Что такое реактивная мощность в электрических сетях. Как она возникает и почему считается вредной. Какие формулы используются для расчета реактивной мощности. Способы компенсации реактивной мощности.
Что такое реактивная мощность и как она возникает
Реактивная мощность — это часть полной мощности в электрической сети переменного тока, которая периодически запасается в магнитном поле катушек индуктивности или электрическом поле конденсаторов, а затем возвращается обратно в сеть. В отличие от активной мощности, реактивная не преобразуется в полезную работу, но создает дополнительную нагрузку на сеть.
Основные причины возникновения реактивной мощности:
- Наличие в сети индуктивных нагрузок (электродвигатели, трансформаторы и др.)
- Емкостные элементы (конденсаторы, длинные кабельные линии)
- Нелинейные нагрузки, создающие высшие гармоники тока
При протекании переменного тока через индуктивность возникает сдвиг фаз между током и напряжением — ток отстает от напряжения на 90°. В емкостных элементах наоборот — ток опережает напряжение на 90°. Это приводит к появлению реактивной составляющей мощности.
Почему реактивная мощность считается вредной
Наличие значительной реактивной мощности в сети приводит к ряду негативных последствий:
- Увеличение потерь электроэнергии в проводах и трансформаторах
- Снижение пропускной способности линий электропередачи
- Увеличение падения напряжения в сети
- Необходимость завышения мощности генераторов, трансформаторов и сечения проводов
- Ухудшение качества электроэнергии
Поэтому стремятся уменьшить долю реактивной мощности в сети с помощью различных способов компенсации.
Формулы для расчета реактивной мощности
Основные формулы для расчета реактивной мощности:
- Реактивная мощность в цепи переменного тока: Q = U * I * sin φ
- Реактивная мощность индуктивности: Q L = I2 * XL = I2 * ωL
- Реактивная мощность емкости: QC = I2 * XC = I2 / (ωC)
- Полная мощность: S = √(P2 + Q2)
Где:
- U — напряжение
- I — ток
- φ — угол сдвига фаз между током и напряжением
- XL — индуктивное сопротивление
- XC — емкостное сопротивление
- ω — угловая частота
- L — индуктивность
- C — емкость
- P — активная мощность
Треугольник мощностей и коэффициент мощности
Соотношение между активной, реактивной и полной мощностью наглядно отображается с помощью треугольника мощностей:
«` «`Где:
- P — активная мощность
- Q — реактивная мощность
- S — полная мощность
- φ — угол сдвига фаз между током и напряжением
Коэффициент мощности (cos φ) показывает, какая часть полной мощности преобразуется в активную:
cos φ = P / S
Чем ближе cos φ к единице, тем эффективнее используется электроэнергия. На практике стремятся обеспечить cos φ не менее 0.95-0.98.
Способы компенсации реактивной мощности
Основные методы компенсации реактивной мощности:
- Установка конденсаторных батарей
- Применение синхронных компенсаторов
- Использование синхронных двигателей в режиме перевозбуждения
- Установка статических тиристорных компенсаторов
- Применение активных фильтров гармоник
Наиболее распространенным способом является установка конденсаторных батарей. Они могут быть нерегулируемыми или автоматически регулируемыми.
Преимущества компенсации реактивной мощности
Правильно спроектированная система компенсации реактивной мощности позволяет получить следующие преимущества:
- Снижение потерь электроэнергии в сетях на 10-20%
- Увеличение пропускной способности линий и трансформаторов
- Улучшение качества напряжения у потребителей
- Снижение платы за потребляемую электроэнергию
- Возможность подключения дополнительных нагрузок без усиления сети
Поэтому компенсация реактивной мощности является важным мероприятием по повышению энергоэффективности электрических сетей.
Основные элементы установок компенсации реактивной мощности
Типовая конденсаторная установка компенсации реактивной мощности включает следующие основные элементы:
- Конденсаторные батареи
- Коммутационные аппараты (контакторы или тиристоры)
- Регулятор реактивной мощности
- Измерительные трансформаторы тока и напряжения
- Защитные и коммутационные аппараты
- Фильтрующие дроссели (при необходимости)
- Шкаф управления
Выбор конкретной схемы и состава оборудования зависит от параметров сети, характера нагрузки и требуемого диапазона регулирования.
Как правильно выбрать установку компенсации реактивной мощности
При выборе установки компенсации реактивной мощности необходимо учитывать следующие факторы:
- Величину и характер изменения реактивной мощности нагрузки
- Наличие высших гармоник в сети
- Требуемую скорость регулирования
- Параметры питающей сети (напряжение, частота)
- Место установки (климатические условия, степень защиты)
- Экономическую целесообразность
Для правильного выбора рекомендуется провести инструментальные измерения параметров сети и сделать технико-экономическое обоснование.
Таким образом, компенсация реактивной мощности — важное мероприятие по повышению энергоэффективности электрических сетей. Правильный выбор и внедрение установок компенсации позволяет существенно снизить потери и повысить качество электроснабжения.
Что такое реактивная мощность?
В настоящее время взаимоотношения энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии рассматриваются широким кругом лиц неэнергетического образования (коммерческие менеджеры, юристы и другие специалисты). Использование понятия реактивная мощность (реактивная энергия) в практике денежных расчетов между поставщиками и потребителями электроэнергии и наличие отдельных счетчиков активной и реактивной энергии вызывает у многих представление о поставке потребителям двух видов продукции. Это не так. По электрической сети не передаются электроны разного цвета — красные активной энергии и голубые реактивной.
Рассмотрим в самом простом виде свойства переменного тока. Переменный ток называют так не в том смысле, что его значение изменяется в процессе потребления энергии. Оно может оставаться и постоянным. Под переменным током в узком смысле понимают периодический ток, мгновенные значения которого в течение каждого небольшого периода (для переменного тока частоты 50 Гц это 1/50 доля секунды) проходят цикл изменения от минимального до максимального значения, и наоборот. Графически этот цикл отображается синусоидой. Переменным в этом смысле является и напряжение. В целом же для цепей, в которых и напряжение, и ток циклически изменяются, используется термин «цепи переменного тока».
В цепях переменного тока существует много элементов, которые разделены воздушными промежутками — обмотки высокого и низкого напряжения трансформаторов или статор и ротор вращающейся машины (двигателя и генератора) не имеют электрической связи между собой. Тем не менее электрическая энергия передается через это воздушное пространство, являющееся фактически непроводящим ток диэлектриком. Это происходит в связи с возникновением под действием переменного тока переменного магнитного поля в индуктивности, а под действием переменного напряжения — переменного электрического поля в емкости (в комбинации — электромагнитного поля). Полям, как известно, воздух не преграда. Переменное магнитное поле, образуемое одной из разделенных обмоток, постоянно пересекает своими магнитными линиями витки другой обмотки, наводя в ней электродвижущую силу. Ее величина такова, что вся мощность первичной обмотки переходит на вторичную обмотку. В конденсаторе те же самые функции осуществляет электрическое поле.
Магнитное и электрическое поля существуют вокруг любого проводника, который находится под напряжением и по которому идет ток.
Электромагнитная энергия непосредственно преобразуется в тепловую, механическую, химическую и другие виды полезной работы в элементах, обладающих активным сопротивлением, обозначаемым R. В элементах, представляющих собой индуктивность L и емкость С, электромагнитная энергия на половине периода запасается, а на второй половине периода возвращается в источник. При этом синусоида тока, создающего магнитное поле, всегда на четверть периода (90 эл. градусов) отстает от синусоиды напряжения, а синусоида тока, создающего электрическое поле, опережает.
Сопротивления таких элементов связаны с индуктивностью и емкостью и частотой f соотношениями: XL = 2πfL и XС = 1/2πfС. Из этих соотношений видно, что эти сопротивления существуют только в цепях переменного тока, а в цепях постоянного тока (f = 0) XL превращается в 0 (короткое замыкание), а XС — в бесконечность (разрыв цепи). В связи с возвратным характером их действия эти сопротивления называют реактивными, а ток, обусловленный обменной электромагнитной энергией, — реактивным током. Так как реактивный ток сдвинут относительно активного на 90°, то естественно, что полный ток определяется как корень квадратный из суммы квадратов активного и реактивного тока.
Прохождение через сеть «сдвинутого» тока можно сравнить с продвижением людей через проход, пропускная способность которого составляет, например, 10 человек одновременно. При этом в восьми рядах люди все время идут в одном направлении, а в двух рядах одни и те же люди то идут, то возвращаются. В результате число людей, перешедших на другую сторону, следует считать исходя из пропускной способности восемь человек, а проход все время загружен десятью рядами. Аналогична ситуация и с пропускной способностью электрической сети. Разница лишь в том, что активная и реактивная составляющие тока складываются не арифметически, а в квадрате, поэтому реактивная составляющая в меньшей степени занимает сечение. Для полноты сравнения можно считать, что два ряда людей ходят боком и потому занимают меньше места.
Полупериоды запасания и возврата электромагнитной энергии индуктивностью и емкостью сдвинуты на 180° (у первой ток сдвинут на -90°, а у второй на +90°), то есть они находятся в противофазе. Поэтому при наличии рядом сопротивлений XL = XС обменная часть электромагнитной энергии не возвращается в источник, а эти элементы постоянно обмениваются ею между собой. Уже должна возникнуть мысль, а не поставить ли у потребителя электроэнергии, в сетях которого полно индуктивностей, емкость? И пусть они обмениваются между собой этой частью электромагнитной энергии, разгрузив от нее сеть и предоставив ей возможность передавать только ту часть электромагнитной энергии, которая преобразуется в полезную работу? Эта операция и называется компенсацией реактивной мощности (КРМ).
Реактивная энергия не выполняет никакой работы в том смысле, что она не может, как активная энергия, превращаться в тепловую или механическую энергию. Так как в физике понятия энергии и работы тождественны, то, строго говоря, словосочетание «реактивная энергия» физически бессмысленно. Тем не менее, применение на практике этого условного понятия удобно. Раз уж возникает дополнительный ток, названный реактивным, то его произведение на напряжение вроде бы по-другому как мощностью не назовешь, а интегрирование мощности по времени формально называется энергией. Более того, сдвинув на 90° обмотку электрического счетчика, можно заставить его считать произведение на напряжение только тока, сдвинутого на 90°, — появляется наглядное подтверждение существования реактивной энергии (счетчик ведь показывает!).
Реактивный ток не только отнимает у активного тока часть пропускной способности сети, но и на его прохождение по проводам затрачивается определенная часть активной энергии, так как потери мощности ΔР = 3I²R, где I — полный ток. Счетчик активной энергии (по большому счету только ее и можно назвать энергией, поэтому он называется просто счетчик электроэнергии) покажет одно и то же значение и при наличии, и при отсутствии реактивной составляющей тока. Поэтому только по его показаниям нельзя правильно оценить режимы линий передачи электроэнергии (в приведенном выше примере счетчик будет показывать движение восьми рядов, полностью игнорируя два двигающихся туда и обратно). Для оценки же режима сети необходимо знать обе составляющие. Активная и реактивная составляющие полного тока по-разному влияют на напряжение в точках потребления энергии. Потери напряжения от передачи активной составляющей тока в подавляющей степени определяются сопротивлением R, а реактивной — сопротивлением XL. В элементах линий электропередачи обычно XL >> R, поэтому прохождение по сети реактивного тока приводит к гораздо большему снижению напряжения, чем активного тока той же величины.
Итак, в сети переменного тока нет ничего, кроме циклически изменяющихся мгновенных значений тока и напряжения, циклы которых сдвинуты относительно друг друга на некоторую часть периода. При графическом изображении их в виде векторов говорят, что они сдвинуты на некоторый угол φ. Поэтому анекдотический ответ студента на экзамене, что три провода нужны потому, что по первому передается напряжение, по второму ток, а по третьему cos φ, можно считать более близким к истине, чем представление о поставке потребителям двух видов продукции.
Источник: Ю. С. Железко. Потери электроэнергии. Реактивная мощность. Качество электроэнергии.
Видео о реактивной мощности:
Помощь студентам
Что такое реактивная мощность и её компенсация
17.08.2017Что такое реактивная мощность и что с ней делать.
Асинхронные двигатели, трансформаторы, газоразрядные и люминесцентные лампы, индукционные и дуговые печи и т.д. в силу своих физических свойств вместе с активной энергией потребляют из сети также и реактивную энергию, которая необходима для создания электромагнитного поля. В отличие от активной энергии, реактивная не преобразуется в другие виды – механическую или тепловую – и не выполняет полезной работы, однако вызывает потери при ее передаче. На Рис.1 изображены направления протекания тока при работе с реактивными нагрузками.
Рис.1. Полная мощность.
Наличие в сети реактивной мощности (Q, Вар) характеризуется коэффициентом мощности (PF, cos ф) и является соотношением активной (P, Вт) к полной (S, ВА). Ниже можно увидеть зависимость полной мощности от ее составляющих как на векторной диаграмме, так и на более житейском уровне – бокале пива, где пиво является активной составляющей, а пена – реактивной. Никто же не хочет иметь бокал только с пеной?
Рис.2. Треугольник мощностей. Расчет коэффициента мощности.
При низких значениях коэффициента мощности в сети будет возникать ряд нежелательных явлений, которые могут привести к существенному уменьшению срока службы оборудования. Рекомендуется иметь cos ф не менее 0,9 (например, в Чехии за cos ф менее 0,95 штрафуют). Для этого разработан ряд мероприятий по регулированию баланса реактивной мощности в сети – компенсация реактивной мощности.
Компенсация реактивной мощности (КРМ).
Следует понимать, что реактивная мощность бывает двух характеров – индуктивная и емкостная. Нас интересует компенсация только первого типа, т.к. второй встречается редко. В нашем случае – сетях с индуктивной нагрузкой – для увеличения cos ф требуется устанавливать компенсационные конденсаторы. Но как это сделать?
Выбор способа компенсации предполагает определение места установки конденсаторов (зачастую в составе конденсаторной установки (далее КУ)). Существует три основных варианта:
- Индивидуальная компенсация
Размещение конденсаторов у устройств с низким cos ф и включение одновременно с последними.
- Групповая компенсация
Размещение конденсаторов у группы устройств (например, пожарных насосов).
- Централизованная компенсация
Предусматривает установку КУ на главном распределительном щите. Если предыдущие варианты могли быть как регулируемыми, так и нет, то этот, как правило, регулируемый.
Рис.3. Способы компенсации.
При правильном подборе КУ мероприятия по компенсации реактивной мощности позволяют:
-
существенно уменьшить нагрузку на трансформаторах, а следовательно уменьшить их нагрев и увеличить срок службы
-
при включении КУ в расчет при проектировании новых объектов, существенно уменьшить сечение проводников
-
при включении КУ в уже существующие сети, разгрузить их, повышая пропускную способность без реконструкции
-
снизить расходы на электроэнергию за счет снижения потери в проводниках
-
повысить стабильность напряжения (все) и качество электроэнергии (при использовании ФКУ)
Где мы можем сэкономить видно невооруженным глазом, но для начала придется и потратиться.
Во-первых, необходимо заказать проект, который следует доверить проверенной организации. Которая в свою очередь проведет ряд измерений или сделает расчеты для новых объектов и исходя из них даст рекомендации по способу компенсации, типу КУ и их параметрам.
Во-вторых, следует выбрать организацию-сборщика, которая соберет, установит и настроит наши КУ.
Что может входить в состав КУ?
Что может входить в состав КУ? Рассмотрим максимально возможную комплектацию конденсаторной установки:
-
Вводное устройство – автоматический выключатель, разъединитель предохранительный или выключатель нагрузки (при наличии еще одного вводного устройства, например, в ГРЩ).
-
Защитные устройства ступеней – большинство производителей (например, ZEZ Silko) рекомендуют использовать плавкие вставки с характеристикой gG (см. таблицу ниже), но нередко можно встретить и защиту автоматическими выключателями.
-
Коммутационное устройство (для статической компенсации НН) – контактор с токоограничевающей приставкой (контакты предварительного включения с сопротивлениями). Важно выбрать качественного производителя, т.к. через контактор при включении ступени проходят огромные токи (до 200Iе), обусловленные зарядом конденсатора, например, Benedict-Jager или Eaton (Moeller).
-
Антирезонансные дроссели (реакторы) – используются для защиты от перегрузки токами конденсаторов при наличии в сети высших гармоник.
-
Компенсационные конденсаторы – главный компонент всей установки – емкостной элемент. Читать подробнее о применении, конструкции и монтаже низковольтных цилиндрических компенсационных конденсаторов в предыдущей статье.
-
Регулятор реактивной мощности – своего рода анализатор сети с функцией управления ступенями. В зависимости от модели разные регуляторы кроме основных параметров (U, I, P, cos ф, количество подключенных ступеней) контролируют и ряд дополнительных (нелинейные искажения, температура и т.д). Также могу быть и дополнительные функции, например, коммуникация или автонастройка.
* Рассмотрена только основная комплектация без оболочек и микроклимата, защиты вторичных цепей.
|
Номинальный ток 3-фазного конденсатора [A] |
3-фазн. компенсационная мощность при 400 V [kvar] |
Рекомендуемое сечение Cu проводников [mm2] |
Номинальный ток предохранителя [A] |
|---|---|---|---|
|
2,9 |
2 |
2,5 |
8 |
|
3,6 |
2,5 |
2,5 |
8 |
|
4,5 |
3,15 |
2,5 |
10 |
|
5,8 |
4 |
2,5 |
10 |
|
7,2 |
5 |
2,5 |
16 |
|
9 |
6,25 |
2,5 |
16 |
|
11,5 |
8 |
4 |
20 |
|
14,4 |
10 |
4 |
25 |
|
18,1 |
12,5 |
6 |
32 |
|
21,7 |
15 |
6 |
40 |
|
28,8 |
20 |
10 |
50 |
|
36,1 |
25 |
10 |
63 |
|
43,4 |
30 |
16 |
80 |
|
50,5 |
35 |
16 |
100 |
|
57,7 |
40 |
25 |
100 |
|
72,2 |
50 |
25 |
125 |
|
86,6 |
60 |
35 |
160 |
|
115,5 |
80 |
70 |
200 |
|
144,3 |
100 |
95 |
250 |
Таблица 1. Подбор предохранителей и проводников.
В заключение хочется напомнить, что неверно спроектированные, собранные и настроенные компенсационные установки или из материалов сомнительного происхождения имеют обыкновение громко выходить из строя.
Коммерческое предложение действительно на 31.07.2020 г.
Реактивная мощность: от возникновения к практике
Реактивная мощность – часть электрической энергии, возращенная нагрузкой источнику. Явление возникновения ситуации считается вредным.
Возникновение реактивная мощность
Допустим, цепь содержит источник питания постоянного тока и идеальную индуктивность. Включение цепи порождает переходный процесс. Напряжение стремится достичь номинального значения, росту активно мешает собственное потокосцепление индуктивности. Каждый виток провода согнут круговой траекторией. Образуемое магнитное поле будет пересекать соседствующий сегмент. Если витки расположены один за другим, характер взаимодействия усилится. Рассмотренное называется собственным потокосцеплением.
Характер процесса таков: наводимая ЭДС препятствует изменениям поля. Ток пытается стремительно вырасти, потокосцепление тянет обратно. Вместо ступеньки видим сглаженный выступ. Энергия магнитного поля потрачена, чтобы воспрепятствовать процессу создавшему. Случай возникновения реактивной мощности. Фазой отличается от полезной, вредит. Идеально: направление вектора перпендикулярно активной составляющей. Подразумевается, сопротивление провода нулевое (фантастический расклад).
При выключении цепи процесс повторится обратным порядком. Ток стремится мгновенно упасть до нуля, в магнитном поле запасена энергия. Пропади индуктивность, переход пройдет внезапно, потокосцепление придает процессу иную окраску:
- Уменьшение тока вызывает снижение напряженности магнитного поля.
- Произведенный эффект наводит противо-ЭДС витков.
- В результате после отключения источника питания ток продолжает существовать, понемногу затухая.
Графики напряжения, тока, мощности
Реактивная мощность некое звено инерции, постоянно запаздывающее, мешающее. Первый вопрос: зачем тогда нужны индуктивности? О, у них хватает полезных качеств. Польза заставляет мириться с реактивной мощностью. Распространенным положительным эффектом назовем работу электрических двигателей. Передача энергии идет через магнитный поток. Меж витками одной катушки, как было показано выше. Взаимодействию подвержены постоянный магнит, дроссель, все, способное захватить вектором индукции.
Случаи нельзя назвать в смысле описательном всеобъемлющими. Иногда применяется поток сцепления в виде, показанном для примера. Принцип используют пускорегулирующие аппараты газоразрядных ламп. Дроссель снабжен несметным количеством витков: отключение напряжения вызывает не плавное снижение тока, но выброс большой амплитуды противоположной полярности. Индуктивность велика: отклик поистине потрясающий. Превышает исходные 230 вольт на порядок. Достаточно, чтобы возникла искра, лампочка зажглась.
Реактивная мощность и конденсаторы
Реактивная мощность запасается энергией магнитного поля индуктивностями. А конденсатор? Выступает источником возникновения реактивной составляющей. Дополним обзор теорией сложения векторов. Поймет рядовой читатель. В физике электрических сетей часто используются колебательные процессы. Всем известные 220 вольт (теперь принятые 230) в розетке частотой 50 Гц. Синусоида, амплитуда которой равна 315 вольт. Анализируя цепи, удобно представить вращающимся по часовой стрелке вектором.
Анализ цепей графическим методом
Упрощается расчет, можно пояснить инженерное представление реактивной мощности. Угол фазы тока считают равным нулю, откладывается вправо по оси абсцисс (см. рис.). Реактивная энергия индуктивности совпадает фазой с напряжением UL, опережает на 90 градусов ток. Идеальный случай. Практикам приходится учитывать сопротивление обмотки. Реактивной на индуктивности будет часть мощности (см. рис.). Угол меж проекциями важен. Величина называется коэффициентом мощности. Что означает на практике? Перед ответом на вопрос рассмотрим понятие треугольника сопротивлений.
Треугольник сопротивлений и коэффициент мощности
Чтобы проще вести анализ электрических цепей, физики предлагают использовать треугольник сопротивлений. Активная часть откладывается, как ток, – вправо оси абсцисс. Договорились, индуктивность направлять вверх, емкость – вниз. Вычисляя полное сопротивление цепи, значения вычитаем. Исключено комбинированный случай. Доступно два варианта: реактивное сопротивление положительное, либо отрицательное.
Получая емкостное/индуктивное сопротивление, параметры элементов цепи домножают коэффициентом, обозначаемым греческой буквой «омега». Круговая частота – произведение частоты сети на удвоенное число Пи (3.14). Еще одно замечание по поводу нахождения реактивных сопротивлений укажем. Если индуктивность просто домножается указанным коэффициентом, для емкостей берутся величины обратные произведению. Понятно из рисунка, где приведены указанные соотношения, помогающие вычислять напряжения. После домножения берем алгебраическую сумму индуктивного, емкостного сопротивлений. Первые рассматриваются положительными величинами, вторые – отрицательными.
Формулы реактивных составляющих
Две составляющие сопротивления – активная и мнимая – являются проекциями вектора полного сопротивления на оси абсцисс и ординат. Углы сохраняются при переносе абстракций на мощности. Активная откладывается по оси абсцисс, реактивная – вдоль сои ординат. Емкости и индуктивности являются основополагающей причиной возникновения в сети негативных эффектов. Было показано выше: без реактивных элементов становится невозможным построение электротехнических устройств.
Коэффициентом мощности принято называть косинус угла меж полным вектором сопротивления и горизонтальной осью. Столь важное значение параметру приписывают, поскольку полезная часть энергии источника является долей полных трат. Доля высчитывается умножением полной мощности на коэффициент. Если векторы напряжения и тока совпадают, косинус угла равен единице. Мощность теряется нагрузкой, улетучиваясь теплом.
Сказанному верить! Средняя мощность периода при подключении к источнику чисто реактивного сопротивления равна нулю. Половину времени индуктивность принимает энергию, вторую отдает. Обмотка двигателя обозначается на схемах прибавлением источника ЭДС, описывающего передачу энергии валу.
Практическое истолкование коэффициента мощности
Многие замечают неувязку в случае практического рассмотрения реактивной мощности. Для снижения коэффициента рекомендуют параллельно обмоткам двигателя включать конденсаторы большого размера. Индуктивное сопротивление уравновешивает емкостное, ток вновь совпадает с напряжением фазой. Сложно понять вот по какой причине:
- Допустим, к источнику переменного напряжения подключили первичную обмотку трансформатора.
- В идеале активное сопротивление равно нулю. Мощность должна быть реактивной. Но это плохо: угол между напряжением и током стремятся сделать нулевым!
Коэффициент мощности
Величина энергии, запасаемой полем, определяется размером индуктивности или емкости. Прочитаете в любом учебнике физики для ВУЗов (Курс физики Жданова и Маранджяна, т. 2, стр. 234), точнее – пропорциональна квадрату величины. Теория реактивной мощности предполагает: некая энергия запасается каждый период паразитной индуктивностью, емкостью, потом уходит во внешнюю цепь. Получается своеобразная циркуляция внутри колебательного контура. Сильно нагреваются соединительные провода, если индуктивность находится слишком далеко от ёмкости.
Но! Колебательный процесс безучастен работе двигателей, трансформаторов. Теория реактивной мощности предполагает: колебания совершает вся энергия. До последней капли. В трансформаторе, двигателе из поля происходит активная “утечка” энергии на совершение работы, наведение тока вторичной обмотки. Энергия циркулировать между источником и потребителем не может.
Реальная цепь процесс согласования отдельных участков затрудняет. Для перестраховки поставщики требуют установить параллельно обмотке двигателя конденсаторы, чтобы энергия циркулировала в локальном сегменте, не выходила наружу, нагревая соединительные провода. Важно избежать перекомпенсации. Если емкость конденсаторов будет слишком велика, батарея станет причиной увеличения коэффициента мощности.
Что касается сдвига фаз, возникает на вторичной обмотке трансформатора подстанции. Роль играет не это. Двигатель работает, часть энергии не преобразована в полезную работу, отражается назад. В результате возникает коэффициент мощности. Участвующая составляющая индуктивности – технологический, конструкционный дефект. Часть, не приносящая пользы. Скомпенсируем, добавляя конденсаторные блоки.
Проверка правильности согласования ведется по факту отсутствия сдвига фаз между напряжением и током работающего электродвигателя. Лишняя энергия циркулирует меж избыточной индуктивностью обмоток, установленным конденсаторным блоком. Достигнута цель мероприятия – избежать нагрева проводников питающей устройство сети.
Что предлагают под видом экономии электроэнергии
В сети предлагают купить устройства экономии электроэнергии. Компенсаторы реактивной мощности. Важно не перегнуть палку. Допустим, компенсатор будет уместно смотреться рядом с включенным компрессором холодильника, коллекторным двигателем пылесоса, обременять квартиру мерами при работающих лампочках накала – предприятие сомнительное. До установки потрудитесь узнать сдвиг фаз меж напряжением и током, согласно информации, правильно рассчитайте объем блока конденсаторов. Иначе попытки сэкономить таким образом потерпят неудачу, разве случайно удастся навести палец в небо, попасть в точку.
Вторым аспектом компенсации реактивной мощности является учет. Делается для крупных предприятий, где стоят мощные двигатели, создающие большие углы сдвига фаз. Внедряют специальные счетчики учета реактивной мощности, оплачиваемой согласно тарифу. Для расчетов коэффициента оплаты применяется оценка тепловых потерь проводов, ухудшение режима эксплуатации кабельной сети, некоторые другие факторы.
Перспективы дальнейшего изучения реактивной энергии, как явления
Реактивная мощность выступает явлением отражения энергии. Идеальные цепи явления лишены. Реактивная мощность проявляется выделенным теплом на активном сопротивлении кабельных линий, искажает синусоидальную форму сигнала. Отдельная тема разговора. При отклонениях от нормы двигатели работают не столь гладко, трансформаторам – помеха.
- Реактивная мощность
- величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока (См. Переменный ток). Р. м. Q равна произведению действующих значений напряжения U и тока /, умноженному на синус угла сдвига фаз (См. Сдвиг фаз) φ между ними: Q = UI sinφ. Измеряется в Варах. Р. м. связана с полной мощностью (См. Полная мощность) S и активной мощностью (См. Активная мощность) Р соотношением: Мощности коэффициента электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности (см. Компенсирующие устройства).
Мощности коэффициента электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности (см. Компенсирующие устройства).Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.
- Реактивная лампа
- Реактивная сила
Смотреть что такое «Реактивная мощность» в других словарях:
реактивная мощность — Величина, равная при синусоидальных электрическом токе и электрическом напряжении произведению действующего значения напряжения на действующее значение тока и на синус сдвига фаз между напряжением и током двухполюсника. [ГОСТ Р 52002 2003]… … Справочник технического переводчика
РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — электр. мощность в цепи переменного тока, расходуемая на поддержание вызываемых переменным током периодических изменений: 1) магнитного поля при наличии в цепи индуктивности; 2) заряда конденсаторов при наличии конденсаторов и проводов (напр.… … Технический железнодорожный словарь
РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q =… … Большой Энциклопедический словарь
РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — величина, характеризующая скорость обмена энергией между генератором переменного тока и магнитным (млн. электрическим) полем цепи, создаваемым электротехническими устройствами (индуктивностью и ёмкостью). Р. м. возникает в цепи при наличии сдвига … Большая политехническая энциклопедия
Реактивная мощность — Электрическая мощность физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. Содержание 1 Мгновенная электрическая мощность 2 Мощность постоянного тока … Википедия
реактивная мощность — 3.1.5 реактивная мощность (вар): Реактивная мощность сигналов синусоидальной формы какой либо отдельной частоты в однофазной цепи, определяемая как произведение среднеквадратических значений тока и напряжения и синуса фазового угла между ними.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Menamoji kompleksinės galios dalis, skaičiuojama pagal formulę Q² = S² – P²; čia Q – reaktyvioji galia, S – pilnutinė galia, P – aktyvioji galia. Matavimo vienetas –… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. reactive power; wattless power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. безваттная мощность, f; реактивная мощность, f pranc. puissance déwatée, f; puissance réactive, f … Fizikos terminų žodynas
реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними:… … Энциклопедический словарь
реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. reactive power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. реактивная мощность, f pranc. puissance réactive, f … Automatikos terminų žodynas
Главная цель при передаче электроэнергии – повышение эффективности работы сетей. Следовательно, необходимо уменьшение потерь. Основной причиной потерь является реактивная мощность, компенсация которой значительно повышает качество электроэнергии.
Батареи статических конденсаторов
Реактивная мощность вызывает ненужный нагрев проводов, перегружаются электроподстанции. Трансформаторная мощность и кабельные сечения вынужденно подвергаются завышениям, сетевое напряжение снижается.
Понятие о реактивной мощности
Для выяснения, что же такое реактивная мощность, надо определить другие возможные виды мощности. При существовании в контуре активной нагрузки (резистора) происходит потребление исключительно активной мощности, полностью расходуемой на энергопреобразование. Значит, можно сформулировать, что такое активная мощность, – та, при которой ток совершает эффективную работу.
На постоянном токе происходит потребление исключительно активной мощности, рассчитываемой соответственно формуле:
P = U x I.
Измеряется в ваттах (Вт).
В электроцепях с переменным током при наличии активной и реактивной нагрузки мощностной показатель суммируется из двух составных частей: активной и реактивной мощности.
Реактивная нагрузка бывает двух видов:
- Емкостная (конденсаторы). Характеризуется фазовым опережением тока по сравнению с напряжением;
- Индуктивная (катушки). Характеризуется фазовым отставанием тока по отношению к напряжению.
Емкостная и индуктивная нагрузка
Если рассмотреть контур с переменным током и подсоединенной активной нагрузкой (обогреватели, чайники, лампочки с накаливающейся спиралью), ток и напряжение будут синфазными, а полная мощность, взятая в определенную временную отсечку, вычисляется путем перемножения показателей напряжения и тока.
Однако когда схема содержит реактивные компоненты, показатели напряжения и тока не будут синфазными, а будут различаться на определенную величину, определяемую углом сдвига «φ». Пользуясь простым языком, говорится, что реактивная нагрузка возвращает столько энергии в электроцепь, сколько потребляет. В результате получится, что для активной мощности потребления показатель будет нулевой. Одновременно по цепи протекает реактивный ток, не выполняющий никакую эффективную работу. Следовательно, потребляется реактивная мощность.
Реактивная мощность – часть энергии, которая позволяет устанавливать электромагнитные поля, требуемые оборудованием переменного тока.
Расчет реактивной мощности ведется по формуле:
Q = U x I x sin φ.
В качестве единицы измерения реактивной мощности служит ВАр (вольтампер реактивный).
Выражение для активной мощности:
P = U x I x cos φ.
Треугольник мощностей
Взаимосвязь активной, реактивной и полной мощности для синусоидального тока переменных значений представляется геометрически тремя сторонами прямоугольного треугольника, называемого треугольником мощностей. Электроцепи переменного тока потребляют две разновидности энергии: активную мощность и реактивную. Кроме того, значение активной мощности никогда не является отрицательным, тогда как для реактивной энергии возможна либо положительная величина (при индуктивной нагрузке), либо отрицательная (при емкостной нагрузке).
Треугольник мощностей
Важно! Из треугольника мощностей видно, что всегда полезно снизить реактивную составляющую, чтобы повысить эффективность системы.
Полная мощность не находится как алгебраическая сумма активного и реактивного мощностного значения, это векторная сумма P и Q. Ее количественное значение вычисляется извлечением квадратного корня из суммы квадратов мощностных показателей: активного и реактивного. Измеряться полная мощность может в ВА (вольтампер) или производных от него: кВА, мВА.
Чтобы была рассчитана полная мощность, необходимо знать разность фаз между синусоидальными значениям U и I.
Коэффициент мощности
Пользуясь геометрически представленной векторной картиной, можно найти отношение сторон треугольника, соответствующих полезной и полной мощности, что будет равно косинусу фи или мощностному коэффициенту:
cos φ = P/S.
Данный коэффициент находит эффективность работы сети.
Количество потребляемых ватт – то же самое, что и количество потребляемых вольтампер при мощностном коэффициенте, равном 1 или 100%.
Важно! Полная мощность тем ближе к показателю активной, чем больше cos φ, или чем меньше угол сдвига синусоидальных величин тока и напряжения.
Если, к примеру, имеется катушка, для которой:
- Р = 80 Вт;
- Q = 130 ВАр;
- тогда S = 152,6 BA как среднеквадратичный показатель;
- cos φ = P/S = 0,52 или 52%
Можно сказать, что катушка требует 130 ВАр полной мощности для выполнения полезной работы 80 Вт.
Коррекция cos φ
Для коррекции cos φ применяется тот факт, что при емкостной и индуктивной нагрузке вектора реактивной энергии располагаются в противофазе. Так как большинство нагрузок является индуктивными, подключив емкость, можно добиться увеличения cos φ.
Принцип компенсации реактивной мощности
Главные потребители реактивной энергии:
- Трансформаторы. Представляют собой обмотки, имеющие индуктивную связь и посредством магнитных полей преобразуюшие токи и напряжения. Эти аппараты являются основным элементом электросетей, передающих электроэнергию. Особенно увеличиваются потери при работе на холостом ходу и при низкой нагрузке. Широко используются трансформаторы в производстве и в быту;
- Индукционные печи, в которых расплавляются металлы путем создания в них вихревых токов;
- Асинхронные двигатели. Крупнейший потребитель реактивной энергии. Вращающий момент в них создается посредством переменного магнитного поля статора;
- Преобразователи электроэнергии, такие как силовые выпрямители, используемые для питания контактной сети железнодорожного транспорта и другие.
Конденсаторные батареи подсоединяются на электроподстанциях для того, чтобы контролировать напряжение в пределах установленных уровней. Нагрузка меняется в течение дня с утренними и вечерними пиками, а также на протяжении недели, снижаясь в выходные, что изменяет показатели напряжения. Подключением и отключением конденсаторов варьируется его уровень. Это делается от руки и с помощью автоматики.
Как и где измеряют cos φ
Реактивная мощность проверяется по изменению cos φ специальным прибором – фазометром. Его шкала проградуирована в количественных значениях cos φ от нуля до единицы в индуктивном и емкостном секторе. Полностью скомпенсировать негативное влияние индуктивности не удастся, но возможно приближение к желаемому показателю – 0,95 в индуктивной зоне.
Фазометр
Фазометры применяются при работе с установками, способными повлиять на режим работы электросети через регулирование cos φ.
- Так как при финансовых расчетах за потребленную энергию учитывается и ее реактивная составляющая, то на производствах устанавливаются автоматические компенсаторы на конденсаторах, емкость которых может меняться. В сетях, как правило, используются статические конденсаторы;
- При регулировании cos φ у синхронных генераторов путем изменения возбуждающего тока необходимо его отслеживать визуально в ручных рабочих режимах;
- Синхронные компенсаторы, представляющие собой синхронные двигатели, работающие без нагрузки, в режиме перевозбуждения выдают в сеть энергию, которая компенсирует индуктивную составляющую. Для регулирования возбуждающего тока наблюдают за показаниями cos φ по фазометру.
Синхронный компенсатор
Коррекция коэффициента мощности – одна из эффективнейших инвестиций для сокращения затрат на электроэнергию. Одновременно улучшается качество получаемой энергии.
Видео
Оцените статью:Активная, реактивная и полная мощность
В отличии от сетей постоянного тока, где мощность имеет выражение 
и не изменяется во времени, в сетях переменного тока это не так.
Мощность в цепи переменного тока также есть переменной величиной. На любом участке цепи в любой момент времени t она определяется как произведение мгновенных значений напряжения и тока.
Рассмотрим, что представляет активная мощность
В цепи с чисто активным сопротивлением она равна:
Если принять 
и 
тогда выйдет:
Где 
Исходя из выражений выше — активная энергия состоит из двух частей — постоянной 
и переменной 
, которая меняется с двойной частотой. Среднее ее значение
График Р(ωt)Отличие реактивной мощности от активной
В цепи, где есть реактивное сопротивление (возьмем для примера индуктивное) значение мгновенной мощности равно:
Соответственно 
и 
в итоге получим:
Данное выражение показывает, что реактивная энергия содержит только переменную часть, которая изменяется с двойной частотой, а ее среднее значение равно нулю
График q(ωt)Если ток и напряжение имеют синусоидальную форму и сеть содержит элементы типа R-L или R-C, то в таких сетях кроме преобразования энергии в активном элементе R вдобавок еще и изменяется энергия электрического и магнитного полей в реактивных элементах L и C.
В таком случае полная мощность сети будет равна сумме:
Что такое полная мощность на примере простой R-L цепи
Что такое полная мощность на примере простой R-L цепи
Графики изменения мгновенных значений u,i:
Графики изменения мгновенных значений u,i:φ — фазовый сдвиг между током и напряжением
Уравнение для S примет следующий вид 
Подставим вместо 
и заменим амплитудные значения на действующие:
Значение S рассматривается как сумма двух величин 
, где
и 
— мгновенные активные и реактивные мощности на участках R-L.
Графики p,q,s:Как видим из графика, наличие индуктивной составляющей повлекло за собой появление отрицательной части в полной мощности (заштрихованная часть графика), что снижает ее среднее значение. Это происходит из-за фазового сдвига, в какой-то момент времени ток и напряжение находятся в противофазе, поэтому появляется отрицательное значение S.
Итоговые выражения для действующих значений:
Активная составляющая сети выражается в ваттах (Вт), а реактивная в вольт-амперах реактивных (вар).
Полная мощность сети S, обусловлена номинальными данными генератора. Для генератора она обусловлена выражением:
Для нормальной работы генератора ток в обмотках и напряжение на зажимах не должны превышать номинальные значения Iн, Uн. Для генератора значения P и S одинаковы, однако все-таки на практике условились S выражать в вольт-амперах (ВА).
Также энергию сети можно выразить через каждую составляющую отдельно:
Где S, P, Q – соответственно активное, реактивное и полное сопротивление сети. Они образуют треугольник мощностей:
Треугольник мощностей с преобладающей индуктивной нагрузкойЕсли вспомнить теорему Пифагора, то из прямоугольного треугольника можно получить такое выражение:
Реактивная составляющая в треугольнике является положительной (QL), когда ток отстает от напряжения, и отрицательной (QC), когда опережает:
Треугольник мощностей с преобладающей емкостной нагрузкойДля реактивной составляющей сети справедливо алгебраическое выражение:
Из чего следует что индуктивная и емкостная энергия взаимозаменяемы. То есть если вы хотите уменьшить влияние индуктивной части цепи, вам необходимо добавить емкость, и наоборот. Ниже пример данной схемы :
Схема компенсации реактивной составляющейВекторная диаграмма показывает влияние конденсатора на cosφ. Как видно, что при включении конденсатора cosφ2> cosφ1 и Iл<I.
Векторная диаграммаСвязь между полной и реактивной энергии выражается:
Отсюда:
сosφ – это коэффициент мощности. он показывает какую долю от полной энергии составляет активная энергия. Чем ближе он к 1, тем больше полезной энергии потребляется из сети.
Выводы о трех составляющих цепи переменного тока
В отличии от цепей постоянного тока, цепи переменного напряжения имеют три вида мощности – активная, реактивная, полная. Активная энергия, как и в цепях постоянного тока, выполняет полезную работу. Реактивная – не выполняет ничего полезного, а только снижает КПД сети, греет провода, грузит генератор. Полная – сумма активной и реактивной, она равна мощности сети. Индуктивная составляющая реактивной энергии может быть скомпенсирована емкостной. На практике в промышленности это реализовано в виде конденсаторных установок.
О природе реактивной энергии / Хабр
Вокруг реактивной энергии сложилось немало легенд, активно способствовала развитию околонаучного фольклора любовь нашего человека к халяве и разнообразным теориям глобального заговора.В рунете можно найти множество success story о том как простой мужичок из глубинки годами эксплуатирует халявную реактивную энергию (которую бытовой счетчик электроэнергии не регистрирует) и живет себе, не зная бед. Так же можно найти заметки людей, призывающих бросить бесполезное занятие поиска источника халявы в халявной реактивной энергии. Для того чтобы окончательно раставить точки над ‘i’ в этом вопросе, я решил написать этот пост, не мудрствуя лукаво.
Как известно, потребляемая от источника переменного тока энергия складывается из двух составляющих:
- Активной энергии
- Реактивной энергии
1. Активная энергия — та часть потребляемой энергии, которая целиком и безвозвратно преобразуется приемником в другие виды энергии.
Пример: Протекая через резистор, ток совершает активную работу, что выражается в увеличении тепловой энергии резистора. Вне зависимости от фазы протекающего тока, резистор преобразует его энергию в тепловую. Резистору не важно в каком направлении течет по нему ток, важна лишь его величина: чем он больше, тем больше тепла высвободится на резисторе (количество выделенного тепла равно произведению квадрата тока и сопротивления резистора).
2. Реактивная энергия — та часть потребляемой энергии, которая в следующую четверть периода будет целиком отдана обратно источнику.
Пример: Представим себе, что к источнику переменного тока подключен конденсатор. Начальный заряд на обкладках конденсатора равен нулю, начальная фаза напряжения источника так же равна нулю. Одно полное колебание состоит из четырех четвертьпериодов:
- Напряжение источника растет от 0 до максимального мгновенного значения (при действующем значении U источника 230V оно равно 230 * 1,4142 = 325V) При этом конденсатор потребляет ток, необходимый для его полного заряда
- Напряжение источника стремительно уменьшается (движется к нулю), при этом, напряжение на заряженном конденсаторе оказывается выше чем на источнике, что вызывает течение тока в обратную сторону (ведь ток течет от большего потенциала к меньшему), то есть конденсатор разряжается, отдавая накопленную энергию обратно источнику!
- Для следующих двух четвертьпериодов вышеописанная история повторяется с тем лишь различием, что токи заряда и разряда емкости потекут в противоположных направлениях.
В случае включения вместо конденсатора катушки индуктивности, суть процесса не изменится.
В этом и состоит главный фокус реактивной энергии — в момент ‘прилива’ мы заполняем свои цистерны, в момент отлива же, мы сливаем их содержимое обратно. Как можно заметить из этой простой аналогии, мы просто туда-сюда переливаем жидкость (или ток в электроцепях). Если же мы соблазнимся слить хоть немного жидкости ‘налево’ (включить последовательно с реактивным конденсатором активный резистор), то мы станем брать ‘несколько больше’ чем возвращать, а это ‘несколько больше’ уже является активной энергией по определению (ведь мы эту часть не возвращаем обратно, не так ли?), за которую как известно, приходится платить.
Или иной пример: предположим, что мы берем у кредитора некоторую сумму денег взаймы и сразу же возвращаем ему взятый только что кредит. Если мы отдадим ровно столько, сколько взяли (чистая реактивность) — мы придем к исходному состоянию и никто никому не будет ничего должен. В случае же, если мы потратим часть кредита на какую ни будь покупку и вернем то, что осталось от кредита после совершения покупки (добавим в цепь активную нагрузку и часть энергии уйдет из системы) — мы будем все еще должны. Эта потраченная часть является активной составляющей взятого нами кредита.
Теперь у вас может возникнуть один весьма резонный вопрос — если все так просто, и для того чтобы энергия считалась реактивной, ее просто нужно полностью вернуть обратно источнику, почему предприятия вынуждены платить за потребляемую (и полностью возвращаемую) реактивную энергию?
Все дело в том, что в случае чисто реактивной нагрузки, момент максимально потребляемого тока (реактивного) приходится на момент минимального значения напряжения, и наоборот, в момент максимума напряжения на клеммах нагрузки, протекающий через нее ток равен нулю.
Протекающий реактивный ток греет питающие проводники — но это активные потери, вызванные протеканием реактивного тока по проводникам с ограниченной проводимостью, что эквивалентно последовательно включенным с реактивной нагрузкой активным резистором. Так же, поскольку в момент максимума реактивного тока напряжение на полюсах реактивного элемента переходит через ноль, активная мощность подводимая к нему в этот момент (произведение тока и напряжения) равна нулю. Вывод — реактивный ток вызывает нагрев проводов, не совершая при этом никакой полезной работы. Следует заметить, что эти потери так-же является активными и будут засчитываться бытовым счетчиком активной энергии.
Большие предприятия сопсобны генерировать достаточно большие реактивные токи, которые отрицательно сказываются на функционировании энергосистемы. По этой причине, для них проводится учет как активной, так и реактивной составляющей потребленной энергии. Для уменьшения генерации реактивных токов (вызывающих вполне реальные активные потери), на предприятиях размещают установки компенсации реактивной мощности.
Активная мощность
Определение: Мощность, которая фактически потребляется или используется в цепи переменного тока, называется Истинная мощность или Активная мощность или Реальная мощность . Измеряется в киловаттах (кВт) или МВт. Это фактические результаты электрической системы, которая управляет электрическими цепями или нагрузкой.
Реактивная мощность
Определение: Мощность, которая течет вперед и назад, что означает, что она движется в обоих направлениях цепи или реагирует на себя, называется Реактивная мощность .Реактивная мощность измеряется в киловольт-ампер реактивных (кВАР) или MVAR.
Кажущаяся сила
Определение: Произведение среднеквадратичного (среднеквадратичного) значения напряжения и тока известно как Кажущаяся мощность . Эта мощность измеряется в кВА или МВА.
Было видно, что мощность потребляется только в сопротивлении. Чистый индуктор и чистый конденсатор не потребляют никакой энергии, так как в полупериоде, независимо от того, какую мощность получают от источника эти компоненты, одна и та же мощность возвращается источнику.Эта мощность, которая возвращается и течет в обоих направлениях в цепи, называется реактивной мощностью. Эта реактивная мощность не выполняет никакой полезной работы в цепи.
В чисто резистивной цепи ток находится в фазе с приложенным напряжением, в то время как в чисто индуктивной и емкостной цепи ток не совпадает по фазе на 90 градусов, т. Е. Если индуктивная нагрузка подключена в цепи, ток отстает от напряжения на 90 градусов, и если емкостная нагрузка подключена, ток опережает напряжение на 90 градусов.
Следовательно, из всего вышеприведенного обсуждения делается вывод, что ток в фазе с напряжением производит истинную или активную мощность , тогда как ток на 90 градусов в противофазе с напряжением вносит вклад в реактивную мощность в цепи.
Следовательно,
- Истинная мощность = напряжение х ток в фазе с напряжением
- Реактивная мощность = напряжение х ток не в фазе с напряжением
Фазовая диаграмма для индуктивной цепи показана ниже:
Взяв напряжение V в качестве эталона, ток I отстает от напряжения V на угол ϕ.Ток I делится на две составляющие:
- I Cos ϕ в фазе с напряжением V
- I Sin ϕ, который на 90 градусов не в фазе с напряжением V
Следовательно, следующее выражение, показанное ниже, дает активную, реактивную и полную мощность соответственно.
- Активная мощность P = V x I cosϕ = V I cosϕ
- Реактивная мощность P r или Q = V x I sinϕ = V I sinϕ
- Кажущаяся мощность P a или S = V x I = VI
Активный компонент текущего
Компонент тока, который находится в фазе с напряжением цепи и вносит вклад в активную или истинную мощность схемы, называется активным компонентом или компонентом с полной ваттой или синфазным компонентом тока.
Реактивная составляющая тока
Компонент тока, который находится в квадратуре или на 90 градусов не в фазе относительно напряжения цепи и вносит вклад в реактивную мощность цепи, называется реактивной составляющей тока.
,Понимание типов Reactive
После предыдущих публикаций в блогах Reactive Spring и Reactor Core 3.0 я хотел бы объяснить, почему типы Reactive полезны и как они сравниваются с другими асинхронными типами, основываясь на том, что мы узнали во время работы над Spring Framework 5 в будущем. Реактивная поддержка.
Зачем использовать реактивные типы?
Реактивные типы не предназначены для того, чтобы вы могли обрабатывать ваши запросы или данные быстрее, на самом деле они привносят небольшие накладные расходы по сравнению с обычной блокировкой.Их сила заключается в их способности одновременно обслуживать больше запросов и более эффективно обрабатывать операции с задержкой, такие как запрос данных с удаленного сервера. Они позволяют вам обеспечить лучшее качество обслуживания и предсказуемое планирование пропускной способности, изначально имея дело со временем и задержкой, не затрачивая больше ресурсов. В отличие от традиционной обработки, которая блокирует текущий поток во время ожидания результата, Reactive API, который ожидает, ничего не стоит, запрашивает только тот объем данных, который он способен обработать, и предоставляет новые возможности, поскольку он имеет дело с потоком данных, а не только с отдельными элементами один. одним.
До Java 8
До Java 8 асинхронное неблокирующее поведение не было очевидным для реализации по крайней мере по двум причинам. Первая причина в том, что основанный на обратном вызове API требует подробных анонимных классов и их нелегко объединить в цепочку. Вторая причина заключается в том, что тип Future является асинхронным , но блокирует текущий поток, пока вычисление не завершится, когда вы попытаетесь получить результат с помощью метода get () . Вот почему Spring Framework 4.0 представил ListenableFuture , реализацию Future , которая добавляет неблокирующие возможности на основе обратного вызова.
Lambdas, CompletableFuture и Stream
Затем Java 8 представила лямбды и CompletableFuture . Лямбды позволяют записывать краткие обратные вызовы, в то время как интерфейс CompletionStage и класс CompletableFuture , наконец, позволяют иметь дело с будущим неблокирующим образом и на основе push, обеспечивая при этом возможность связывать такую отложенную обработку результатов.
Java 8 также представила Stream , который был разработан для эффективной работы с потоком данных (включая примитивные типы), к которым можно получить доступ без задержки или с очень небольшой задержкой.Он основан на извлечении, может использоваться только один раз, не требует операций, связанных со временем, и может выполнять параллельные вычисления, но без возможности указать пул потоков для использования. Как пояснил Брайан Гетц,
не предназначен для работы с задержкой, такой как операции ввода-вывода. И именно здесь вступают в игру Reactive API, такие как Reactor или RxJava.
Презентация на тему: «КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ» — Стенограмма презентации:
1 КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 
2
СОДЕРЖАНИЕ: 1) Введение 2) Определение 3) Что такое реактивная мощность 4) Реальная, реактивная, полная мощность 5) Треугольник мощности 6) Способы компенсации реактивной мощности 7) Преимущества 8) Заключение 9) Ссылки
3
ВВЕДЕНИЕ Основные промышленные нагрузки, например, трансформаторы, печи, асинхронные двигатели и т. Д., Требуют реактивной мощности для поддержания магнитного поля.Компенсация реактивной мощности (VAR) определяется как управление реактивной мощностью для повышения производительности систем переменного тока.
4 DEFINATION Устройство компенсации реактивной мощности
Любое устройство, которое подключено последовательно или параллельно с нагрузкой и способно подавать реактивную мощность, требуемую нагрузкой, называется устройством компенсации реактивной мощности. 
5
ЧТО ТАКОЕ РЕАКТИВНАЯ СИЛА? Мощность называется произведением напряжения и тока, т.е.е. мощность = V x I Часть энергии, накопленная за счет накопленной энергии, которая возвращается к источнику в каждом цикле, называется реактивной мощностью. При передаче переменного тока, когда напряжение и ток одновременно увеличиваются и уменьшаются, передается только реальная мощность, а когда происходит сдвиг во времени между напряжением и током, передаются как активная, так и реактивная мощность. Реактивная мощность обусловлена задержкой между напряжением и током и не может выполнять полезную работу на нагрузке. Чтобы отличить реактивную мощность от активной мощности, ее измеряют в единицах «реактивная вольт-ампера», (вар).Хотя реактивная мощность не обеспечивает полезной работы, она является необходимой составляющей потока мощности в системе переменного тока. Реактивная мощность, требуемая нагрузкой потребителя, должна подаваться каким-либо образом.
6 РЕАЛЬНЫЕ, РЕАКТИВНЫЕ И АПАРТАМЕНТНЫЕ СИЛЫ
Реактивная мощность не выдается как эффективная выходная механическая мощность в отличие от реальной мощности, которая эффективно преобразуется в выходную механическую мощность.Часть мощности, усредненная по полной форме сигнала переменного тока, является реальной мощностью; это энергия, которая может быть использована для работы (например, преодоление трения в двигателе или нагрев элемента). С другой стороны, часть потока мощности, которая временно сохраняется в форме магнитного или электрического поля благодаря индуктивным и емкостным элементам сети, а затем возвращается к источнику, называется реактивной мощностью.
7 ТРЕУГОЛЬНИК МОЩНОСТИ Коэффициент мощности = cosø = реальная мощность / полная мощность
= кВт / кВА При каждом сдвиге фаз между V и I мы имеем: — а) реальную мощность (кВт) b) реактивную (мнимую) мощность (кВАР) в) Комбинация представляет собой сложную или кажущуюся мощность (кВА) = √ (кВт) ² + (кВАр) ²
8 Существует два основных способа компенсации реактивной мощности.
Шунтирующая компенсация: Шунтирующие конденсаторы подключаются параллельно в системе и используются главным образом для улучшения коэффициента мощности и в фильтрах гармоник.Это также повышает напряжение шины. Это также известно как компенсация нагрузки. Шунтирующий компенсатор всегда подключен в середине линии передачи. 
10
Последовательная компенсация Последовательные конденсаторы соединены последовательно в линии и используются в основном для повышения напряжения на приемном конце, увеличения пропускной способности и снижения потерь в линиях. Это также улучшает коэффициент мощности на передающем конце линии.В отличие от шунтирующего конденсатора, выход которого зависит от напряжения, улучшение напряжения последовательными конденсаторами увеличивается с увеличением тока нагрузки. Другими словами, последовательный конденсатор является саморегулирующимся типом. Серийная компенсация также известна как живая компенсация. 
— DZone Web Dev
В Википедии, «Реактивное программирование — это декларативная парадигма программирования, связанная с потоками данных и распространением изменений». Эта концепция существует на рынке в течение некоторого времени. Будучи разработчиком, вы, возможно, уже внедрили эту методологию сознательно или неосознанно.
В этом блоге я расскажу об основных понятиях, касающихся методологии реактивного программирования и ее реализации в Mule Runtime.Теперь давайте начнем!
Всякий раз, когда сложность проекта и его исходного кода увеличивается, мы обычно следуем концепции модульности для разработки систематических кодов. Модульность относится к концепции создания нескольких модулей, а затем их объединения и объединения в единую систему. Проще говоря, модульность — это не что иное, как разделение функциональности кода, чтобы сделать его многоразовым.
Здесь мы придумали два подхода:
- Пассивное программирование.
- Реактивное Программирование.
Вам также может понравиться: 5 вещей, которые нужно знать о реактивном программировании.
Чтобы понять это более эффективно, давайте рассмотрим пример использования. Давайте рассмотрим пример системы ECommerce, в которой существуют различные поля, которые могут манипулировать друг другом. Здесь у нас есть несколько общих модулей, которые обычно доступны в каждой системе электронной коммерции.
Давайте возьмем пример модуля Cart и Invoice из вышеприведенной диаграммы и попробуем изучить различные подходы в разработке.
Обычно нам нужно создать один счет-фактуру на обновление и опубликовать этот метод, чтобы корзина могла изменять его значения. В корзине есть несколько методов, которые используются для обновления счета. Здесь модуль Корзина работает весь процесс модификации. Итак, мы импортируем метод из корзины в наш счет. Это пассивный подход к программированию.
Подход пассивного программирования Но у нас есть и другое решение для этого.
Вместо того, чтобы создавать метод внутри счета-фактуры и делать его общедоступным, мы можем определить те же функции внутри корзины. Таким образом, Счет будет импортировать метод увеличения Корзины следующим образом:
Теперь тележка не выполняет никаких операций, она просто действует как вещатель. Если какой-либо продукт будет добавлен в корзину, он будет отражен в счете-фактуре. С точки зрения непрофессионала, если я хочу обновить «Счет-фактуру», я должен написать этот код только внутри «Счет-фактуры».Это реактивный подход к программированию.
плюсы и минусы реактивного программирования
Вы можете подумать, что изменений нет, оба относительно одинаковы. Но представьте, что вы находитесь в проекте поддержки, где основное кодирование уже выполнено, и у вас есть этот код с собой. В пассивном подходе для анализа кода «Счета-фактуры» необходимо проверить каждый метод и модуль, которые импортируют и управляют счетом.
Но, в случае с Reactive, ваша задача будет намного проще, так как вы определяете функциональность только внутри «Invoice».Вы также можете частично пойти на компромисс с модульностью всего кода, применяя реактивный подход.
Лучшие практики
Есть некоторые плюсы и минусы реактивного подхода, которые я хочу упомянуть. Во-первых, реактивный подход лучше всего подходит для анализа фрагмента кода. С другой стороны, когда вы хотите разработать повторно используемый код, реактивный подход невозможен. Тем не менее, эта проблема может быть решена с помощью пассивно-реактивного подхода.
Лучшие практики Мы должны разработать код следующим образом:
Здесь мы достигли функциональности модульности (для повторного использования кода), наряду с очевидной функцией.
Как определить, является ли система реактивной
Согласно Манифесту реактивного программирования: «Система называется« Реактивная система », когда она имеет 4 атрибута».
- Отзывчивый: Отзывчивый означает быстрый и эффективный по своей природе. Если можно сказать, что система отзывчива, это означает, что он / она имеет в виду полностью функциональную систему, которая обеспечивает быстрый и стабильный отклик при пассивной нагрузке.
- Resilient: сбой системы вызван неправильным вводом данных пользователем.Одна система является «отказоустойчивой», когда эта система способна обрабатывать каждый сбой, любой неверный ввод или что-то, что приводит к сбою. В этом случае мы проектируем систему таким образом, что основной рабочий блок и компоненты обработки ошибок различны. Благодаря этой методологии мы можем легко достичь понимания системы.
- Elastic: термины «Elastic» означают, что система будет работать эффективно независимо от нагрузки. Система будет работать эффективно в обоих случаях, при полной загрузке и при частичной загрузке.Это подразумевает проекты, в которых нет точек соприкосновения или центральных узких мест, что приводит к возможности разделения или репликации компонентов и распределения входных данных между ними.
- Асинхронный обмен сообщениями. При реализации концепции неблокирования система может полагаться на асинхронный обмен сообщениями. Неблокирующая связь позволяет получателям потреблять ресурсы, пока они активны, что приводит к снижению системных издержек. Другими словами, он должен поддерживать неблокирующую методологию (концепция плавного выполнения компонентов).
Сколько времени работы реактива?
Как мы теперь знаем, Манифест реактивного программирования определяет реактивную систему. Желательные свойства любой реактивной системы перечислены выше. Когда мы наблюдали нашу среду выполнения Mule, мы обнаружили, что в ней уже доступны вышеуказанные свойства, такие как поддержка асинхронного обмена сообщениями, эластичность и обработка ошибок. Вот почему мы можем сказать, что Mule ESB следует реактивному подходу к развитию.
Ссылки
1) Манифест реактивного программирования.
2) https://www.mulesoft.com/lp/whitepaper/api/reactive-programming.
3) https://en.wikipedia.org/wiki/Reactive_programming.
Дальнейшее чтение
,Похожие записи
