как подключить напряжение и ток в различных настройках, а также объясним, как настроить измерения в программном обеспечении.Есть также несколько экранов, которые показывают, как могут выглядеть возможные измерения после завершения настройки и выполнения измерений.

Измерение мощности постоянного тока

Конфигурация оборудования

Для простого измерения постоянного тока подключите напряжение и ток к Sirius, как показано на следующем рисунке.

Аналоговая установка

На следующем этапе аналоговая установка должна быть выполнена в Dewesoft X как для напряжения, так и для тока (пожалуйста, обратитесь к профессиональному обучению по току на напряжении в качестве справочной информации).На изображении ниже показано, как будет выглядеть типичная установка постоянного тока.

Установка силового модуля

В силовом модуле проводка должна быть настроена на измерение постоянного тока, это показано на изображении ниже в красном квадрате. Затем необходимо выполнить настройку для выбранного приложения.

На странице схемы подключения можно выбрать два различных режима расчета, это показано синим квадратом на изображении. Во-первых, можно выбрать или ввести требуемую скорость вычисления, либо измерение может быть синхронизировано с другим каналом.Этот синхронизированный канал может быть от другого силового модуля, например. 3-х фазный силовой модуль. Кроме того, можно добавить расчет энергии, как показано в желтом квадрате на изображении.

Математический расчет мощности постоянного тока (требуется только в Dewesoft X2)

В Dewesoft X2 необходимо создать простую математическую формулу, умножив постоянное напряжение на постоянный ток и мощность постоянного тока рассчитывается.

Экран измерений

Переключение на экран измерения позволяет визуализировать напряжение, ток и мощность.На изображении ниже показан заряд аккумулятора электромобиля. Напряжение (пурпурный) относительно постоянно, в то время как ток (зеленый) присутствует только при включении питания (ускорение — синий).

Изображение 31: Экран регистратора измерения постоянного тока

Однофазное измерение

Конфигурация оборудования

Для измерения однофазного переменного тока подключите напряжение и ток к Sirius, как показано на следующем рисунке.

Изображение 32: конфигурация оборудования для однофазного измерения

Аналоговая настройка

На следующем этапе аналоговая настройка должна быть выполнена в Dewesoft X как для напряжения, так и для тока (см. Профессиональное обучение по току на напряжении). как ссылки).На изображении ниже показано, как будет выглядеть типичная однофазная установка.

Установка силового модуля

В силовом модуле проводка должна быть однофазной, и должны быть выполнены конфигурации для конкретного приложения.

Например, при измерении нагрузки, подключенной к электросети общего пользования, частота сети будет установлена ​​на 50 Гц (60 Гц в Северной Америке, некоторых частях Южной Америки, Японии и т. Д.), Выходной единицей будет ватт, источник частоты. — напряжение, количество циклов — 10 (12 в случае 60 Гц), а номинальное напряжение (линия на землю) — 230 В в Европе (это зависит от страны к стране).В раскрывающемся списке можно выбрать 120 В и 230 В, но в маске ввода можно ввести значение, соответствующее измерению.

После переключения в режим измерения дизайн экрана для измерения может быть настроен в соответствии с требованиями пользователя. На изображении изображен экран измерений с наиболее распространенными графиками и значениями, измеренными при однофазном измерении.

Двухфазное измерение

Двухфазное измерение редко, но некоторые двигатели (например.грамм. шаговые двигатели), например, работают с двумя фазами (одна фаза имеет сдвиг фазы на 90 ° относительно другой).

Настройка оборудования

Для измерения двухфазного переменного тока подключите напряжение и ток к Sirius, как показано на следующем рисунке.

Изображение 36: Установка оборудования для двухфазных измерений

Аналоговая установка

Следующим шагом будет установка аналоговой настройки для входа напряжения и тока (дополнительную информацию см. В профессиональном обучении по напряжению и току).

Установка силового модуля

В силовом модуле проводка должна быть 2-фазной, и должны быть выполнены конфигурации для конкретного приложения.

Экран измерений

После переключения в режим измерения дизайн экрана для измерения может быть настроен в соответствии с требованиями пользователя. В этом случае показаны область действия и векторная область действия двухфазного шагового двигателя, а также однофазное напряжение и ток сети.

Изображение 39: Экран 2-фазного измерения

Трехфазное измерение звезды

Соединение звездой в основном используется для измерения 3-фазных систем, особенно если имеется нейтраль от сети или нейтраль двигателя. Трехфазные напряжения подключены к высоковольтным модулям Sirius со стороны высокого напряжения. Сторона низкого напряжения трех входов находится на потенциале нейтральной линии или точки запуска двигателя. Если они недоступны, можно создать искусственную точку звезды путем короткого замыкания нижних сторон усилителей.

Конфигурация оборудования

На следующем изображении показано подключение для трехфазного измерения звездой, включая три датчика нулевого потока для измерения тока. В этом измерении используются датчики нулевого потока, поэтому необходимо также подключить срез Sirius MCTS. Это связано с тем, что преобразователям с нулевым потоком требуется больше мощности, чем может обеспечить Sirius 4xHv 4xLV. Sirius MCTS обеспечивает мощность до 20 Вт на канал.

Изображение 40: Аппаратная установка для измерения трехфазной звезды

Аналоговая установка

Следующим шагом будет установка аналоговой настройки для входа напряжения и тока (дополнительную информацию см. В профессиональном обучении по напряжению и току) .

Установка силового модуля

В силовом модуле проводка должна быть установлена ​​на трехфазную звезду, и должна быть выполнена конфигурация для конкретного приложения.

Экран измерений

После переключения в режим измерения дизайн экрана для измерения может быть настроен в соответствии с требованиями пользователя. В этом примере показана нагрузка домохозяйства.

В верхнем левом углу экрана находятся цифровые измерители, которые отображают значения напряжения и тока в среднеквадратичных значениях, в середине — текущая мощность, потребляемая из сети, а в правом верхнем углу текущие значения мощности Показаны три фазы. Левый осциллограф в середине экрана показывает форму волны напряжения, а правый — форму волны тока (которая сильно искажена). Внизу экрана отображается профиль нагрузки на записывающем устройстве.

Измерение трехфазного треугольника

Соединение треугольником используется при отсутствии нейтрали или звезды на двигателе.Трехфазные напряжения подключены к модулям Sirius HV со стороны высокого напряжения к клеммам под напряжением (красный). Клеммы нейтрали усилителя высокого напряжения должны быть подключены к следующей клемме под напряжением (клемма нейтрали L1 к клемме под напряжением L2, клемма нейтрали L2 к клемме под напряжением L3, а затем нейтральная клемма L3 к клемме под напряжением L1).

Конфигурация оборудования

На следующем изображении показано соединение для трехфазного измерения треугольником, включая три датчика нулевого потока для измерения тока.В этом измерении используются датчики нулевого потока, поэтому необходимо также подключить срез Sirius MCTS. Это связано с тем, что преобразователям с нулевым потоком требуется больше мощности, чем может обеспечить Sirius 4xHV 4xLV. Sirius MCTS обеспечивает мощность до 20 Вт на канал.

Аналоговая установка

Следующим шагом будет установка аналоговой настройки для входа напряжения и тока (дополнительную информацию см. В профессиональном обучении по напряжению и току).

Установка силового модуля

В силовом модуле проводка должна быть установлена ​​на 3-фазный треугольник, и должна быть выполнена конфигурация для конкретного приложения.

Экран измерений

После переключения в режим измерения дизайн экрана для измерения может быть настроен в соответствии с требованиями пользователя. В этом примере показано измерение фотоэлектрического инвертора в дельта-конфигурации.Вектороскоп в правом верхнем углу показывает, что мощность подается в сеть, поэтому векторы тока имеют фазовый сдвиг на 180 ° относительно векторов напряжения по сравнению с тем, где они были бы, если бы система потребляла энергию. Далее проиллюстрированы формы сигналов как напряжения, так и тока на осциллографах в виде совершенных синусоидальных сигналов.

Для сравнения на следующем изображении показан однофазный фотоэлектрический инвертор с неблагоприятными формами сигналов как для напряжения, так и для тока.Напряжение имеет прямоугольную форму волны, электрические устройства, подобные этому, создают большую нагрузку на сеть. В основном это происходит из-за присутствующих в сигналах гармоник, которые вызывают искажение формы сигналов напряжения и тока, в результате чего они принимают форму сигнала, отличную от идеальной. Для получения дополнительной информации обратитесь к тренингу Power Quality pro.

Расчет «звезда — треугольник»

Особенностью силового модуля Dewesoft X является расчет «звезда-треугольник».

Эта функция позволяет рассчитывать все значения соединения треугольником вне соединения звездой (форма волны, среднеквадратичные значения) и наоборот. Это означает, что независимо от аппаратного подключения к системе, оба типа подключения могут быть измерены. Например, чтобы увидеть аналоговый сигнал напряжения при соединении треугольником, когда используется соединение звездой, просто выберите опцию «Рассчитать формы волны», выделенную СИНИМ цветом на рисунке. Следующая опция, выделенная КРАСНЫМ цветом «Рассчитать линейные напряжения», позволяет отображать среднеквадратичные значения напряжений и гармоник.

В следующей таблице показаны расчеты, которые используются в Dewesoft X для преобразования звездо-треугольник и треугольник-звезда.

Aron, V-соединение и 3-фазное соединение 2-х метров

В некоторых приложениях только два тока и / или напряжения измеряются вместо трех в трехфазной схеме.Основная причина этого типа измерения — экономия средств.

Это делается для измерений, при которых полностью уверено, что нагрузка абсолютно синхронна. Затем третий ток может быть рассчитан из двух измеренных токов. Это часто делается с помощью сетевых измерений (дорогие преобразователи тока, симметричная нагрузка).

Подключение Aron

Конфигурация оборудования

Наиболее распространенным способом измерения активной мощности с симметричными и асимметричными нагрузками без подключения N является схема двухмощного счетчика или схема Aron.Его преимущество перед схемой измерителя мощности с тремя модулями состоит в том, что он экономит одно измерительное устройство и что определение cos phi и реактивной мощности также возможно при симметричной нагрузке. Соединение Aron — это соединение звездой, при котором измеряются только два тока.

Настройка силового модуля

В силовом модуле проводка должна быть установлена ​​на 3-фазный Aron, и должны быть выполнены конфигурации для конкретного приложения.

V-соединение

Конфигурация оборудования

V-соединение представляет собой соединение треугольником, при котором измеряются только два тока, но в основном работает по тому же принципу, что и соединение Aron.

Установка силового модуля

В силовом модуле проводка должна быть установлена ​​на 3-фазное напряжение V, и должны быть выполнены конфигурации для конкретного приложения.

Трехфазное соединение на 2 метра

Конфигурация оборудования

Трехфазное соединение на 2 метра представляет собой соединение треугольником, при котором измеряются только два напряжения и два тока.

Настройка силового модуля

В силовом модуле проводка должна быть установлена ​​на 3-фазную 2-метровую проводку, и должны быть выполнены конфигурации для конкретного приложения.

Как преобразовать трехфазную мощность в амперы

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Дж. Р. Камбак

В промышленных и бытовых аварийных генераторах используются трехфазные электродвигатели. Все три выхода пропускают одинаковый ток, и передача мощности остается постоянной, поступая на линейную и сбалансированную нагрузку. Чтобы преобразовать мощность в амперы, вам необходимо знать коэффициенты напряжения и мощности электродвигателя.Коэффициент мощности определяет задержку между напряжением и фактическим протеканием электрического тока. Этот номер указан на паспортной табличке большинства крупных электродвигателей, использующих трехфазное питание.

Эта формула вычисляет мощность генератора для определенного тока или ампер при заданном напряжении:

P = VI

Только в этом случае умножьте результат на 1,732.

Важно выделить три типа мощности:

Активная (действительная или истинная) мощность измеряется в ваттах (Вт) и представляет собой мощность, потребляемую электрическим сопротивлением системы, выполняющей полезную работу.

Реактивная мощность вольт-ампер (ВАР) для измерения реактивной мощности. Индуктивные двигатели, трансформаторы и соленоиды накапливают и разряжают реактивную мощность.

Вольт-амперы (ВА) для измерения полной мощности. Это напряжение в системе переменного тока, умноженное на весь ток, протекающий в ней, и сумму активной и реактивной мощности.

Соотношение между активной и полной мощностью:

1 \ text {kVA} = \ frac {1 \ text {kW}} {\ text {power factor}}

Убедитесь, что ваши измерения соответствуют стандарту единицы измерения.Для двигателя или генератора, выраженного в киловаттах, переведите его в ватты: 1 кВт = 1000 Вт.

Получите результат измерения напряжения, если он еще не предоставлен. Используйте качественный цифровой вольтметр для измерения линейного напряжения между любыми двумя из трех выходов.

Найдите коэффициент мощности (p.f.) на паспортной табличке. Для чисто резистивной схемы коэффициент мощности равен 1,0 (идеально).

Используйте формулу закона Ома:

P = VI

Составьте уравнение для трехфазной мощности, чтобы определить ток (в амперах):

I = \ frac {P} {1.732V \ times \ text {power factor}}

Подставьте значение мощности, которую необходимо преобразовать (в ваттах), значение напряжения (в вольтах) и коэффициент мощности, чтобы найти ток (в амперах).

Например, используйте следующую формулу для расчета тока трехфазного электрического генератора мощностью 114 кВт, заданным напряжением 440 В и номинальным коэффициентом мощности 0,8:

I = \ frac {P } {1,732 В \ times \ text {коэффициент мощности}} = \ frac {1141000} {4401,732 \ times 0.8} = 187 \ text {amps}

Основы интеллектуального учета — счетчики кВтч и кВАр — EIT | Инженерный технологический институт: EIT

Счетчик, который регистрирует энергию в ватт-часах или киловатт-часах, называется ватт-часами (счетчиками киловатт-часов). Одним из наиболее важных требований к счетчику энергии является то, что он должен показывать заданное количество энергии, пропорциональное мощности и времени.

Электролитический счетчик ватт-часов

Рисунок 1.2

Электролитический счетчик ватт-часов

На рисунке 1.2 показана схема электролитического ватт-счетчика. Используются следующие сокращения:

• A: анод ртуть
• B: стеклянный забор
• C: катод
• D: отрицательная клемма
• E: положительная клемма
• K: шунт
• H: последовательно компенсирующее сопротивление с трубкой.

Электролитический счетчик ватт-часов в основном используется для измерения энергии постоянного тока, хотя его можно адаптировать с помощью металлической выпрямительной цепи и трансформатора тока для работы в качестве цепи переменного тока для измерения киловольт-ампер-часов.

Рабочий ток проходит через раствор, вызывая электролитическое действие. Это дает отложение ртути или высвобождает газ пропорционально количеству кулонов или ампер-часов, прошедших через счетчик, в зависимости от типа счетчика.

Предположим, что напряжение питания счетчика остается постоянным. Счетчик можно откалибровать в киловатт-часах; в противном случае он калибруется в ампер-часах. Корпус электролитического ваттметра включает в себя большое количество стекла.Следовательно, требуется довольно частый осмотр; однако эти счетчики недороги в производстве.

Часы ваттметр

На рисунке 1.3 показано устройство часового счетчика ватт-часов.

Рисунок 1.3 Часы Счетчик ватт-часов

На рисунке 1.3 показаны два маятника, на нижних концах которых расположены две одинаковые круглые катушки C1 и C2. Маятники постоянно приводятся в движение часовым механизмом. Катушки C1 и C2 соединены последовательно друг с другом и имеют высокое сопротивление.По ним протекает ток, пропорциональный линейному напряжению. C3 и C4 — две токовые катушки, расположенные под маятниками, которые соединены последовательно с линией и намотаны таким образом, что их магнитные поля имеют противоположное направление.

При отсутствии тока маятники качаются с той же скоростью, но когда ток течет через C3 и C4, одна из этих катушек оказывает ускоряющее усилие на один маятник, а другая катушка оказывает тормозящее усилие на другой маятник. Результирующая разница в периоде колебания двух маятников устроена так, чтобы показывать показания циферблатного регистра пропорционально энергии, проходящей через счетчик.

Этот измеритель подходит для измерения энергии как переменного, так и постоянного тока. Он сравнительно свободен от температурных ошибок и полей рассеяния.

Счетчик мощности двигателя

Счетчик мощности двигателя делится на две категории

• Для измерения энергии постоянного тока
• Для измерения энергии переменного тока

Категория для измерения энергии переменного тока далее подразделяется на однофазную и многофазные счетчики ватт-часов.

Рисунок 1.4 Классификация моторных ваттметров

Моторные ватт-счетчики, которые используются для измерения энергии переменного тока, также называются индукционными ватт-счетчиками.

Рисунок 1.5 Счетчик ватт-часов двигателя для измерения энергии постоянного тока

Счетчик ватт-часов двигателя для измерения энергии постоянного тока, как показано на рисунке 1.5, по существу состоит из небольшого двигателя, который снабжен магнитным отключающим механизмом .

Катушки возбуждения этого измерителя состоят из нескольких витков толстого медного провода, по которому проходит измеряемый ток, так что напряженность поля прямо пропорциональна току нагрузки.

Ниже приведены три основные части счетчика двигателя для измерения энергии постоянного тока:

• Вращающийся элемент
• Система отключения
• Часовой или циферблатный регистр

Вращающийся элемент приводится в движение со скоростью, пропорциональной энергии или, в некоторых случаях количество электричества, проходящего через приводную систему. Система торможения обеспечивает пропорциональность между энергией и скоростью. Он обеспечивает управляющее воздействие, пропорциональное скорости роторного элемента.

Однофазный индукционный счетчик ватт-часов

Индукционные счетчики просты по конструкции, обеспечивают высокое соотношение крутящего момента к массе и относительно недороги. По этой причине индукционные счетчики повсеместно используются для измерения энергии переменного тока. На рисунке 1.6 показана схема однофазного индукционного ваттметра.

Рисунок 1.6 Однофазный индукционный ваттметр для измерения энергии переменного тока

Имеются два полюса тока 2 и 4, которые смещены относительно полюса напряжения 3.Когда коэффициент мощности равен единице, поток фi от токовых катушек находится в фазе как с напряжением v, так и с током i. Поток от катушки напряжения фv. Это фv находится в квадратуре (фазовый сдвиг на 90º) относительно фi. Это показано на рисунке 1.7.

Рис. 1.7 Фазовая диаграмма

Мгновенный a:

В этот момент времени ток I и поток тока фi максимальны, напряжение v максимальное, а напряжение фv минимальное.Пути потока через диск: от 2 до 1, от 2 до 3, от 3 до 4 и от 5 до 4.

Мгновенное b:

В этот момент времени как ток i, так и поток тока фi равны минимум, но напряжение v минимально, а поток напряжения фv максимален.

Мгновенное c:

В этот момент времени как ток i, так и поток тока фi максимальны, а поток напряжения фv минимален. Пути потока через диски слева направо. Это вызывает образование вихревых токов в диске.

Реакция между вихревыми токами и полем имеет тенденцию перемещать диск в направлении поля. При загрузке диск непрерывно вращается. Это вызывает в нем ЭДС (электромагнитную силу) динамически, поскольку она пересекает поток между полюсами, в дополнение к статически индуцированным ЭДС из-за переменного потока в этих полюсах.

Крутящий момент создается за счет динамически индуцируемых вихревых токов в диске. Этот крутящий момент незначителен по сравнению с рабочим крутящим моментом, создаваемым статически индуцированными токами.

Пренебрегая эффектом трения в измерителе и предполагая, что активный поток от полюса напряжения отстает на 90º от приложенного напряжения, рабочий или приводной крутящий момент Td становится пропорциональным мощности в цепи, т.е.

Tr — это замедление крутящего момента из-за вихревых токов пропорционально скорости вращения N диска, т. е.

Для достижения установившейся скорости диска Td должно быть равно Tr; следовательно, мы можем написать

Это уравнение показывает, что общее количество оборотов пропорционально общей подводимой энергии.

Многофазный индукционный ватт-счетчик

Многофазную энергию можно измерить несколькими однофазными цепями, составляющими многофазную цепь.

Энергия, передаваемая по многофазной цепи, — это полная энергия, передаваемая по каждой эквивалентной однофазной цепи.Многофазную энергию можно измерить, подключив однофазный счетчик ватт-часов к каждой фазе и затем суммируя показания отдельных счетчиков. Это нецелесообразно с коммерческой точки зрения, потому что:

• требует слишком много счетчиков;
• на считывание показаний счетчиков уходит гораздо больше времени; и
• умножает вероятность ошибок как при считывании, так и при подсчете счетчиков.

Электротехническая промышленность разработала многофазные счетчики ватт-часов.

Многофазный счетчик ватт-часов представляет собой комбинацию статоров однофазных ватт-часов, которые приводят в движение ротор со скоростью, пропорциональной общей мощности в цепи.Счетчик состоит из многостаторного двигателя, средств для уравновешивания крутящих моментов всех статоров, магнитной системы замедления, регистра и компенсирующих устройств. Эти компоненты собраны на раме и смонтированы на основании.

Принцип действия многофазных счетчиков ватт-часов, имеющих любое количество статоров, такой же, как и у однофазных счетчиков ватт-часов. Крутящий момент на каждом статоре возникает в результате тока в одном наборе электромагнитных катушек и вихревых токов, индуцированных в диске или дисках током в другом наборе катушек.Вращающие моменты нескольких статоров объединяются, чтобы получить результирующий крутящий момент, пропорциональный общей мощности.

Поскольку одни и те же правила применяются к измерению как многофазной энергии, так и многофазной мощности, основные части однофазных ватт-счетчиков могут быть объединены для измерения многофазной энергии, так же, как компоненты однофазных ваттметров объединены для многофазного питания. измерение. Теорема Блонделя применима к измерению энергии точно так же, как и к измерению мощности. Многофазный счетчик ватт-часов построен с количеством элементов, необходимых для удовлетворения теоремы Блонделя.

Рисунок 1.8 Многофазный индукционный ватт-счетчик

Что такое полная мощность, активная мощность и реактивная мощность в электротехнике? — Bayt.com Специальности

Активная мощность : (P) Альтернативные слова, используемые для обозначения реальной мощности (фактическая мощность, истинная мощность, полная мощность в ваттах, полезная мощность, реальная мощность и активная мощность) В цепи постоянного тока подача питания на нагрузку постоянного тока является просто произведением напряжения на нагрузке и тока, протекающего через нее i.е., P = V I. потому что в цепях постоянного тока отсутствует понятие фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепях постоянного тока нет коэффициента мощности. Но ситуация с синусоидальными цепями или цепями переменного тока более сложна из-за разницы фаз между током и напряжением. Следовательно, среднее значение мощности (Real Power) равно P = VI. Cosθ фактически подводится к нагрузке. В цепях переменного тока, когда цепь является чисто резистивной, для мощности используется та же формула, что и в цепях постоянного тока: P = V I Реактивная мощность: (Q) Также известен как (Потребляемая мощность, Меньшая мощность в ваттах) Мощности, которые постоянно передаются между источником и нагрузкой, известны как реактивная мощность (Q). Мощность, просто потребляемая и возвращаемая нагрузкой из-за ее реактивных свойств, называется реактивной мощностью. Единица измерения активной или реальной мощности — ватт, где 1 Вт = 1 В x 1 А.Реактивная мощность означает, что энергия сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электростатического поля в случае индуктора и конденсатора соответственно. Реактивная мощность определяется выражением Q = V I Sinθ, которое может быть положительным (+ ve) для индуктивной нагрузки, отрицательным (-Ve) для емкостной нагрузки. Единица измерения реактивной мощности — вольт-ампер, реактивная. Т.е. VAR, где 1 VAR = 1V x 1A. Проще говоря, в индукторе или конденсаторе величина магнитного или электрического поля, создаваемого 1А x 1В, называется единицей реактивной мощности. Полная мощность: (S) Произведение напряжения и тока тогда и только тогда, когда игнорируются разности фазового угла между током и напряжением. Полная мощность в цепи переменного тока, как рассеиваемая, так и поглощаемая / возвращаемая, называется кажущейся мощностью. Комбинация реактивной мощности и истинной мощности называется полной мощностью. В цепи переменного тока произведение среднеквадратичного напряжения и среднеквадратичного тока называется полной мощностью . Это произведение напряжения и тока без сдвига фаз. Единица полной мощности (S) ВА i.е. 1 ВА = 1 В x 1 А. Когда цепь является чисто резистивной, тогда полная мощность равна реальной или истинной мощности, но в индуктивной или емкостной цепи (когда существуют реактивные сопротивления) полная мощность больше реальной или истинной мощности.