Для чего нужна реактивная мощность. Реактивная мощность в электросетях: теория и практика компенсации

Что такое реактивная мощность в электрических сетях. Как она возникает и почему ее необходимо компенсировать. Какие существуют способы компенсации реактивной мощности. Как рассчитать необходимую компенсацию.

Что такое реактивная мощность в электросетях

Реактивная мощность — это часть полной мощности в электрической сети переменного тока, которая не совершает полезной работы, но необходима для создания электромагнитных полей в электрооборудовании. Она характеризует колебания энергии электромагнитного поля в цепи.

В отличие от активной мощности, реактивная мощность не преобразуется в другие виды энергии, а лишь перетекает между источником и потребителем. При этом она создает дополнительную нагрузку на сеть, увеличивая потери энергии.

Причины возникновения реактивной мощности

Основными причинами появления реактивной мощности в электросетях являются:

• Работа асинхронных электродвигателей
• Трансформаторы
• Индукционные печи
• Люминесцентные лампы
• Сварочное оборудование
• Преобразователи частоты

Все эти устройства имеют в своем составе индуктивные элементы, которые и создают сдвиг фаз между током и напряжением, приводящий к возникновению реактивной составляющей мощности.

Негативные последствия наличия реактивной мощности

Присутствие значительной реактивной мощности в электросети приводит к ряду негативных последствий:

• Увеличение потерь электроэнергии в сетях
• Снижение пропускной способности линий электропередачи
• Падение напряжения в сети
• Перегрузка генераторов, трансформаторов и распределительных устройств
• Увеличение платы за электроэнергию

Поэтому важной задачей является компенсация реактивной мощности и приближение коэффициента мощности к единице.

Способы компенсации реактивной мощности

Для снижения уровня реактивной мощности в сети применяются следующие основные способы компенсации:

1. Конденсаторные установки

Самый распространенный метод компенсации — подключение к сети конденсаторных батарей. Они создают емкостную реактивную мощность, которая компенсирует индуктивную составляющую.

2. Синхронные компенсаторы

Специальные синхронные электрические машины, работающие в режиме перевозбуждения и генерирующие в сеть реактивную мощность.

3. Статические тиристорные компенсаторы

Устройства на основе силовой электроники, позволяющие плавно и быстро регулировать величину компенсирующей мощности.

4. Активные фильтры

Компенсируют высшие гармоники тока, также являющиеся источником реактивной мощности.

Расчет необходимой компенсации реактивной мощности

Для определения требуемой мощности компенсирующих устройств необходимо:

1. Измерить фактический коэффициент мощности cos φ
2. Определить желаемый коэффициент мощности (обычно 0.95-0.98)
3. Рассчитать мощность компенсирующего устройства по формуле:

Q_ку = P * (tg φ₁ — tg φ₂)

где P — активная мощность нагрузки, tg φ₁ и tg φ₂ — коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Экономический эффект от компенсации реактивной мощности

Внедрение компенсирующих устройств позволяет получить следующие преимущества:

• Снижение потерь электроэнергии на 10-20%
• Увеличение пропускной способности сетей на 20-30%
• Улучшение качества электроэнергии
• Снижение платы за потребленную электроэнергию
• Уменьшение нагрузки на силовое оборудование

Срок окупаемости установок компенсации реактивной мощности обычно составляет от 6 месяцев до 2 лет.

Нормативные требования по компенсации реактивной мощности

Согласно действующим нормативам, для большинства потребителей устанавливаются следующие требования по компенсации реактивной мощности:

• Коэффициент мощности в точке присоединения должен быть не ниже 0.95
• Потребление реактивной мощности в часы больших нагрузок энергосистемы не должно превышать 50% от потребления активной мощности
• В ночные часы допускается выдача реактивной мощности в сеть

При невыполнении этих требований на потребителя могут налагаться штрафные санкции.

Выводы

Компенсация реактивной мощности является важной задачей для повышения эффективности работы электрических сетей. Грамотный выбор и внедрение компенсирующих устройств позволяет значительно снизить потери электроэнергии, улучшить ее качество и получить существенный экономический эффект.

Компенсация реактивной мощности на непромышленных объектах

Анонс: Непромышленные объекты в распределительных сетях. Компенсация реактивной мощности на непромышленных объектах. Компенсация реактивной мощности потребителей инфраструктуры городов и ПГТ.

Непромышленные объекты — жилая застройка, общественные здания, сети наружного освещения, коммунальные предприятия и службы инженерно-технического обеспечения, объекты транспортного обслуживания в городах, в том числе мелкопромышленные потребители, строительные площадки, подключаемые к городским распределительным сетям. К непромышленным объектам также относят производственные предприятия и населенные пункты сельской местности включая уличное освещение, потребителей СНТ, коттеджных поселков и лагерей, пансионатов, которые имеют общую систему электропитания с сельскохозяйственными и СНТ помещениями или единые защитные проводники/соединенные сторонние токопроводящие части.

Компенсация реактивной мощности на непромышленных объектах.

В части непромышленных объектов — потребителей городских сетей с ‎02.04.2017 введены СП 256.1325800.2016, причем СП 31-110-2003 по проектированию электроустановок жилых и общественных зданий продолжают действовать в нормах и положениях, не противоречащих новым строительным правилам. Одновременно с СП 256.1325800.2016 и СП 31-110-2003 правила расчета нагрузки, коэффициента мощности регламентируют Инструкции по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94 с изменениями и дополнениями раздела 2 (утв. Приказом Минтопэнерго РФ от 29.06.1999 N 213).

В РД 34.20.185-94, СП 31-110-2003, а с 2017 и в СП 256.1325800.2016 регламентированы нормативы для определения расчетных электрических нагрузок квартир, зданий, коттеджей, домиков СНТ, микрорайонов жилой застройки, общественных зданий и других элементов городской распределительной сети – удельная мощность, коэффициенты мощности и реактивной мощности, поправочные коэффициенты спроса, одновременности и несовпадения использования оборудования, режима работы в зимний и летний период.

Вместе с тем, СП 31-110-2003 в пп. 6.33 6.34, а СП 256.1325800.2016 в пп. 7.31, 7.32 определяют, что компенсация реактивной мощности не нужна для жилой застройки и общественных зданий, а также для местных/центральных тепловых пунктов, насосных станций, котельных и иных потребителей обслуживания жилых и общественных зданий в микрорайонах, если на каждом рабочем вводе суммарная расчетная нагрузка не превышает 250 кВт. По факту такие рекомендации СП являются техническим нонсенсом, ведь:

• согласно пп. 7.1.12 для приемников питающих линий зданий жилой застройки расчетные коэффициенты мощности квартир с электроплитами и кондиционерами 0.93, без электроплит с кондиционерами 0.92, хозяйственных насосов, вентиляционных установок 0.8, лифтов 0.65;
• согласно 7.2.18 расчетные коэффициенты мощности силовых сетей общественных зданий предприятий общепита 0.95-0.98, продовольственных и промтоварных магазинов 0.85, яслей и школ 0.9 – 0.98, фабрик-химчисток 0.75, учебно-производственных мастерских 0.
  6, гостиниц 0.85, IT центов 0.65, освещения с люминесцентными лампами 0.92, лампами ДРЛ и ДРИ с некомпенсированными ПРА 0.3-0.5, газосветных рекламных установок 0.35-0.4 и т.д.;
• при коэффициенте мощности 0.9 коэффициент реактивной мощности 0.49, объем потребляемой реактивной мощности почти 50% активной, а реактивная составляющая занимает 45% полной мощности, что делает не просто рациональным, но и критически необходимым выбор способа повышения и устройства компенсации реактивной мощности.

Справка: Поскольку tg(φ) = Q/P, то активная мощность P = Q/tg(φ). Тогда классическое уравнение полной мощности можно записать S² = P²+Q² = (Q/tg(φ))²+Q² = Q²/tg²(φ)+Q² = (Q²+Q²*tg²(φ))/tg²(φ) = Q²*(1+tg²(φ))/tg²(φ). Отсюда находим реактивную мощность Q² = S²*tg²(φ)/(1+tg²(φ)) и Q = S*tg(φ)/√(1+tg²(φ)). Тогда для tg(φ) = 0.5 реактивная мощность Q = 0.5*S/1.12 = 0.45*S, т.е. составляет 45% от потребляемой полной мощности.

Таблица. Реальные соответствия коэффициентов мощности и реактивной мощности, реактивная мощность в процентах от активной при разных коэффициентах cos(φ) и tg(φ).

Коэффициент мощности	1	0,99	0,97	0,95	0,94	0,92	0,9	0,87	0,85	0,8	0,7	0,5	0,316
Коэффициент Реактивной мощности	0	0,14	0,25	0,33	0,36	0,43	0,484	0,55	0,6	0,75	1,02	1,73	3,016
Реактивная мощность в % от активной	0	14	25	33	36	43	48,4	55	60	75	102	173	301,6

Компенсация реактивной мощности потребителей инфраструктуры городов и ПГТ.

Помимо специфического подхода к целесообразности и необходимости компенсации реактивной мощности в жилой застройке и общественных зданиях, ни РД 34.20.185-94 или СП 31-110-2003, ни СП 256.1325800.2016 с изменениями N 1, N 2, введенными в действие с 27.

06.2018 и 20.03.2019 соответственно, а также изменением N 3 (вводится в действие с 26.10.2019) не определяют норм и требований к проектированию и расчету нагрузок силовых линий метрополитенов, а также систем электроснабжения троллейбусов и трамваев, в том числе тяговых подстанций, обеспечивающих работу троллейбусов, депо, заводов, мастерских по ремонту и т.д., хотя:

• электроснабжение трамваев, как транспорта постоянного тока по сути является системой переменных напряжения и тока, причем резко несинусоидальный характер изменения тяговых значений напряжения и тока определяет очень низкие значения и очень высокие значения соответственно коэффициента мощности и коэффициента реактивной мощности.
  
  Это оказывает крайне негативное влияние на питающую сеть, тяговую подстанцию и, соответственно, распределительную сеть электросетевой компании, а значит мероприятия по компенсации реактивной мощности в системах электроснабжения троллейбусов и трамваев являются обязательными;
• в СП 32-105-2004 по проектированию метрополитенов, на который ссылаются СП 120. 13330.2012 (акт. редакция СНиП 32-02-2003), определены рекомендуемые расчетные значения коэффициента одновременности Кор и коэффициента мощности электромеханических, осветительных установок и средств связи, присоединяемых соответственно к РУ1 и РУ2 подстанций ТПП и ПП.

В то же время СП 32-105-2004 регламентируют, что tg(φ) в формуле определения реактивной мощности соответствует значению cos(φ) для рассчитываемой нагрузки, однако de facto даже при значении коэффициента мощности 0.95 коэффициент tg(φ) = 0.25 и объем потребляемой реактивной мощности составляет не менее 25% от активной (см. таблицу выше).

Таблица. Коэффициент одновременности Кор и коэффициент мощности потребителей энергии метрополитенов для расчетов нагрузки согласно СП 32-105-2004.

Потребитель	Коэффициент одновременности Кор	Коэффициент мощности cos(φ)
Эскалаторы при работе на подъем		0. 82
Эскалаторы при работе на спуск		0.2
Тоннельная вентиляция	0.8	0.9
Местная вентиляция	0.4	0.8
Нагревательные приборы	0.5	1.0
Насосные установки	0.12 – 0.5	0.9
Рабочее и аварийное освещение	Суммарно по паспортным значениям отдельных осветительных установок
Другие	0.3	0.8

Таким образом, с учетом даже расчетных значений коэффициентов мощности в нормативно-правовых актах компенсация реактивной мощности на непромышленных объектах сегодня является не просто финансово и технически целесообразной, а критически необходимой, однако:

• выбор способа повышения коэффициента мощности должен быть профессиональным и осуществляться профильной компанией;
• любые мероприятия по компенсации реактивной мощности необходимо проводить только после энергоаудита объекта (или сегмента сети), что позволит определить реальные коэффициенты мощности оборудования и подобрать оптимальную установку.

Что такое реактивная мощность простыми словами

Реактивная мощность – это такая физическая величина, которая характеризует нагрузки, появляющиеся в электроустановках из-за колебания энергии электромагнитного поля в электроцепи с синусоидальным переменным током.

Содержание:

• Что такое реактивной мощности?
• В чем разница между активной и реактивной мощности?
• Чем опасна реактивная мощность?
• Для чего используется реактивная мощность?

Для чего нужна реактивная мощность

Реактивная мощность представляет собой часть полной мощности, которая не производит работы, но необходима для создания электромагнитных полей в сердечниках магнитопроводов. Ее величина определяется конструктивными особенностями двигателей (оборудования), их режимами работы и характеризуется коэффициентом мощности – PF.

Что такое реактивная мощность зачем и как ее компенсировать

Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии.

Откуда берется реактивная энергия

Реактивная электроэнергия — это часть полной поступаемой мощности, которая не расходуется на полезную работу. В электроцепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока реактивная составляющая возникает только в том случае, когда присутствует индуктивная или емкостная нагрузка.

Что является источником реактивной мощности

Источниками реактивной мощности в системах электроснабжения промышленных предприятий являются: электрические сети энергоснабжающей организации; синхронные генераторы, устанавливаемые на электростанциях для выработки активной мощности. Эти генераторы способны также вырабатывать и реактивную мощность.

Что характеризует реактивная мощность

Реактивная мощность характеризует энергию, совершающую колебания между источником и реактивным (индуктивным и/или емкостным) участком цепи без ее преобразования . Измеряется вольт-амперами реактивными (вар или международное: var).

Что такое реактивной мощности

Реактивная мощность (Q)

Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q). Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств.

Что понимают под реактивной мощностью

Реактивная мощность

Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.

Как возникает реактивная мощность

Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности, потребляемой нагрузкой, составляющей, которая формирует электромагнитные поля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей.

Что такое активная и реактивная

Пример работы активной энергии: ток, проходя через элемент сопротивления, часть энергии преобразует в нагрев. Эта совершённая работа тока и является активной. Реактивная электроэнергия – это энергия, возвращаемая обратно источнику тока.

Что такое активная и реактивная нагрузка

В отличие от активных нагрузок (которая выделяется в виде тепла, света, механической энергии и т. п. в нагрузке — то есть покидает электрическую цепь) реактивная всегда возвращается к источнику и лишь нагружает его, а преобразование электроэнергии происходит и в тепло, и в электромагнитные поля.

Что понимают под мощностью

Мощность — это скалярная физическая величина, которая характеризует мгновенную скорость передачи энергии от системы к системе или скорость преобразования, изменения, потребления энергии.

В чем разница между активной и реактивной мощности

Фактически, активная мощность определяет скорость полезного потребления энергии. Реактивная мощность — мощность определяемая электромагнитными полями, образующимися в процессе работы приборов. Реактивная мощность, как правило, является «вредной» или «паразитной». Реактивная мощность определяется характером нагрузки.

Чем отличается активная и реактивная

Активная — это нагревание резисторов. Реактивная — колебание тока и напряжения в ёмкостях и индуктивностях. Как правило, потребители (нагревательные приборы, лампы накаливания и т. д.)

Какая мощность больше активная или реактивная

Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.

Чему равна реактивная мощность

Мощность, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на синус угла сдвига фаз между ними (sin φ ).

Как посчитать полную мощность зная активную и реактивную

Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S. Также рассчитать полную мощность можно путем перемножения напряжения и силы тока соответственно.

Как рассчитать активную и реактивную мощность

ОпределениеP=S*cosФ

Буквой P – обозначена активная мощность, Q – реактивная, S – полная.

Чем опасна реактивная мощность

Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках; увеличивается падение напряжения в сетях.

Как борются с реактивной мощностью

Самый экологичный и эффективный способ борьбы с реактивной мощностью – это использование устройств компенсации реактивной мощности (УКРМ). Они могут представлять собой автоматические конденсаторные установки, которые уравновешивают реактивную нагрузку, сводя ее к минимуму.

Что дает реактивную мощность

Реактивная мощность – это такая физическая величина, которая характеризует нагрузки, появляющиеся в электроустановках из-за колебания энергии электромагнитного поля в электроцепи с синусоидальным переменным током.

Чем грозит Перекомпенсация реактивной мощности

перекомпенсация реактивной мощности однозначно хуже недокомпенсации, поскольку повышение сетевого напряжения опасно рисками коротких замыканий, выхода из строя электроприборов, оборудования, возникновения пожара.

Зачем регулировать реактивную мощность

Регулирование реактивной мощности позволяет повысить перегрузочную способность этих устройств, поддерживать постоянство напряжения в сети, снизить ее перетоки по линиям и тем самым обеспечить устойчивую и экономичную работу энергосистемы.

Нужно ли платить за реактивную мощность

Оплата реактивной мощности Законодательство в области электроэнергетики предусматривает довольно внушительный набор упоминаний о необходимости оплаты потребителю в адрес сетевой организации реактивной мощности, однако, фактически, такая оплата в настоящее время не осуществляется.

Для чего используется реактивная мощность

Реактивная мощность представляет собой часть полной мощности, которая не производит работы, но необходима для создания электромагнитных полей в сердечниках магнитопроводов. Ее величина определяется конструктивными особенностями двигателей (оборудования), их режимами работы и характеризуется коэффициентом мощности – PF.

Где необходима компенсация реактивной мощности

Применение установок компенсации реактивной мощности необходимо на предприятиях, использующих: Асинхронные двигатели ( cosφ ~ 0.7) Асинхронные двигатели, при неполной загрузке ( cosφ ~ 0.5) Выпрямительные электролизные установки ( cosφ ~ 0.6)

Для чего нужна активная мощность

Активная мощность — это полезная часть мощности, та часть, которая определяет прямое преобразования электрической энергии в другие необходимые виды энергии.

Что вырабатывает реактивную мощность

Реактивная мощность вырабатывается генераторами электрических станций (синхронными двигателями станций в режиме перевозбуждения), а также компенсирующими устройствами (например, батареями конденсаторов).

Что характеризует активная мощность

Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную-только ту которая не вернется в источник). Активная мощность характеризует необратимый (безвозвратный) расход энергии тока.

Для чего измеряют мощность

В ваттах и, следовательно, киловаттах измеряется мощность, то есть количество энергии, потребляемое прибором за единицу времени. Ватт-час и киловатт-час являются единицами измерения энергии, то есть ими определяется не характеристика прибора, а количество работы, выполненной этим прибором.

Плата за реактивную мощность по вашему энергоконтракту

Что такое плата за реактивную мощность?

Все поставщики и, в конечном счете, потребители должны платить за реактивную мощность, которые применяются операторами распределительных сетей и передаются конечному потребителю в соответствующих случаях. Заранее узнать, будет ли взиматься плата за реактивную мощность, невозможно, так как это зависит от того, как сайт использует электроэнергию. Быстрый просмотр исторических счетов является хорошим показателем того, стоит ли вам беспокоиться об этих сборах или нет. При этом считается нормальным, когда платежи за реактивную мощность включаются в счет клиента, когда это уместно, вас не выделяют, если вы видите эти платежи в своих счетах.

В каждом конкретном случае каждый клиент должен оценить, достаточно ли высока плата за реактивную мощность, чтобы оправдать затраты времени и денег на инвестиции в оборудование или изменение рабочих процедур для минимизации платы за реактивную мощность в будущем. Свяжитесь с Direct Power для получения дополнительной информации.

Более подробно:

Реактивная мощность представляет собой разницу между подаваемой электроэнергией и электроэнергией, преобразованной в полезную мощность (то есть ту, которую вы можете использовать). Если объект имеет высокую реактивную мощность, т. е. если большое количество энергии тратится впустую, для обеспечения того же выходного сигнала требуется больший ток. Это создает дополнительную нагрузку на распределительную сеть, потенциально увеличивая затраты для оператора распределительной сети. Эта плата является вкладом в покрытие расходов, указанных в ваших счетах.

Для поощрения клиентов к повышению коэффициента мощности все операторы распределительных сетей (DNO) будут взимать плату за реактивную мощность, если средний коэффициент мощности клиента за месяц выставления счета ниже определенного уровня (обычно ниже 0,95). Плата за реактивную мощность в сочетании с согласованной платой за мощность поставки направлена ​​на то, чтобы побудить клиента улучшить свой коэффициент мощности и снизить текущий спрос на своем объекте.

• Следует понимать, что различное оборудование по-разному влияет на электроснабжение объекта. Мы можем разделить оборудование, используемое на объектах, на три категории следующим образом;
• Индуктивные нагрузки — это нагрузки, которые должны создавать электромагнитное поле для работы и, как считается, вызывают отставание коэффициента мощности (ток отстает от напряжения).
• Резистивные нагрузки – это нагрузки, не влияющие на коэффициент мощности на объекте (коэффициент мощности, равный единице). Примерами этого оборудования являются вольфрамовые лампочки, электрические нагревательные элементы и т. д.
• Емкостные нагрузки – эти нагрузки вызывают опережающий коэффициент мощности (напряжение опережающих токов). Эти нагрузки противоположны индуктивным нагрузкам.

Как скорректировать отстающие коэффициенты мощности:

• Отстающий коэффициент мощности на объекте обычно корректируется установкой оборудования для коррекции коэффициента мощности. Это оборудование содержит конденсаторы, которые создают эффект, противоположный индуктивной нагрузке, и уменьшают эффект запаздывания (ток отстает от напряжения), вызванный индуктивной нагрузкой на объекте.
• Если требуемое оборудование коррекции не имеет очень малых электрических размеров, оборудование коррекции коэффициента мощности будет автоматическим. Это означает, что по мере увеличения индуктивной нагрузки на объекте подключается больше конденсаторов, а по мере уменьшения индуктивной нагрузки конденсаторы отключаются от сети.
• Компании, занимающиеся коррекцией коэффициента мощности, обычно предлагают клиентам бесплатный опрос и расценки. Обычно обследование объекта включает в себя проверку текущего коэффициента мощности на объекте, какое оборудование используется на объекте и определение наилучшего способа корректировки коэффициента мощности.
• Если средний коэффициент мощности скорректирован до уровня выше порога зарядки (обычно выше 0,95), зарядка реактивной мощностью прекратится.
• Повышение среднего коэффициента мощности уменьшит максимальное потребление кВА.
• Снижение спроса позволит высвободить электроэнергию на объекте.
• Кабели, распределительные устройства, трансформаторы и оборудование клиентов будут нести меньший ток.

Типичные примеры вещей, которые могут вызвать отставание питания:

• переменный ток. асинхронные двигатели
• Индукционный нагрев
• Трансформаторы
• Разрядное освещение высокой интенсивности (HID)

Поэтому, в зависимости от того, сколько вы тратите на реактивные заряды, целесообразно обсудить вышеизложенное с электриком вашего объекта и Direct Power. Надеюсь, электрик может посоветовать недорогие изменения, которые вы можете сделать, чтобы улучшить коэффициент мощности и, следовательно, уменьшить вероятность заряда реактивной мощности.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить дружескую консультацию по зарядке реактивной мощности на вашем объекте.

Мощность в цепи переменного тока – активная мощность, реактивная мощность, полная мощность

В электрических и электронных схемах мощность является одной из наиболее важных величин, используемых для анализа цепей для практических приложений. электрическая мощность определяется как скорость расширения или поглощения энергии в цепи во времени, т. е.

$$\mathrm{Power,P=\frac{Energy \;expanded\; или\; поглощается (𝑊)}{Время(𝑡)}}…..(1)$$

Эта статья предназначена для объяснения отношений мощности в цепях переменного тока . Где цепь переменного тока — это цепь, которая возбуждается от источника переменного напряжения.

Мгновенная мощность в цепи переменного тока

Значение электрической мощности в цепи переменного тока, измеренное в определенный момент времени, называется мгновенная мощность . Обычно обозначается строчной буквой $p$. В целом, мгновенная мощность в цепи переменного тока получается путем умножения мгновенного напряжения на мгновенный ток, т. е.

$$\mathrm{Мгновенная \;мощность, 𝑝 = \upsilon. i\;\;}….(2)$$

Рассмотрим любую цепь переменного тока, если мгновенные значения напряжения и тока в цепи заданы формулой

$$\mathrm{\upsilon=V_{m}\ sin\left({wt}\right)}….(3)$$

$$\mathrm{i=I_{m}\sin\left({wt-\phi}\right)}.. ..(4)$$

Где $\mathrm{\phi}$ — фазовый угол между напряжением и током в любой момент времени. Где $\mathrm{\phi}$ имеет отрицательное значение, когда ток отстает от напряжения, положительное значение, когда ток опережает напряжение, и ноль, когда ток и напряжение находятся в одной фазе.

Следовательно, по определению мгновенная мощность определяется выражением

$$\mathrm{p=vi=V_{m}\sin(wt).I_{m}\sin(wt-\phi)}$ $

$$\mathrm{\Rightarrow\; p=\frac{1}{2}\times2\times\; V_{m}I_{m}\sin wt \sin (wt-\phi)}$$

$$\mathrm{\Rightarrow\; p=\frac{V_{m}I_{m}}{2}[\cos\phi-\cos(2wt-\phi)]}$$

$$\mathrm{\следовательно\; p=\frac{V_{m}I_{m}}{2}\cos\phi-\frac{V_{m}I_{m}}{2}\cos(2wt-\phi)}. … ..(5)$$

Здесь второй член правой части уравнения (5) содержит удвоенный частотный член, а модуль среднего значения этого члена равен нулю, поскольку среднее значение синусоидальной величины по полному цикл нулевой. Таким образом, мгновенная мощность состоит только из первого члена уравнения (5), т. е.

$$\mathrm{P=\frac{1}{2}\;V_{m}I_{m}\cos\phi……(6)}$$

Этот термин равен средняя мощность в цепи переменного тока. Кроме того, средняя мощность в цепи переменного тока может быть выражена через среднеквадратичные значения напряжения и тока как

$$\mathrm{P=\frac{V_{m}}{\sqrt{2}}\frac{I_ {m}}{\sqrt{2}}\cos\phi}$$

$$\mathrm{\следовательно \;P=VI\cos\phi…..(7)}$$

Где , $\mathrm{\cos\phi}$ известен как коэффициент мощности схемы.

В электрической цепи переменного тока различают следующие три вида электроэнергии −

• Активная мощность
• Реактивная мощность
• Полная мощность

Активная мощность

Активная мощность – это количество полной электроэнергии в электрической цепи переменного тока, которая фактически потребляется или используется. Его также называют истинной мощности или реальной мощности . Активная мощность измеряется в ваттах (Вт). Более крупными единицами активной мощности являются киловатт (кВт), мегаватт (МВт), гигаватт (ГВт) и так далее.

Технически, когда в электрической цепи переменного тока угол сдвига фаз становится равным нулю, т.е. коэффициент мощности становится равным единице, то мощность, потребляемая в цепи, называется 9{\circ}}$$

$$\mathrm{\следовательно, Active\;Power,P=VI}$$

На практике активная мощность используется для определения номинальных характеристик электрических нагрузок, таких как двигатели, лампочки, утюги, и т.д.

Реактивная мощность

Реактивная мощность — это количество общей электрической мощности, которая остается неиспользованной в электрической цепи переменного тока и течет туда и обратно в электрической системе от нагрузки к источнику и наоборот . Обозначается буквой Q и измеряется в Вольт-ампер реактивный (ВАР) .

Реактивная мощность в цепи переменного тока также может быть определена как произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока на синус фазового угла, т. е.

$$\mathrm{Q=VI\sin\phi}$$

Реактивная мощность также известна как мощность ватт или квадратурная мощность . Для индуктивной нагрузки потребляемая реактивная мощность равна отстающей реактивной мощности , а потребляемая конденсатором — опережающей реактивной мощности . Следовательно, есть два элемента цепи переменного тока, а именно индуктор и конденсатор, которые отвечают за поток реактивной мощности в цепи.

Реактивная мощность отвечает за работу всех электромагнитных машин, таких как двигатели, генераторы и т. д., поскольку она создает в этих машинах необходимое магнитное возбуждение.

Полная мощность

Полная мощность, производимая источником переменного тока, равна полной мощности . Он измеряется как произведение среднеквадратичных значений напряжения и тока.