3.2. Активные и реактивные сопротивления в цепи переменного тока.
Активное сопротивление — это сопротивление таких элементов, на которых происходит безвозвратное преобразование электрической энергии в другой вид энергии (например, резистор). Обозначается буквой R.
Реактивное сопротивление — это сопротивление таких элементов, которые создают угол сдвига фаз между током и напряжением (например, катушка индуктивности и конденсатор). Обозначается буквой Х.
№ п/п | ||||
1. | Сопротивление (характер, расчетные формулы) | активное | реактивное XL = 2πfL = ωL | реактивное |
2. | Закон Ома | |||
3. | Угол сдвига фаз φ | 0º | 9 0º( ) | -90º( ) |
4. | Волновая
диаграмма напряжения и силы тока | t | ||
5. | Векторная диаграмма напряжения и силы тока | I U | U I | I U |
6. | Мощность (характер, обозначение, единицы измерения, расчетная формула) | активная Р (Вт) Р = URI = I2R | реактивная QL (Вар) QL = ULI = I2XL | реактивная QC (Вар) QC = UCI = I2XC |
Активная мощность — это средняя мощность за период.
Реактивная мощность — это величина, характеризующая интенсивность обмена энергией между источником и потребителем.
Т
рехфазная
симметричная система ЭДС —
это система из трех синусоидальных ЭДС,
имеющих одинаковую частоту, амплитуду,
но сдвинутых по фазе друг относительно
друга на 120º.
eA = Em sin ωt
eB = Em sin (ωt — 120º)
eC = Em sin (ωt + 120º)
Трехфазная система может соединяться двумя способами — «звездой» и «треугольником».
Способ соединения | Определение | С хема | Соотношение между линейными и фазными величинами | Определение линейных и фазных токов и напряжений |
Звездой | Это такое соединение, при котором концы обмоток источника или концы потребителя соединены в одной точке, которая называется нулевой или нейтральной точкой | IЛ — линейный ток (это ток, протекающий по линейному проводу) IФ — фазный ток (это ток, протекающий через обмотку источника или через потребитель) UЛ — линейное напряжение (это напряжение между двумя линейными проводами или это напряжение между двумя любыми фазами) UФ — фазное напряжение (это напряжение между любым линейным проводом и нулевым проводом или это напряжение, приложенное к обмотке источника или к потребителю) | ||
Треугольником | Это такое соединение, при котором начало одной фазы соединяется с концом другой фазы |
Активная мощность при симметричной нагрузке: Р = 3Рф = 3UфIф cos φ = √3UлIл
Активное и реактивное сопротивление
В электротехнике понятие сопротивления представляет собой величину, за счет которой определенная часть цепи может противодействовать электрическому току.
Она образуется за счет изменения и перехода электроэнергии в другое энергетическое состояние. Данное явление присуще только переменному току, когда в сети образуется активное и реактивное сопротивление, выражающееся в необратимом изменении энергии или передаче этой энергии между отдельными компонентами электрической цепи. В случае необратимых изменений электроэнергии сопротивление будет считаться активным, а при наличии обменных процессов – реактивным.
Содержание
Основные различия между активным и реактивным сопротивлением
Когда электрический ток проходит через элементы с активным сопротивлением, происходят необратимые потери выделяемой мощности. Типичным примером служит электрическая плита, где в процессе работы происходят необратимые превращения электричества в тепловую энергию. То же самое происходит с резистором, в котором тепло выделяется, но обратно в электроэнергию не превращается.
Помимо резисторов, свойствами активного сопротивления обладают приборы освещения, электродвигатели, трансформаторные обмотки, провода и кабели и т.
д.
Характерной особенностью элементов с активным сопротивлением являются напряжение и ток, совпадающие по фазе. Рассчитать этот параметр можно по формуле: r = U/I. На показатели активного сопротивления оказывают влияние физические свойства проводника – сечение, длина, материал, температура. Эти качества позволяют различать реактивное и активное сопротивление и применять их на практике.
Реактивное сопротивление возникает в тех случаях, когда переменный ток проходит через так называемые реактивные элементы, обладающие индуктивностью и емкостью. Первое свойство характерно для катушки индуктивности без учета активного сопротивления ее обмотки. В данном случае причиной появления реактивного сопротивления считается ЭДС самоиндукции. В зависимости от частоты тока, при ее возрастании, наблюдается и одновременный рост сопротивления, что отражается в формуле xl = wL.
Реактивное сопротивление конденсатора зависит от емкости. Оно будет уменьшаться при увеличении частоты тока, поэтому данное свойство широко используется в электронике для выполнения регулировочных функций.
В этом случае для расчетов используется формула xc = 1/wC.
В электронике существует не только активное и реактивное, но и полное сопротивление цепи, представляющее собой сумму квадратов обоих сопротивлений. Этот параметр обозначается символом Z и отображается в виде формулы:
В графике это выражение выглядит в виде треугольника сопротивлений, где реактивное и активное сопротивление соответствуют катетам, а полное сопротивление или импеданс – гипотенузе.
Индуктивное сопротивление
Реактивное сопротивление подразделяется на два основных вида – индуктивное и емкостное.
При рассмотрении первого варианта следует отметить возникновение в индуктивной обмотке магнитного поля под действием переменного тока. В результате, в ней образуется ЭДС самоиндукции, направленной против движения тока при его росте, и по ходу движения при его уменьшении. Таким образом, при всех изменениях тока и наличии взаимосвязей, ЭДС оказывает на него противоположное действие и приводит к созданию индуктивного сопротивления катушки.
Под влиянием ЭДС самоиндукции энергия магнитного поля обмотки возвращается в электрическую цепь. То есть, между источником питания и обмоткой происходит своеобразный обмен энергией. Это дает основание полагать, что катушка индуктивности обладает реактивным сопротивлением.
В качестве типичного примера можно рассмотреть действие реактивного сопротивления в трансформаторе. Данное устройство имеет общий магнитопровод, с расположенными на нем двумя обмотками или более, имеющими общую зависимость. На одну из них поступает электроэнергия из внешнего источника, а из другой выходит уже трансформированный ток.
Под действием первичного тока, проходящего по катушке, в магнитопроводе и вокруг него происходит наведение магнитного потока. В результате пересечения витков вторичной обмотки, в ней формируется вторичный ток. При невозможности создания идеальной конструкции трансформатора, магнитный поток будет частично уходить в окружающую среду, что приведет к возникновению потерь.
От них зависит величина реактивного сопротивления рассеяния, которая совместно с активной составляющей образуют комплексное сопротивление, называемое электрическим импедансом трансформатора.
Емкостное сопротивление
В цепи, содержащей емкость и источник переменного тока происходят изменения заряда. Такой емкостью обладают конденсаторы, обладающие максимальной энергией при полном заряде. Напряжение емкости создает сопротивление, противодействующее течению переменного тока, которое считается реактивным. В результате взаимодействия, конденсатор и источник тока постоянно обмениваются энергией.
В конструкцию конденсатора входят токопроводящие пластины в количестве двух и более штук, разделенных слоями диэлектрика. Такое разделение не позволяет постоянному току проходить через конденсатор. Переменный ток может проходить через емкостное устройство, отклоняясь при этом от своей первоначальной величины.
Изменения переменного тока происходят под влиянием емкостного сопротивления.
Чтобы лучше понять схему работы, найдем и рассмотрим принцип действия данного явления. Переменное напряжение, приложенное к конденсатору, изменяется в форме синусоиды. Под его воздействием на обкладках наблюдается всплеск, одновременно здесь накапливаются заряды электроэнергии с противоположными знаками. Их общее количество ограничено емкостью устройства и его габаритами. Чем выше емкость устройства, тем больше времени требуется на зарядку.
В момент изменения полупериода колебания, напряжение на обкладках конденсатора меняет свою полярность на противоположное значение, потенциалы также изменяются, а заряды пластин перезаряжаются. За счет этого удается создать течение первичного тока и находить способ противодействовать его прохождению, при уменьшении величины и сдвиге угла. Зарядка обкладок позволяет току, проходящему через конденсатор, опережать напряжение на 90.
Компенсация реактивной мощности
С помощью электрических сетей осуществляется передача электроэнергии на значительные расстояния.
В большинстве случаев она используется для питания электродвигателей, имеющих высокое индуктивное сопротивление и большое количество резистивных элементов. К потребителям поступает полная мощность, которая делится на активную и реактивную. В первом случае с помощью активной мощности совершается полезная работа, а во втором – происходит нагрев трансформаторных обмоток и электродвигателей.
Под действием реактивной составляющей, возникающей на индуктивных сопротивлениях, существенно понижается качество электроэнергии. Противостоять ее вредному воздействию помогает комплекс мероприятий по компенсации с использованием конденсаторных батарей. За счет емкостного сопротивления удается понизить косинус угла φ.
Компенсирующие устройства применяются на подстанциях, от которых электричество поступает к проблемным потребителям. Этот способ дает положительные результаты не только в промышленности, но и на бытовых объектах, снижая нагрузку на оборудование.
Первый шаг к пониманию.» src=»https://www.youtube.com/embed/DkbWbygA-Y4?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Активные и индуктивные сопротивления линии
Активное сопротивление проводов и кабелей из цветных металлов определяется по одной из следующих формул:
где r — расчетное удельное сопротивление провода или жилы кабеля, ом⋅мм2/м;
g — расчетная удельная проводимость провода или жилы кабеля, м/ом⋅мм2;
F — номинальное сечение провода или кабеля, мм2.
Значения удельного сопротивления и удельной проводимости для медных проводов и кабелей:
для алюминиевых проводов и кабелей
| Таблица 5-1 Активные сопротивления проводов и кабелей, ом/км | |||
|---|---|---|---|
| Сечение провода, мм кв. | Медные провода и кабели | Алюминиевые провода и кабели | Сталеалюминиевые провода |
| 1 | 18,9 | — | — |
1. 5 | 12,6 | — | — |
| 2,5 | 7,55 | 12,6 | — |
| 4 | 4,65 | 7,90 | — |
| 6 | 3,06 | 5,26 | — |
| 10 | 1,84 | 3,16 | 3,12 |
| 16 | 1,20 | 1,98 | 2,06 |
| 25 | 0,74 | 1,28 | 1,38 |
| 35 | 0,54 | 0,92 | 0,85 |
| 50 | 0,39 | 0,64 | 0,65 |
| 70 | 0,28 | 0,46 | 0,46 |
| 95 | 0,20 | 0,34 | 0,33 |
| 120 | 0,158 | 0,27 | 0,27 |
| 150 | 0,123 | 0,21 | 0,21 |
| 185 | 0,103 | 0,17 | 0,17 |
| 240 | 0,078 | 0,132 | 0,132 |
| 300 | 0,062 | 0,106 | 0,107 |
| 400 | 0,047 | 0,08 | 0,08 |
Индуктивное сопротивление трехфазной линии с проводами из цветных металлов при частоте переменного тока 50 Гц определяется по формуле
где d — внешний диаметр провода, мм;
D — среднее геометрическое расстояние между проводами линии, вычисляемое по формуле
где D — расстояния между проводами у каждой пары проводов трехфазной линии, мм.
Активные сопротивления 1 км провода или жилы кабеля приведены в табл. 5-1, индуктивные сопротивления 1 км линии — в табл. 5-2 и 5-4.
Для стальных проводов активное и внутреннее индуктивное сопротивления зависят от протекающего по проводу переменного тока. Общее индуктивное сопротивление воздушной линии, выполненной стальными проводами, определяется как сумма внешнего х’ и внутреннего х» индуктивных сопротивлений:
х=х’+х», ом/км (5-5)
| Таблица 5-2 Индуктивные сопротивления воздушных лм/км | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Среднее геометрическое расстояние между проводами, мм | Сечение проводов, мм2 | ||||||||||
| 6 | 10 | 16 | 25 | 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | |
| Медные провода | |||||||||||
| 400 | 0,371 | 0,355 | 0,333 | 0,319 | 0,308 | 0,297 | 0,283 | 0,274 | — | — | — |
| 600 | 0,397 | 0,381 | 0,358 | 0,345 | 0,336 | 0,325 | 0,309 | 0,300 | 0,292 | 0,287 | 0,280 |
| 800 | 0,413 | 0,399 | 0,377 | 0,363 | 0,352 | 0,341 | 0,327 | 0,318 | 0,310 | 0,305 | 0,298 |
| 1000 | 0,429 | 0,413 | 0,391 | 0,377 | 0,366 | 0,355 | 0,341 | 0,332 | 0,324 | 0,319 | 0,313 |
| 1250 | 0,443 | 0,427 | 0,405 | 0,391 | 0,380 | 0,369 | 0,355 | 0,346 | 0,338 | 0,333 | 0,327 |
| 1500 | — | 0,438 | 0,416 | 0,402 | 0,391 | 0,380 | 0,366 | 0,357 | 0,349 | 0,344 | 0,338 |
| 2000 | — | 0,457 | 0,435 | 0,421 | 0,410 | 0,398 | 0,385 | 0,376 | 0,368 | 0,363 | 0,357 |
| 2500 | — | — | 0,449 | 0,435 | 0,424 | 0,413 | 0,399 | 0,390 | 0,382 | 0,377 | 0,371 |
| 3000 | — | — | 0,460 | 0,445 | 0,435 | 0,423 | 0,410 | 0,401 | 0,393 | 0,388 | 0,382 |
| Алюминиевые провода | |||||||||||
| 600 | — | — | 0,358 | 0,345 | 0,336 | 0,325 | 0,315 | 0,303 | 0,297 | 0,288 | 0,279 |
| 800 | — | — | 0,377 | 0,363 | 0,352 | 0,341 | 0,331 | 0,319 | 0,313 | 0,305 | 0,298 |
| 1000 | — | — | 0,391 | 0,377 | 0,366 | 0,355 | 0,345 | 0,334 | 0,327 | 0,319 | 0,311 |
| 1250 | — | — | 0,405 | 0,391 | 0,380 | 0,369 | 0,359 | 0,347 | 0,341 | 0,333 | 0,328 |
| 1500 | — | — | — | 0,402 | 0,391 | 0,380 | 0,370 | 0,358 | 0,352 | 0,344 | 0,339 |
| 2000 | — | — | — | 0,421 | 0. 410 | 0,398 | 0,388 | 0,377 | 0,371 | 0,363 | 0,355 |
| Сталеалюминиевые провода | |||||||||||
| 2000 | — | — | — | — | 0,403 | 0,392 | 0,382 | 0,371 | 0,365 | 0,358 | — |
| 2500 | — | — | — | — | 0,417 | 0,405 | 0,396 | 0,385 | 0,379 | 0,272 | — |
| 3000 | — | — | — | — | 0,429 | 0,413 | 0,403 | 0,397 | 0,391 | 0,384 | 0,377 |
| Таблица 5-4 Индуктивные сопротивления трехжильных кабелей и изолированных проводов, проложенных на роликах и изоляторах, ом/км | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Сечение, мм кв. | Трехжильные кабели с медными жилами | Изолированные провода | ||||
| до 1 кв | 3 кв | 6 кв | 10 кв | на роликах | на изоляторах | |
| 1,5 | — | — | — | 0,28 | 0,32 | |
| 2,5 | — | — | — | — | 0,26 | 0,30 |
| 4 | 0,095 | 0,111 | — | — | 0,25 | 0,29 |
| 6 | 0,090 | 0,104 | — | — | 0,23 | 0,28 |
| 10 | 0,073 | 0,0825 | 0,11 | 0,122 | 0,22 | 0,26 |
| 16 | 0,0675 | 0,0757 | 0,102 | 0,113 | 0,22 | 0,24 |
| 25 | 0,0662 | 0,0714 | 0,091 | 0,099 | 0,20 | 0,24 |
| 35 | 0,0637 | 0,0688 | 0,087 | 0,095 | 0,19 | 0,24 |
| 50 | 0,0625 | 0,0670 | 0,083 | 0,09 | 0,19 | 0,23 |
| 70 | 0,0612 | 0,0650 | 0,08 | 0,086 | 0,19 | 0,23 |
| 95 | 0,0602 | 0,0636 | 0,078 | 0,083 | 0,18 | 0,23 |
| 120 | 0,0602 | 0,0626 | 0,076 | 0,081 | 0,18 | 0,22 |
| 150 | 0,0596 | 0,0610 | 0,074 | 0,079 | — | — |
| 185 | 0,0596 | 0,0605 | 0,073 | 0,077 | — | — |
| 240 | 0,0587 | 0,0595 | 0,071 | 0,075 | — | — |
| Таблица 5-6 Активные (омические) и индуктивные сопротивления шин прямоугольного сечения из алюминия и меди | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Размеры шин, мм | Активное (омическое) сопротивление при температуре шины +30° С, ом/км | Индуктивное сопротивление при расстоянии между центрами шин 250 мм, ом/км | |||
| Алюминиевые шины | Медные шины | ||||
| при постоянном токе | при переменном токе | при постоянном токе | при переменном токе | ||
| 25X3 | 0,410 | 0,413 | 0,248 | 0,263 | 0,253 |
| 30X4 | 0,256 | 0,269 | 0,156 | 0,175 | 0,240 |
| 40X4 | 0,192 | 0,211 | 0,117 | 0,138 | 0,224 |
| 40X5 | 0,154 | 0,173 | 0,0935 | 0,112 | 0,222 |
| 50X5 | 0,123 | 0,140 | 0,0749 | 0,0913 | 0,210 |
| 50X6 | 0,102 | 0,119 | 0,0624 | 0,0780 | 0,208 |
| 60X6 | 0,0855 | 0,102 | 0,0520 | 0,0671 | 0,198 |
| 80X6 | 0,0640 | 0,0772 | 0,0390 | 0,0507 | 0,182 |
| 100X6 | 0,0510 | 0,0635 | 0,0312 | 0,0411 | 0,169 |
| 60X8 | 0,0640 | 0,0772 | 0,0390 | 0,0507 | 0,196 |
| 80X8 | 0,0481 | 0,0595 | 0,0293 | 0,0395 | 0,179 |
| 100X8 | 0,0385 | 0,0488 | 0,0234 | 0,0321 | 0,168 |
| 120X8 | 0,0320 | 0,0410 | 0,0195 | 0,0271 | 0,156 |
| 80X10 | 0,0385 | 0,0495 | 0,0234 | 0,0323 | 0,179 |
| 100X10 | 0,0308 | 0,0398 | 0,0187 | 0,0260 | 0,165 |
| 120X10 | 0,0255 | 0,0331 | 0,0156 | 0,0218 | 0,156 |
Все страницы раздела на websor
3 направления управления сопротивлением
Возможно, в вашем браузере отключен JavaScript.
Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.
Переключить навигацию
Поиск
Изучение уровней управления изменениями
Последние публикации Физические лица Проекты и инициативы Предприятие Архивы
Prosci определяет управление изменениями как применение структурированного процесса и набора инструментов для управления изменениями, касающимися людей, для достижения желаемого результата. Но как часто мы видим, что управление изменениями и управление сопротивлением используются как синонимы? Если ваш ответ «довольно часто», вы не одиноки. Реальность такова, что сопротивление возникает при любых усилиях, в ходе которых люди должны изменить то, как они выполняют свою работу. Несмотря на то, что управление изменениями включает в себя множество инструментов, стратегий и методов управления изменениями, связанными с людьми, одним из основных инструментов трехэтапного процесса Prosci является разработка планов управления изменениями, включая план управления сопротивлением.
Что такое управление сопротивлением?
Не существует единого рецепта идеального управления сопротивлением. На самом деле управление сопротивлением во многом зависит от времени и обстоятельств. Вы только начинаете проект и уже слышите ворчание? Вы приближаетесь к запуску, но столкнулись с блокировкой в конвейере из-за сопротивляющегося супервизора? Независимо от того, на каком этапе процесса изменений вы находитесь, вы можете предпринять шаги, чтобы смягчить негативные последствия для успеха изменений.
Вот три способа справиться с сопротивлением:
1. Предотвращение сопротивления
Предотвращение начинается с применения структурированного процесса и набора инструментов для управления изменениями, касающимися людей, для достижения бизнес-результатов. Другими словами, применение эффективного управления изменениями в первую очередь:
- Привлечение спонсоров к общению, созданию коалиций и активному участию в изменениях
- Разработайте четкие и индивидуальные планы коммуникации, ориентированные на определенную аудиторию
- Предоставьте менеджерам возможность стать отличными сторонниками и лидерами изменений
- Обеспечить, чтобы все пострадавшие группы прошли соответствующее обучение в нужное время
- Предусмотреть полную интеграцию плана управления изменениями с планом проекта
Эти основные аспекты управления организационными изменениями представляют собой действия, предпринимаемые для поддержки сотрудников в процессе изменений.
Когда мы применяем структурированный подход к управлению изменениями, как описано выше, мы отвечаем на постоянные вопросы сотрудников, такие как: Почему происходят эти изменения? Что это значит для меня? Почему я должен попасть на борт? Когда у сотрудников есть ответы на эти вопросы, они с меньшей вероятностью будут сопротивляться, когда придет время внести изменения.
Хотя это не единственная цель, применение эффективного управления изменениями в значительной степени связано с предотвращением сопротивления.
2. Упреждающее управление резистентностью
Упреждающее управление резистентностью направлено на предполагаемые или выявленные источники резистентности. Прежде чем вы начнете реализовывать свои планы управления изменениями, необходимо выполнить несколько ключевых действий, включая необходимые оценки, чтобы адаптировать ваши планы к вашим изменениям и организации. В рамках построения этой стратегии вы определите ожидаемые точки сопротивления.
Вот несколько распространенных сценариев, в которых вы можете предвидеть сопротивление:
- Подразделение или группа в вашей организации, у которых есть история неудачных изменений, скорее всего, скептически отнесутся к новой инициативе.
- Группа старших сотрудников, приближающихся к пенсии, будет сопротивляться любой инициативе по изменению, которая даже незначительно повлияет на пенсионные планы.
- Люди, которые сильно заинтересованы в текущем состоянии и могут быть вытеснены вашими изменениями, скорее всего, будут сопротивляться этим изменениям.
- Группа, выступавшая за решение А, с большей вероятностью будет сопротивляться изменению решения Б.
- Возможно, самые важные из всех изменений, увольнения или перераспределения персонала, безусловно, вызовут сопротивление.
Упреждающее управление сопротивлением заключается в том, чтобы действовать на основе предвидения. Вместо того, чтобы ждать постфактум проекта, встройте управление сопротивлением в планы управления изменениями или решите проблему заранее. Нет причин ждать, пока сопротивление поднимет голову, прежде чем действовать. Предвидеть это. Просмотрите историю изменений в организации, определите группы с высоким риском или сильно затронутые группы и соответствующим образом спланируйте заранее.
3. Управление реактивным сопротивлением
Сопротивление – это естественная реакция на изменения. Вы можете применять превосходное управление изменениями и предвидеть потенциальные проблемы, но при этом рассчитывать на сопротивление в процессе изменений. Управление реактивным сопротивлением означает знание того, как вы будете реагировать, когда возникнет сопротивление.
- Первым шагом является определение основной причины сопротивления. Такие инструменты, как модель Prosci ADKAR или упражнение «Пять почему», могут помочь вам определить или узнать больше об основной причине сопротивления сотрудника или группы.
- Как только вы определите первопричину, вы сможете предпринять определенные шаги в случае сопротивления. Они включают в себя ряд действий, выполняемых разными игроками, от простого слушания и устранения барьеров до сосредоточения внимания на «что», а не на «как», и предложения четкого выбора и последствий. Вы также можете занять более жесткую позицию, продемонстрировав преимущества перемен ясным и ощутимым образом, обратив в свою веру самых сильных несогласных или, в крайнем случае, устранив сильно сопротивляющегося человека.
- Третьим компонентом реактивного управления сопротивлением является активация и расширение прав и возможностей соответствующих менеджеров сопротивления. Хотя специалисты по управлению изменениями должны быть проводниками усилий по управлению изменениями, они редко занимают должности, связанные с сотрудниками. Наиболее эффективными менеджерами по сопротивлению являются люди, наиболее близкие к пострадавшим сотрудникам — их руководители и начальники. Важно отметить, что управление сопротивлением — это роль, с которой борются менеджеры и руководители, поэтому для лидеров изменений очень важно дать им возможность помочь справиться с сопротивлением вместе со своими сотрудниками.
Смягчение последствий сопротивления
Сопротивление не возникает в вакууме — вы должны поддерживать как личный, так и организационный контекст. Никогда не недооценивайте силу текущего состояния и удобство сотрудников при нем. Переход от текущего состояния к будущему приводит к стрессу и беспокойству для всех, кого это затрагивает.
Хорошая новость заключается в том, что у вас есть возможность контролировать продолжительность, стоимость и серьезность сопротивления, а также его влияние на изменения.
Тим Кризи — директор по инновациям Prosci и признанный во всем мире лидер в области управления изменениями. Его работа формирует основу крупнейшего в отрасли свода знаний об управлении изменениями, связанными с людьми, для достижения организационных результатов.
Оставайтесь со мной в Twitter, LinkedIn
Вам также может понравиться
Подпишитесь здесь
Активная мощность, реактивная мощность и коэффициент мощности
1,0 Введение
Многие практикующие инженеры-электрики, некоторые даже из коммунальных служб, не имеют четкого понимания концепций активной и реактивной мощностей, а также опережающих и отстающих коэффициентов мощности в линиях электроснабжения. У многих действительно есть неявное знание о них, достаточное при любых нормальных обстоятельствах.
В данной заметке сделана попытка вывести эти понятия из основных положений закона Ома и мощности I 2 R. Это также приведет к лучшему пониманию вопросов качества электроэнергии, поставляемой потребителям.
2.0 Основы
Мощность в электрической цепи обычно понимается как произведение I 2 R сопротивления и тока в квадрате. По закону Ома это также выражается как VI или V 2 /R, где I, V и R являются обычными представлениями тока, напряжения и сопротивления. Приведенные выше выражения остаются в основном верными, пока мы рассматриваем цепи постоянного тока (DC). Когда вы рассматриваете переменные токи, входное напряжение чередуется между положительным и отрицательным напряжением в виде синусоиды (обычно) с частотой 50 или 60 циклов в секунду. В этой динамической ситуации большое значение приобретают два других основных элемента схемы, а именно индуктивность (L) и емкость (C). Вместе они называются реактивным сопротивлением (X) и вместе с сопротивлением (R) сильно влияют на протекание тока в цепи.
Когда напряжение подается на цепь с реактивным сопротивлением (X), требуется некоторое время, чтобы ток установился в установившееся состояние из-за наведенного напряжения на индуктивности и из-за зарядки емкости. Даже в случае входного напряжения переменного тока результирующий переменный ток достигает установившегося состояния, но из-за эффектов индуцированного напряжения и заряда емкости происходит смещение между формами тока и напряжения. Это смещение известно как фазовый угол между переменным напряжением и током. Возвращаясь к нашему обсуждению электрической энергии, V*I по-прежнему является мощностью, но в данном случае это мощность переменного тока. Сначала рассмотрим цепь переменного тока только с резистивной нагрузкой. Как прежде я 2 R — мощность, потребляемая в цепи. Поскольку ток переменный, мощность также будет «переменной». Таким образом, средняя мощность в цепи будет равна R, умноженному на среднее значение I 2 за цикл переменного тока. Это среднее значение I 2 за цикл известно как среднеквадратичное значение.
Квадратный корень этого тока известен как среднеквадратичное значение или I RMS . Точно так же мы можем определить V RMS для формы волны напряжения. Не вдаваясь в математические строгости, мощность в цепи переменного тока с резистивной нагрузкой можно выразить как:
Мощность, P = I СКЗ 2 .R = В СКЗ 2 /R = В СКЗ * I СКЗ .
Для чистой синусоидальной формы среднеквадратичное значение = пиковое значение/√2
3,0 Комплексная мощность
Теперь рассмотрим цепь переменного тока с сопротивлением (R) и реактивным сопротивлением (X). Чтобы представить сопротивление и реактивное сопротивление вместе, у нас есть термин, известный как импеданс (Z). Как обсуждалось ранее, мощность может быть выражена как I 2 Z или V 2 /Z. Для анализа цепи переменного тока все эти параметры выражаются в виде векторов или комплексных чисел, как показано ниже:
Напряжение В= В e jo = V + j0 —- (Ссылка)
Ток C = I e – j Ø = Ia – jIr
Полное сопротивление Z = Z e j Ø = R + jX
Суммарная мощность = V* C * = V * I e j 2
[где Ø = арктангенс (X/R)]
Полная мощность, упомянутая в приведенном выше выражении, обычно называется полной мощностью, S, выраженной в вольт-амперах (ВА).
В Z, если реактивное сопротивление X равно нулю, тогда Ir будет равно нулю, поэтому Ir известен как реактивный ток. Точно так же, если R равно нулю, Ia будет равно нулю, поэтому он известен как резистивный ток или, более широко известен как активный ток.
Теперь мы имеем, сверху,
S = V*(I cos Ø + j I sin Ø) = P + jQ = V*Ia + jV*Ir
Этот угол Ø сразу распознается как фазовый сдвиг между формы сигналов напряжения и тока, вызванные наличием реактивного сопротивления X в цепи. В тот момент, когда «V» достигает своего пикового значения синусоиды от, «I» будет отставать и будет иметь значение только I cosØ. Активная мощность, P, является фактической активной мощностью в цепи, тогда как Q является мнимой мощностью, генерируемой ЭДС индуктивности в индуктивности (и зарядной ЭДС в емкости) как реакция на (синусоидально) изменяющееся приложенное напряжение. Следовательно, Q называется реактивной мощностью, выраженной в единицах вольт-ампер-реактивной (ВАР).
Теперь мы готовы записать полные выражения для мощности в цепи переменного тока с сопротивлением и реактивным сопротивлением в виде,
Величина полной мощности |S| = V RMS .
I СКЗ (ВА)
Активная мощность P = В СКЗ . I RMS cos Ø, (Ватт)
Реактивная мощность Q = V RMS . I RMS sin Ø (VAR)
Термин «cos Ø» известен как коэффициент мощности.
4.0 Эффекты частоты и искажения
Другим важным фактором является то, что значение реактивного сопротивления X зависит от частоты. Индуктивное сопротивление X L увеличивается прямо пропорционально частоте, тогда как емкостное сопротивление X C уменьшается обратно пропорционально частоте. В современных энергосистемах есть потребители, нагрузки которых включают в себя помимо L и C гораздо больше динамических элементов в виде выпрямителей, нелинейных нагрузок и импульсных источников питания электронных схем и т. д. Эти нагрузки имеют тенденцию искажать формы волн тока и напряжения. от чистой синусоиды. Для анализа таких цепей считается, что формы тока и напряжения имеют несколько составляющих гармоник, наложенных на основную синусоиду 50 или 60 Гц.
Расчет мощности становится еще более сложным, если эти гармоники значительно выше. Даже в цепях постоянного тока так называемые пульсации создают аналогичные негативные последствия для расчетов мощности.
5.0 Трехфазное питание
До сих пор мы ограничивались нашими обсуждениями однофазных цепей переменного тока. Теперь давайте перейдем к 3-Ph AC.
С этого момента V и I означают только среднеквадратичные значения, если не указано иное.
Тривиально мы можем написать для трехфазного переменного тока
P = 3 (V I) cosØ
Однако мы должны уточнить, что и V, и I являются пофазными значениями. В нормальной ситуации напряжение между фазами (известное как линейное напряжение) более важно, чем напряжение каждой фазы (фазовые напряжения). В трехфазной системе
V = V(line) = √3 * V(Phase), и, следовательно,
P = √3 (VI) cosØ и Q = √3 (VI) sinØ
6,0 Фаза отставания и опережения Угол
Ø уже распознается как угловое смещение между синусоидами напряжения и тока цепи.
Это смещение является результатом наличия индуктивности и/или емкости в цепи. Наведенное напряжение на индуктивности заставляет ток отставать от напряжения на фазовый угол Ø, тогда как задержка в зарядке емкости заставляет ток опережать напряжение на фазовый угол Ø. Соответственно фазовый угол Ø будет (+) положительным или (-) отрицательным. Активная мощность P остается положительной в любом случае, тогда как реактивная мощность Q меняет знак в зависимости от индуктивности или емкости в цепи. Можно заметить, что запаздывающая реактивная мощность Q отображается как положительная в предыдущих выражениях для комплексной мощности. Отставание Q считается равным потребление отстающей реактивной мощности. Ведущая реактивная мощность отрицательна и иногда рассматривается как поколение отстающей реактивной мощности.
7,0 Активная и реактивная мощность.
Активная мощность – это реальная мощность, полученная в результате фактической выполненной работы.
Реактивная мощность является необходимой помехой. Индуктивная нагрузка требует более высокого тока для той же мощности, поэтому источник питания также должен обеспечивать этот повышенный ток. Поскольку этот увеличенный ток не приводит к какой-либо реальной работе, он называется реактивным током Ir. Ток I в цепи разделяется на две составляющие: одна составляющая Ia находится в фазе с напряжением, а другая составляющая Ir с фазовым углом 90 градусов отстает от напряжения. Эта отстающая реактивная мощность должна быть компенсирована источником путем «генерирования» этой реактивной мощности. Это выполняется динамически с помощью следующего процесса: при неизменной активной мощности (скажем), если реактивная нагрузка увеличивается, это приводит к (а) потребности в более высоком токе, (б) что постоянно падает напряжение, (в) напряжение Регулятор на стороне генератора определяет это, (d) напряжение на клеммах генератора поднимается автоматически или вручную (по существу, для той же выходной мощности), (e) угол сдвига фаз между напряжением и током увеличивается, что приводит к более высокой выработке реактивной мощности в соответствии с требованиями система.
Но генераторы в системе имеют ограничения мощности по выработке реактивной мощности и общей выработке вольт-ампер. В конечном итоге это может привести к снижение напряжения по всей системе, когда потребность системы в реактивной мощности превышает общую реактивную мощность генераторов в системе. Генерация реактивной мощности относительно бесплатна. Но генерировать то же самое на стороне генератора, а затем передавать его на сторону нагрузки, где это требуется, обходится энергетической компании с точки зрения более высоких потерь при передаче . Следовательно, компенсация реактивной мощности более эффективно выполняется на стороне нагрузки с помощью батарей шунтирующих конденсаторов. Мы знаем, что конденсаторы действуют как опережающие реактивные нагрузки. Но в данном контексте мы используем их как запаздывающий реактивный источник. В целом по коммунальной энергосистеме – точно так же, как мы уравновешиваем потребность в активной мощности с выработкой активной мощности, используя частоту в качестве нашего индекса, потребность в реактивной мощности уравновешивается выработкой реактивной мощности с использованием системного напряжения в качестве индекса .
В этом процессе, помимо генераторов, шунтирующие конденсаторы также вносят свой вклад в качестве отстающих реактивных источников. Для управления напряжением/реактивной мощностью энергосистем коммунальные службы также используют устройство, известное как синхронные конденсаторы, которые в общих чертах описываются как генераторы переменного тока без первичного двигателя, которые могут генерировать только реактивную мощность, как опережающую, так и отстающую.
8.0 Направление потока активной и реактивной мощности
Несмотря на то, что переменный ток течет попеременно в обоих направлениях, направление переменного тока всегда оказывается положительным в направлении потока мощности. При расчете баланса мощности в любом узле энергосистемы, по соглашению, принятому большинством коммунальных предприятий, исходящая мощность из узла принимается положительной, а входящая мощность — отрицательной. Подробное обсуждение направлений потока активной и реактивной мощности см.
по ссылке ниже
Направление потока активной и реактивной мощности
Ссылка также включает рисунок, показывающий квадрантный принцип коэффициента мощности.
9.0 Контроль коэффициента мощности
Коэффициент мощности уже был определен ранее как косинус фазового угла между формами волн напряжения и тока в электрической цепи переменного тока. Это важный параметр, влияющий на качество электроснабжения, а также на производительность энергосистемы. Отсюда коэффициент мощности требует, чтобы контролировался во всех важных узлах энергосистемы, а также во всех точках массового энергоснабжения. Но что такое коэффициент мощности? Это всего лишь мера реактивной мощности, необходимой для различных типов подключенных нагрузок. В трехфазной системе энергоснабжения переменного тока коэффициент мощности является довольно неоднозначным измерением по следующим причинам: — угол сдвига фаз между формами тока и напряжения, скорее всего, будет значительно различаться между тремя фазами — формы сигналов тока и напряжения могут не сохраняться строго синусоидальным из-за наличия гармоник, влияющих на фазовый угол и коэффициент мощности.
Чтобы решить некоторые из этих неоднозначностей в коэффициенте мощности, как он определен (иногда называемый коэффициент мощности смещения ), другой термин, истинный коэффициент мощности определяется как отношение полной активной мощности к полной полной мощности. Штрафы за коммунальные услуги и другие решения по улучшению работы энергосистемы основаны на этом истинном коэффициенте мощности .
Кроме того, есть проблемы с онлайн-мониторингом коэффициента мощности. Коэффициент мощности варьируется в диапазоне от 0 до 1. Само по себе значение не говорит о том, отстает он или опережает. Некоторые утилиты используют диапазон от «-1 до 0 до +1» для изменения коэффициента мощности от отстающего до опережающего коэффициента мощности! В этом представлении средний диапазон, скажем, от -0,5 до +0,5, является неприемлемым диапазоном. Концы этого диапазона, -1 и +1, по существу совпадают, представляя единичный коэффициент мощности без отставания по фазе или опережения.
Такое представление коэффициента мощности в виде измерения кажется нелепым. (даже пределы для условий LOLO, LO, HI и HIHI не могут быть определены для этого параметра).
Некоторые производители счетчиков энергии используют диапазон от 0 до 100 и до 200 для pf; От 0 до 100 представляют «отстающие pf от 0 до 1», а от 100 до 200 представляют «опережающие pf от 1 до 0». Многим инженерам коммунальных служб такое использование не нравится. Автор этой заметки решил эту проблему в индийской утилите, определив два коэффициента мощности, а именно: «Опережающий коэффициент мощности», изменяющийся от 0 до 1, и «Запаздывающий коэффициент мощности», изменяющийся от 0 до 1. Оба были получены в виде расчетных точек на основе фактического измерения пф.
Кроме того, pf — параметр, который нелегко измерить и который сильно колеблется. По всем вышеперечисленным причинам автор этой заметки считает, что pf не может служить хорошим параметром для мониторинга, и мы можем подумать о других способах мониторинга потребности в реактивной мощности в системе.
Возможно, tan Ø вместо cos Ø будет лучше выполнять эту функцию. Tan Ø варьируется от -(бесконечность) до 0 и +(бесконечность) , поскольку Ø изменяется от -9от 0 до 0 до +90. Он дает отношение реактивной мощности к активной мощности и, следовательно, может называться «реактивным коэффициентом». Штрафы за коммунальные услуги и другие решения по улучшению работы энергосистемы могут быть основаны на этом реактивном коэффициенте . Этот реактивный фактор легко контролировать . Это только предложение для дальнейшего рассмотрения операторами энергосистем и экспертами.
10.0 Заключение
В приведенном выше примечании была предпринята попытка разрешить некоторые неясности, с которыми сталкиваются многие практикующие коммунальные и промышленные инженеры-электрики при понимании концепций реактивной мощности и коэффициента мощности. Также объясняется влияние высоких реактивных требований на коммунальную систему и необходимость штрафовать потребителей с низким коэффициентом мощности.
Буду рад получить предложения и замечания.
Нравится:
Нравится Загрузка…
Теги: Электричество
Эта запись была опубликована 19 февраля 2010 г. в 11:11 и находится в рубрике «Электроэнергетика, инженерия». Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через ленту RSS 2.0. Вы можете оставить отзыв или вернуться со своего сайта.
Что такое чисто резистивная цепь и каковы ее характеристики?| Блог о расширенном проектировании печатных плат
Задолго до того, как Борг произнес одну из моих любимых фраз: «Сопротивление бесполезно», я понял, какое влияние сопротивление оказывает на все аспекты нашей жизни. Более того, даже самые ранние мои детские воспоминания содержат учения из библейской школы, в которых особое внимание уделялось сопротивлению искушению.
Более того, одним из лучших примеров важности сопротивления и его последствий является существование группы формул, называемых законом Ома.
Я уверен, что вы знаете, что закон Ома представляет собой набор уравнений, которые можно использовать для расчета взаимосвязи между током, сопротивлением и напряжением в электрической цепи. Так что да, сопротивление влияет на все аспекты нашей жизни, от религии до области электроники.
Кроме того, применительно к электрической цепи свойство или характеристика сопротивления может также определять цепь в целом. Кроме того, тип электрической цепи, о которой я говорю, называется чисто резистивной цепью.
Что такое чистые резистивные цепи?
Чисто резистивная цепь — это цепь, индуктивность которой настолько мала, что при типичной частоте ее реактивное сопротивление незначительно по сравнению с ее сопротивлением. Кроме того, в чисто резистивной цепи все используемое напряжение расходуется на преодоление омического сопротивления самой цепи. Кроме того, чисто резистивная цепь называется безиндуктивной.
Более того, в чисто резистивной цепи фазовый угол между током и напряжением равен нулю.
Кроме того, если бы мы должны были выразить мгновенный ток и мгновенное приложенное напряжение типичной чисто резистивной цепи, это указывало бы, что подаваемое напряжение и ток действительно находятся в фазе друг с другом.
Кроме того, если мы рассмотрим графическое представление той же цепи, мы увидим из ее кривой мощности, что ни одна часть цикла мощности не становится отрицательной в любое время. Поэтому в чисто резистивной цепи мощность никогда не равна нулю. Причем это связано с тем, что мгновенные значения тока и напряжения всегда бывают отрицательными или положительными. Кроме того, частота цикла мощности чисто резистивной цепи вдвое больше, чем частота волн тока и напряжения.
Соотношение между током и напряжением показывает, с каким сопротивлением работают ваши цепи.
Чисто резистивная цепь переменного тока
Цепь, содержащая только чистое сопротивление (Ом) в цепи переменного тока, называется чисто резистивной цепью переменного тока.
С технической точки зрения эта схема не содержит ни емкости, ни индуктивности. Переменное напряжение и ток синхронно перемещаются вперед в дополнение к обратному в любом направлении цепи. Следовательно, переменное напряжение и ток имеют форму синусоидальной волны и поэтому называются синусоидальной формой волны.
В этих цепях резисторы рассеивают мощность, а фазы тока и напряжения остаются неизменными. Ток и напряжение достигают своего максимального значения одновременно. Стоит отметить, что резистор является пассивным компонентом, он не производит и не потребляет электроэнергию. Итак, какое влияние оказывает резистор на мощность в чисто резистивной цепи? Он преобразует доступную энергию в тепло.
Я уверен, вы знаете, что в цепи переменного тока отношение тока к напряжению зависит от фазового угла, разности фаз и частоты питания. Кроме того, значение сопротивления резистора останется постоянным независимо от частоты питания.
Более подробно о чисто резистивной цепи
Изучая мощность в чисто резистивной цепи, мы можем увидеть по приведенным ниже сигналам (красный, синий и розовый) общие характеристики типичной цепи.
Из аналитического представления видно, что напряжение и ток находятся в фазе друг с другом. Вы также можете заметить, что значения напряжения и тока одновременно достигают своего максимума. И вы можете убедиться, что кривая мощности постоянно положительна для всех значений, относящихся к напряжению и току.
Сигналы являются полезным представлением любого ожидаемого выхода или входа для схемы.
Я уверен, вы помните, что в цепи питания постоянного тока (DC) побочный продукт тока и напряжения все еще называется мощностью. Хотя это то же самое в цепи переменного тока, разница здесь в том, что в цепи переменного тока мы принимаем во внимание мгновенные значения тока и напряжения. Следовательно, мгновенную мощность, которую мы находим в чисто резистивной цепи, мы представляем следующим уравнением.
Мгновенная мощность, P = VI
Коэффициент мощности чисто резистивных цепей
Во-первых, что подразумевается под фразой «коэффициент мощности»? Что ж, в электротехнике мы определяем коэффициент мощности (PF или cosφ) как отношение между мощностью, которую вы можете использовать в электрической цепи (действительная мощность, P), и мощностью, вычисленной путем умножения напряжения и тока в цепи ( кажущаяся мощность, S).
Кроме того, мы определяем PF как имеющий диапазон от нуля до единицы.
В цепи постоянного тока результат V x I дает нам мощность (P) в ваттах (Вт), потребляемую цепью. Однако в цепи переменного тока это будет отклоняться. Потому что в цепи переменного тока результат V x I дает нам полную мощность (S), а не реальную мощность (P), поскольку ток и напряжение не совпадают по фазе.
Далее мы можем определить коэффициент мощности в цепи переменного тока следующим образом:
Определить коэффициент мощности как косинус фазового угла между током и напряжением
Определить PF или cos φ как сопротивление (R) ÷ импеданс (Z)
PF или cos φ также определяется как: активная мощность (P) ÷ полная мощность (S)
Следовательно, поскольку напряжение и ток совпадают по фазе для чисто резистивной цепи, ее коэффициент мощности равен 1.
В чисто индуктивных или чисто емкостных цепях ток на 90° не совпадает по фазе с напряжением цепи; таким образом, cos φ = 90o. Следовательно, PF этих цепей равен нулю. PF цепи серии RLC находится между нулем и единицей.
Чисто резистивная цепь имеет уникальные характеристики, отличающиеся от характеристик других типов цепей. Однако без этих типов схем такие устройства, как лампы накаливания, были бы невозможны.
Работа с любыми сопротивлениями цепей и источниками питания становится проще благодаря набору инструментов для проектирования и анализа от Cadence. Помимо множества возможностей моделирования и анализа, OrCAD PCB Designer представляет собой непревзойденный вариант компоновки для интеграции любых результатов проектирования в ваш рабочий процесс.
Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов. Вы также можете посетить наш канал YouTube и посмотреть видеоролики о проектировании и компоновке печатных плат, а также ознакомиться с новинками нашего набора инструментов для проектирования и анализа.
