Как посчитать активную мощность: Активная, реактивная и полная мощность в цепи переменного тока

Перевести кВА и кВт: онлайн-калькулятор определения мощности ДГУ

При покупке дизельной электростанции первое, с чем сталкивается потребитель, – это выбор мощности ДГУ. В характеристиках производители всегда указывают две единицы измерения мощности.

Выбирая генератор или стабилизатор напряжения необходимо отличать полную потребляемую мощность (кВА) от активной мощности (кВт), которая затрачивается на совершение полезной работы.

Онлайн калькулятор перевода кВА в кВт:

 

кВА

кВт

 

 

---

Мощность — физическая величина, равная отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Мощность бывает полная, реактивная и активная:

• S – полная мощность измеряется в кВА (килоВольтАмперах)

Характеризует полную электрическую мощность переменного тока. Для получения полной мощности значения реактивной и активной мощностей суммируются. При этом соотношение полной и активной мощностей у разных потребителей электроэнергии может отличаться. Таким образом, для определения совокупной мощности потребителей следует суммировать их полные, а не активные мощности.

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

• Q – реактивная мощность измеряется в кВар (килоВарах)

Реактивная мощность, потребляемая в электрических сетях, вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения).

• Р – активная мощность измеряется в кВт (килоВаттах)

Это физическая и техническая величина, характеризующая полезную электрическую мощность. При произвольной нагрузке в цепи переменного тока действует активная составляющая тока.

Эта часть полной мощности, которая определяется коэффициентом мощности и является полезной (используемой).

Единый коэффициент мощности обозначается Сos φ.

Это коэффициент мощности, который показывает соотношение (потерь) кВт к кВА при подключении индуктивных нагрузок.

Распространенные  коэффициенты мощности и их расшифровка(cos φ):

• 1 – наилучшее значение

• 0,95 – отличный показатель

• 0,90 – удовлетворительные значение

• 0,80 – средний наиболее распространенный показатель

• 0,70 – плохой показатель

• 0,60 – очень низкое значение

 

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

Говоря языком потребителя: кВт – нетто (полезная мощность), а кВа брутто (полная мощность).

1 кВт = 1.25 кВА

1 кВА = 0.8 кВт

Цены на дизельные электростанции:

---

Как перевести мощность кВА в кВт?

Чтобы быстро перевести кВА в кВт нужно из кВА вычесть 20% и получится кВт с небольшой погрешностью, которой можно пренебречь. Или воспользоваться формулой для перевода кВА в кВт:

P=S * Сos f

Где P-активная мощность (кВт), S-полная мощность (кВА), Сos f- коэффициент мощности.

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

Как перевести мощность кВт в кВА?

 

Для перевода кВт в кВА применима формула:

S=P/ Сos f

Где S-полная мощность (кВА), P-активная мощность (кВт), Сos f- коэффициент мощности.

Например, чтобы мощность 1000 кВт перевести в кВА, следует 1000 кВт / 0,8= 1250кВА. 

• Комплекс ДГУ 3600 кВт (3 шт.

  по 1200 кВт) для ЦОДа крупнейшей в России компании межоператорского обмена интернет-трафиком ММТС-9

  Февраль 2019 года

  В феврале 2019 года компания «Техэкспо» обеспечила резервным электроснабжением АО «Московская междугородная телефонная станция №9» (АО «ММТС-9»). Это крупнейшая точка межоператорского обмена (пиринг) интернет-трафика в России. Здание АО «ММТС-9» оснащено системами бесперебойного электропитания, клим…

• Автономный генерирующий центр (АГЦ) из трех ДГУ общей мощностью 3600 кВт для складского комплекса Wildberries

  Февраль 2020 года

  ООО «Техэкспо» изготовило цельносварной контейнер размерами 8х9х3 м для трех ДГУ Perkins 1200 кВт, а также провело строительно-монтажные работы с прокладкой кабельной трассы

• Немецкая ДГУ MTU единичной мощностью 2547 кВт в контейнере для газовой компании «НОВАТЭК»

  Май 2019 года

  В мае 2019 года компания «Техэкспо» поставила дизельную электростанцию ТЭ. 2500С-Т 400-ЗРН мощностью 2500 кВт для «Делового центра Юг» в г. Новый Уренгой Ямало-Ненецкого АО. Дизель-генераторная установка контейнерного исполнения выполнена на базе двигателя MTU 20V4000G84F (Германия) и генератора …

• Дизельная электростанция мощностью 1 МВт напряжением 6,3 кВ для филиала АО «Гознак» в Санкт-Петербурге

  Декабрь 2019 года

  В декабре 2019 года мы завершили создание системы аварийного энергоснабжения на основе дизельной электростанции мощностью 1 МВт напряжением 6,3 кВ для филиала АО «Гознак» — Санкт-Петербургской бумажной фабрики. ДГУ позволяет поддерживать системы жизнеобеспечения фабрики и работу станков при отсу. ..

Как посчитать реактивную мощность зная активную

Термоваккумная обработка увеличивает срок службы конденсатора, исключая возможность внутренней коррозии элементов. Чистая комната, с контролем влажности и температуры воздуха, высокопроизводительное швейцарское оборудование. Мы готовы к выпуску до 20 шт. Там, где на других завода работают люди, у нас автоматизированные станки. Быстрее, качественнее, надежней.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Активная и реактивная электроэнергия
• Активная и реактивная мощность.
  За что платим и работа
• Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности
• Что такое активная, реактивная и полная мощность
• Полная мощность цепи переменного тока.
• Электрическая мощность
• Главное меню

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Урок 363. Мощность в цепи переменного тока

Активная и реактивная электроэнергия

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Мегапосты: Криминальный квест HR-истории Путешествия гика. Войти Регистрация. О природе реактивной энергии Электроника для начинающих 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. 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.

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.

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. Как можно заметить из этой простой аналогии, мы просто туда-сюда переливаем жидкость или ток в электроцепях.

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. Источник бесперебойного питания на источнике бесперебойной подачи информации Читайте на Хабре. Читают сейчас. Поделиться публикацией.

Похожие публикации. PHP-программист для проекта. RPS Можно удаленно. Медиабайер для онлайн-сервисов. Instapromo Studio Можно удаленно. Директор по маркетингу для продвижения SMM курса. Требуется Android dev. LeadIT Киев Можно удаленно. Все вакансии. А еще количество выделенного тепла равно произведению тока и сопротивления резистора Вообще, не просто произведению тока, а квадрата тока.

И не равно, а пропорционально, так как в количестве теплоты надо еще и время учитывать, иначе это мощность получается. Плохая аналогия с кредитом. Когда люди могут брать деньги на некоторое время и беспроцентно возвращать, уж поверьте они обогащаются :. Написано же, что реактивные токи вызывают вполне себе активные потери. Scratch 21 июля в 0. Давайте про радиантную еще, а то до сих пор такие холивары можно встретить….

Alexeyslav 22 июля в 0. Если на бесконечном сопротивлении будет иметься хоть какой-то ток, то да… бесконечное количество тепла….

Muzzy0 22 июля в 0. Бесконечное сопротивление — это разомкнутая цепь. Теория нам говорит, что источники электрической энергии бывают источниками тока большое внутреннее сопротивление и источниками напряжения малое внутреннее сопротивление.

Для источника напряжения недопустимо короткое замыкание, а для источника тока — разрыв цепи. Конкретный пример как раз, в тему статьи, про реактивную энергию : Как уже написал автор, причиной самого факта существования реактивной энергии является способность некоторых электрических нагрузок накапливать и, затем, отдавать электроэнергию. В момент отдачи накопленной энергии обратно ёмкость конденсатор является источником напряжения, а индуктивность катушка — источником тока.

Поэтому, разорвать цепь ёмкости на практике проблем не представляет, а цепь индуктивности — представляет. Именно потому, что сопротивление разрыва превышает сопротивление остальной цепи и, следовательно, на нём выделяется вся энергия, отдаваемая индуктивностью. На практике это наблюдается в виде электрической дуги и обгоревших контактов :.

Ocelot 22 июля в 0. Остался еще один миф о халявной электроэнергии: про потребление на высоких гармониках короткими импульсами , которые, якобы, счетчик тоже не видит. В общем случае — неверно.

Почитайте побольше про принцип действия асинхронной машины. В двух словах, асинхронная машина потребляет реактивную энергию всегда, даже в генераторном режиме. Эта реактивная энергия идёт на возбуждение асинхронной машины.

Кроме того, в статье не раскрыта тема источников емкостная нагрузка и потребителей индуктивная нагрузка реактивной энергии. И ещё один, сугубо практический, момент. Может я чего недопонимаю, но асинхронная машина имеет свойства индуктивности, вследствии чего, при нарастании магнитного поля будет потребляться мощность, но ведь при его неизбежном уменьшении эта мощность будет возвращаться в сеть, верно?

Касательно нештатного подключения счетчика — не совсем ясно что вы имеете в виду — если пустить фазу через шунт, а в качестве нуля использовать заземление, то не понятно при чем здесь реактивная мощность.

Если не сложно — дайте ссылку на материал. Любая машина синхронная, асинхронная, постоянного тока имеет свойства индуктивности — потому, что имеет обмотки. Асинхронная машина, в отличие от синхронной и постоянного тока, обмоток возбуждения не имеет. Суть обмоток возбуждения та же, что и постоянных магнитов по бокам моторчика от игрушек в моём детстве : Для создания магнитного потока асинхронная машина потребляет реактивную мощность.

Собственно, этим фактом вызвано скольжение и невозможность работы на синхронной скорости как в двигательном, так и в генераторном режиме. Короче, почитайте теорию : Её слишком много, чтобы тут переписывать, да и навру ещё : Давно это было, больше 10 лет назад изучал.

Нештатное подключение счётчика возможно, если у вас есть доступ ко всем трём фазам и клеммной коробке счётчика.

В счётчике есть обмотка тока и обмотка напряжения. По умолчанию, обмотка тока подключена последовательно с нагрузкой, обмотка напряжения — параллельно.

Далее, обычно фазы соединяются звездой. И нагрузка, и обмотка напряжения одним концом сидят на фазе, другим — на нуле. Это — фаза. Если на выводы обмотки напряжения подать не нашу фазу и ноль, а две оставшиеся фазы, мы получим линию линейное напряжение , которое на векторной диаграмме перпендикулярно фазному напряжению нашей нагрузки. Таким образом, наш счётчик перестаёт считать активную энергию и начинает считать реактивную — попутно умножая на корень из двух.

Собственно, по этому принципу и работают счётчики реактивной энергии :. Интересный вариант со счетчиком, спасибо, не знал : Касательно асинхронной машины, верно ли я понимаю принцип? В этот момент статор обладает только активным сопротивлением и потребляет чисто активную энергию, вызывающую его нагрев. Если грубо и на пальцах — то да. Собственно, единственная причина, почему обмотка статора не сгорает, когда к ней приложено напряжение — она преобразует энергию электрического тока в энергию электромагнитного поля, в магнитный поток.

Если преобразование по каким-то причинам нарушается заклиненный ротор, например , то обмотка сгорит очень быстро. Короче — практически, трансформатор трансформатор и асинхронный двигатель — почти родные братья. Только со вращающейся вторичной обмоткой. Там же диодный мост. Если диоды срабатывают достаточно быстро, то ток не может течь против напряжения.

Казалось бы, реактивной мощности взяться неоткуда. Может, все-таки коэффициент мощности? А ведь сдвиг фазы зависит именно от этого явления. Но в реальных блоках питания на входе имеются реактивные фильтры, их влияние и показывают приборы.

Активная и реактивная мощность. За что платим и работа

Под активной мощностью Р понимают среднее значение мгновенной мощности Если ток напряжение на участке цепи 3. Действительно, произведение Следовательно, Единица активной мощности — Под реактивной мощностью Q понимают произведение напряжения U на участке цепи на ток I по этому участку и на синус угла Ф между напряжением U и током Единица реактивной мощности — вольт-ампер реактивный Если то если то. Рассмотрим, что физически представляет собой реактивная мощность. С этой целью возьмем участок цепи с последовательно соединенными R, L и С.

Активная Р, реактивная Q и полная S мощности соответственно ассоциируются с активным к, реактивным х и полным z сопротивлениями. Из курса.

Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Мегапосты: Криминальный квест HR-истории Путешествия гика. Войти Регистрация. О природе реактивной энергии Электроника для начинающих 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. 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.

Что такое активная, реактивная и полная мощность

Полная мощность S образуется из двух составляющих:. Чаще всего дома мы используем индуктивную мощность, любой электрический прибор, где есть катушка, обмотки, является реактивной нагрузкой электродрель, миксер, холодильник. Энергия не рассеивается на реактивных элементах, она на них за один полупериод накапливается и отдается обратно в сеть. Хотя без реактивной составляющей была бы невозможна работа многих электрических приборов, ее присутствие вызывает появление ряда негативных факторов:. Конечно же между выше упомянутыми параметрами существуют зависимости.

Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность проходящая, потребляема характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока.

Полная мощность цепи переменного тока.

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.

Электрическая мощность

На рис. Ко входным зажимам цепи приложено синусоидальное напряжение. Графики токов и напряжений показаны на рис. На первой стадии анализа ток в емкости не учитываем считаем, что она отключена. Произведение мгновенных значений напряжения и и тока i в элементе цепи называют мгновенной мощностью этого элемента. Из рис. Это говорит о том, что энергия, потребляемая активным сопротивлением, преобразуется в другие виды энергии тепловую, механическую и др.

Удобно считать, что полная мощность в цепи переменного тока выражается Сама концепция активной и реактивной мощности актуальна для.

Главное меню

Содержание: Определение Смысл реактивной нагрузки Треугольник мощностей и косинус Фи Расчёты Ответы на популярные вопросы. Нагрузка электрической цепи определяет, какой ток через неё проходит. Если ток постоянный, то эквивалентом нагрузки в большинстве случаев можно определить резистор определённого сопротивления. Тогда мощность рассчитывают по одной из формул:.

Как заземляют неметаллические трубы? Для компенсации реактивной мощности в электрических сетях используют конденсаторные установки. Основным параметром конденсаторной установки является реактивная мощность конденсаторов необходимая компенсации. В этой статье я расскажу, как рассчитывается мощность конденсаторной установки, а также представлю вашему вниманию свою программу для расчета реактивной мощности конденсаторной установки.

Информация содержит все, необходимые для подбора компонентов и проведения инженерных расчетов, параметры, а также цоколевку корпусов, типовые схемы включения и рекомендации по использованию радиоэлементов. С одной стороны, работу тока можно легко посчитать, зная силу тока, напряжение и сопротивление нагрузки.

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. Единицей измерения в Международной системе единиц СИ является ватт русское обозначение: Вт , международное: W. Мгновенной мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи. Другими словами, при движении единичного заряда по участку электрической цепи он совершит работу, численно равную электрическому напряжению, действующему на участке цепи. Умножив работу на количество единичных зарядов, мы, таким образом, получаем работу, которую совершают эти заряды при движении от начала участка цепи до его конца.

Мощность в цепи переменного тока также есть переменной величиной. Среднее ее значение. В цепи, где есть реактивное сопротивление возьмем для примера индуктивное значение мгновенной мощности равно:.

Калькулятор мощности переменного тока • Электротехнические и радиотехнические калькуляторы • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Функциональность этого сайта будет ограничена, так как в Вашем браузере отключена поддержка JavaScript!

Random converter

Калькуляторы Электротехнические и радиотехнические калькуляторы Калькулятор мощности переменного тока Этот калькулятор определяет активную, реактивную, полную и комплексную мощность, потребляемую устройством, подключенным к источнику переменного тока, по известным напряжению, току и коэффициенту мощности или фазовому сдвигу, а также характеру нагрузки (емкостная или индуктивная). Для расчетов, связанных с трехфазными системами, пользуйтесь нашим Калькулятором мощности трехфазного тока. Пример: Рассчитать активную, реактивную, полную и комплексную мощность, потребляемую устройством, включенным в сеть переменного тока, если известно, что эффективные значения тока и напряжения Urms = 3 V, Irms = 2 A и коэффициент мощности PF = 0.5 или φ = –60° (емкостная нагрузка). Входные данные Действующее значение напряжения Urmsвольт (В)киловольт (кВ)мегавольт (МВ) Действующее значение тока Irmsампер (А)килоампер (кА) Нагрузка Коэффициент мощности PF Или Фазовый сдвиг φ ° Тип нагрузки ИндуктивнаяЕмкостная Поделиться Поделиться ссылкой на этот калькулятор, включая входные параметры Twitter Facebook Google+ VK Закрыть Выходные данные Пиковое значение напряжения Up В Пиковое значение тока Ip А Активная мощность P Вт Реактивная мощность Q Вар Полная мощность |S| ГВ·А Комплексная мощность S ГВ·А Для расчета всех четырех видов мощности введите действующие значения напряжения и тока, коэффициент мощности или фазовый сдвиг и тип нагрузки, и нажмите кнопку Рассчитать. Нажмите на ссылки ниже, чтобы посмотреть как работает калькулятор в различных режимах: Чисто резистивная нагрузки Чисто емкостная нагрузка Чисто индуктивная нагрузка Активно-емкостная нагрузка с коэффициентом мощности 0,6 Активно-индуктивная нагрузка с коэффициентом мощности 0,85 По этим трехфазным высоковольтным линиям электропередачи передается электроэнергия, выработанная на АЭС Пикеринг, расположенной на оз. Онтарио в 13 км от Торонто. Высокое напряжение используется для повышения эффективности передачи электроэнергии в результате уменьшения тепловых потерь в проводах. Определения и формулы Переменный ток Напряжение Мощность Активная и реактивная мощность Комплексная и полная мощность Коэффициент мощности Определения и формулы Этот калькулятор используется для расчета мощности переменного тока и все, о чем говорится ниже, относится к переменному току. Если вы хотите рассчитать мощность по постоянному току, воспользуйтесь нашим Калькулятором мощности постоянного тока. В описании этого калькулятора вы найдете информацию о фундаментальных понятиях электротехники: заряде, силе тока, напряжении и мощности, а также о единицах их измерения. Здесь мы рассмотрим расчет электрической мощности в однофазной сети переменного тока. В отличие от постоянного тока, который течет только в одном направлении, переменный ток периодически изменяет направление и амплитуду с течением времени. Следовательно, этот калькулятор, который считает мощность переменного тока, значительно сложнее калькулятора мощности постоянного тока. Вместо просто мощности постоянного тока в схемах постоянного тока, здесь мы будем говорить сразу о четырех видах мощности: активной мощности, P, реактивной мощности, Q, комплексной мощности, S, and полной мощности, |S|. Похоже, что четыре мощности вместо одной — слишком сложно? Ничего, мы попробуем разобраться. Переменный ток Установленный на столбе в жилой зоне в Канаде однофазный распределительный трансформатор, подающий потребителю ток напряжением 120 V. Переменный ток может быть не только синусоидальной формы, как в сетевых розетках. Он может иметь любую форму, в том числе и не периодическую. Примером такой сложной формы может быть звук гитарной струны, в которой одновременно возникают колебания нескольких собственных частот струны. В результате кажется, что одновременно слышен звук нескольких частот. Однако, в описании этого калькулятора мы будем говорить только о синусоидальных колебаниях. Для уменьшения тепловых потерь в проводах линий электропередачи, которые переносят энергию от электростанции потребителям, используется высокое напряжение до сотен киловольт. Это высокое напряжение преобразуется в более безопасное напряжение 110 или 220 В. Использовать высокое напряжение без понижения было бы очень неудобно и опасно. Исторически сложилось так, что частота электросетей в разных странах различная, причем чаще всего встречаются частоты 50 и 60 Гц. В морской, авиационной и космической технике используется частота 400 Гц, так как она позволяет уменьшить вес оборудования, такого как трансформаторы и электродвигатели, а также увеличить скорость работы электродвигателей. Однако такая высокая частота неудобна для передачи на большие расстояния, так как в результате значительно увеличивается импеданс линий электропередачи из-за их индуктивности. Подробнее об электрическом токе — в нашем Конвертере электрического тока. Напряжение Мгновенное напряжение u(t) представляется функций времени: где Up — пиковое значение напряжения (максимальная амплитуда) в вольтах, ω — угловая частота в радианах в секунду и f — частота в герцах. Для описания напряжения используется также величина размаха напряжения или двойная амплитуда (англ. peak-to-peak amplitude) Upp = 2Up. Здесь мы используем для обозначения напряжения нижний регистр u(t), чтобы показать, что это выражение для изменения мгновенного напряжения в зависимости от времени t. Величиной размаха напряжения удобно пользоваться, например, при оценке максимального пробивного напряжения изоляции и конденсаторов. В то же время, размахом напряжения пользоваться неудобно, если нужно оценить мощность переменного тока. В этом случае удобно использовать действующее (среднеквадратичное, англ. root mean square, RMS) значение напряжения, так как такое напряжение нагревает чисто резистивную нагрузку точно так же, как это делает постоянный ток с тем же напряжением. Например, если действующее значение напряжения 220 В приложено к идеальному резистору, на нем выделится столько же тепла, сколько выделилось бы если бы к нему было приложено постоянное напряжение 220 В. Новые микропроцессорные мультиметры обычно измеряют действительное среднеквадратичное значение напряжение сигнала любой формы, так как они оцифровывают сигнал, то есть, преобразуют его в набор дискретных выборок, а затем рассчитывают среднеквадратичное значение напряжения. Соотношение между действующим (RMS) и амплитудным значением (А) для часто используемых периодических функций хорошо известно и получено в результате интегрирования одного периода этих функций по времени: синусоидальные колебания: прямоугольные импульсы (меандр) со скважностью (отношение периода к длительности импульса) 50%: прямоугольные импульсы со скважностью D: треугольные импульсы: Подробную информацию о напряжении можно найти в нашем Конвертере электрического потенциала и напряжения Мощность В типичной цепи переменного тока энергия передается по линии электропередачи от источника, например, электростанции или портативного генератора, к нагрузке, например, к лампе или телевизору. Поскольку соединительные провода имеют небольшое сопротивление, часть энергии расходуется на нагрев этих проводов и затем на нагрев окружающей среды. Бóльшая часть энергии передается в нагрузку. Если нагрузка резистивная, энергия преобразуется в тепловую и нагревает окружающую среду. Если нагрузка резистивно-индуктивная, например, электродвигатель, то электрическая энергия вначале преобразуется в механическую плюс тепловую (двигатель нагревается) и в дальнейшем вся она преобразуется в тепловую и опять же нагревает окружающую среду. Электрическая мощность P представляет собой скорость передачи энергии в нагрузку или ее преобразования: Здесь U — напряжение в вольтах, I — ток в амперах. В Европейских странах для обозначения напряжения обычно используют букву U. В Северной Америке для обозначения напряжения обычно используют V, потому что V — сокращение для вольта. Конечно, это неудобно, но все привыкли, так же как к фунтам, футам и дюймам. Сравните: V = 1 V и U = 1 V. Что удобнее? Из закона Ома мы знаем, что Поэтому мощность на резистивной нагрузке можно выразить как где R — сопротивление в омах. В нашем Конвертере единиц мощности, описано, что мощность измеряется в ваттах (Вт). Процесс преобразования электрической энергии в тепловую обычно называется джоулевым нагревом. Для установившегося синусоидального сигнала мгновенное напряжение u с фазовым углом φu и мгновенный ток i с фазовым углом φi можно выразить в виде Для удобства мы предположим, что φi = 0, когда ток проходит положительный максимум. Тогда разность фаз между током и напряжением становится равной просто φu. Теперь можно преобразования функции для тока и напряжения к виду Мгновенная мощность определяется произведением тока и напряжения Преобразуем эту формулу, используя тригонометрическое тождество для произведения двух косинусов: Теперь воспользуемся тригонометрическим тождеством для косинуса суммы двух аргументов: Мгновенное напряжение, ток и мощность чистого синусоидального процесса в индуктивной нагрузке. Ток в индуктивной нагрузке отстает от напряжения (φu = 60°) и, следовательно, в данном случае мы имеем «отстающий» коэффициент мощности или cos φ = 0,5. Отрицательная часть красной синусоиды функции мощности под горизонтальной осью показывает часть мощности, которая возвращается в систему На рисунке выше показано соотношение между мгновенными значениями напряжения, тока и мощности в индуктивной нагрузке в предположении, что фазовый сдвиг φu = 60°. Для чисто резистивной нагрузки мощность определяется так: или Среднеквадратичное значение называют также эффективным значением синусоидального тока или напряжения. Активная и реактивная мощность Мы можем переписать формулу для мгновенной мощности в виде или где величина называется активной, P. Это часть полной мощности, которая преобразуется в нагрузке в тепло и другие виды энергии и измеряется в ваттах (Вт). Величина называется реактивной мощностью, Q. Это часть полной мощности, которая в течение каждого цикла возвращается к источнику энергии и измеряется в реактивных вольт-амперах (вар). Эту единицу можно использовать с десятичными приставками для образования дольных и кратных единиц, например, мвар, квар, Мвар (мегавар), ТВА (теравар), ГВА (гигавар) и т. д. Можно преобразовать выражение для активной и реактивной мощности с использованием среднеквадратичных значений напряжения и тока: Мгновенное значение напряжения и тока в емкостной нагрузке; ток опережает напряжение; фазовый угол отрицательный. Щелкните для просмотра этого примера в калькуляторе. Конечно, в реальной жизни все нагрузки не только резистивные, но также емкостные или индуктивные. Даже электронагреватель имеет определенные емкость и индуктивность (спираль — катушка индуктивности, а отдельные витки образуют конденсаторы). Трансформаторы и электродвигатели являются примерами индуктивных нагрузок. Конденсаторы и катушки индуктивности запасают энергию во время протекания в них переменного тока, в результате чего направление передачи энергии в цепи периодически изменяется. В цепи переменного тока с чисто резистивной нагрузкой синусоидальные ток и напряжение изменяют полярность одновременно, поэтому направление передачи энергии не изменяется и передается только активная энергия. Если нагрузка чисто реактивная (индуктивная или емкостная), то разность фаз между напряжением и током равна 90° (подробнее об этом поведении RLC цепей). В этом случае энергия в нагрузку вообще не передается. В то же время, электроэнергия течет от источника в нагрузку и возвращается назад по линиям электропередачи, которые в результате нагреваются и нагревают окружающую среду. В связи с тем, что реальные нагрузки всегда имеют некоторую индуктивность и емкость, в них всегда имеется активная и реактивная составляющие мощности. Комплексная и полная мощность Возможно для того чтобы всё усложнить, а может быть, наоборот, чтобы упростить, инженеры придумали еще два вида мощности: комплексную мощность, S, измеряемую в вольт-амперах (ВА) и полную мощность, |S|, которая является векторной суммой активной и реактивной мощностей и также измеряется в вольт-амперах. Эту единицу можно использовать с десятичными приставками для образования дольных и кратных единиц, например, мВА, кВА, МВА (мегавольт-ампер), ТВА (теравольт-ампер), ГВА (гигавольт-ампер) и т. д. Комплексная мощность, S — комплексная сумма активной и реактивной мощностей: Мы увидим, что комплексная мощность объединяет активную и реактивную мощности, а также коэффициент мощности. Полная мощность, |S| — модуль (абсолютная величина) комплексной мощности: Треугольник мощностей показывает комплексную мощность, которая является векторной суммой активной P и реактивной Q мощностей; полная мощность |S| является абсолютной величиной (модулем) комплексной мощности. Из треугольника мощностей имеем: Используя тригонометрическое тождество, являющееся следствием теоремы Пифагора и приведенные выше формулы для P и Q, можно записать: То есть, полная мощность |S| является произведением действительных значений напряжения и тока. Комплексная мощность учитывается при разработке и эксплуатации энергетических систем, потому что линии электропередач, трансформаторы и генераторы должны быть рассчитаны на полную мощность, а не только на мощность, которая выполняет полезную работу. Если реактивной мощности недостаточно, это может привести к понижению напряжения и даже, в свою очередь, к большой аварии в электросистеме (блэкауту), например, такой, как авария в энергосистеме США и Канады в 2003 году, в результате которой 55 миллионов человек на северо-западе США и в канадской провинции Онтарио остались без электроэнергии. Электродвигателя являются примерами индуктивных промышленных нагрузок Коэффициент мощности Коэффициент мощности определяется как отношения реальной (активной) мощности, поглощенной нагрузкой P к полной мощности |S| в системе. В русскоязычной литературе коэффициент мощности обычно обозначается λ (в процентах) или cos φ, где φ — угол сдвига фаз между током и напряжением. В этой статье, поскольку она является переводом с английского без изменения формул, он обозначается PF от англ. power factor. Коэффициент мощности представляет собой безразмерное число в интервале –1 ≤ PF ≤ 1 и часто выражается в процентах. Отрицательный коэффициент мощности указывает, что «нагрузка» в действительности таковой не является (поэтому в кавычках) и реально представляет собой генератор, вырабатывающий электроэнергию, которая отправляется назад в систему. Одним из примеров такой энергии является энергия, получаемая от установленных на крыше жилого дома солнечных батарей. Блок управления солнечными батареями измеряет напряжение, частоту и фазу в сети, синхронизирует свою работу с сетью и выдает в нее лишнюю энергию. В таких случаях современные цифровые электросчетчики показывают отрицательную величину коэффициента мощности. Если нагрузка чисто резистивная, то напряжение и ток находятся в фазе, коэффициент мощности равен единице и реактивная мощность, которая может быть опережающей или отстающей, равна нулю. Если нагрузка имеет активно-емкостной характер, коэффициент мощности называется опережающим, так как ток опережает напряжение. Если же нагрузка имеет активно-индуктивный характер, то коэффициент мощности называют отстающим, так как ток отстает от напряжения. Из приведенных выше формул для P и S следует, что для чисто синусоидального напряжения, PF = cos ϕu: Здесь φu — сдвиг фаз между током и напряжением. Коэффициент мощности уменьшается, если активная мощность уменьшается с увеличением сдвига фаз между напряжением источника питания и током. Коэффициент мощности чисто активной (резистивной) нагрузки равен единице. Отрицательный сдвиг фаз указывает, что нагрузка емкостная, в которой ток опережает напряжение. Такая нагрузка «отдает» реактивную мощность в систему. Положительный сдвиг фаз показывает, что нагрузка имеет индуктивный характер, ток отстает от напряжения и нагрузка «потребляет» реактивную мощность. В промышленности коэффициент мощности имеет очень важное значение, так как энергосбытовые компании повышают цены на электроэнергию, если коэффициент мощности падает ниже определенного предела. Работу ведь выполняет активная мощность, а реактивная просто движется туда-сюда между нагрузкой и источником энергии. Образующиеся при этом большие токи повышают потери энергии при передаче. В результате требуется более мощное оборудование для ее получения, а также более толстые провода для передачи, в которых энергия бесполезно нагревает окружающую среду. Если вам интересно как реальные нелинейные нагрузки искажают форму тока и как описанный выше классический треугольник мощностей превращается в объемную фигуру, откройте наш калькулятор для пересчета вольт-амперов в ватты. В 50-х и в начале 60-х гг. прошлого века в Европе родители могли подарить на Рождество своему чаду набор для сборки лампового радиоприемника с питанием от сети 220 В… Не по теме. Когда я писал эту статью, мне попалось мнемоника, которую преподаватели часто используют для облегчения запоминания материала по электротехнике: УЛИЦА (U на L, I на C). Что это за чушь? Зачем вообще бедным студентам зазубривать кто кого опережает? Меня всегда удивляло множество мнемоник, предлагаемых преподавателями студентам для зазубривания вещей, которые студенты должны понимать, а не помнить. На мой взгляд, студенты должны каждый раз думать, когда они отвечают на вопрос, например, о фазовых соотношениях между током и напряжением в емкостной или индуктивной цепи — кто кого опережает: ток опережает напряжение или напряжение опережает ток. Зазубрить, конечно, проще, да и преподавателю проще проверить зубрежку, чем вникать в тонкости и тому, и другому. Студентам легче, потому что не нужно понимать проблему, достаточно зазубрить простое мнемоническое правило. Преподавателям намного быстрее и, главное, дешевле для самого университета просто проверить ответы на вопросы с несколькими вариантами ответов вместо того, чтобы оценить как студенты поняли материал во время разговора на экзамене. Не знаю кто как, а я никогда не помнил кто кого опережает и если нужно об этом сказать, то я вспоминаю стрелку мультиметра в режиме измерения сопротивления, которая, если подключить конденсатор достаточно большой емкости, резко отклоняется вправо и потом медленно возвращается назад. Все понятно: ток опережает напряжение — ток уже большой, а напряжение постепенно нарастает. Не нужна мнемоника! Не нужно зубрить электротехнику! Её нужно понимать! Нужно взять аналоговый тестер или цифровой мультиметр с качественным эмулятором стрелочной шкалы, пощупать и всё станет понятно. Можно даже языком пощупать, если напряжение меньше 10 В. Я в детстве щупал и до сих пор живой. Если же студент не хочет брать мультиметр, чтобы понять то, что он изучает, то, как мне кажется, ему лучше вместо электроники изучать историю или иностранные языки. Короче, окончить университет по специальности «умею читать и писать». Интересно, что в 50-х и в начале 60-х гг. прошлого века в Европе родители могли подарить на Рождество своему чаду набор для сборки радиоприемника на двух лампах с питанием от сети 220 В и никто не боялся, что ребенок получит травму. Может быть потому, что в 50-х и начале 60-х еще были живы воспоминания об ужасной войне и по сравнению с бомбардировками (я хорошо помню мамины рассказы об этом) опасность розетки на 220 вольт не казалась достаточно серьезной? Я в девять лет собрал двухламповый приемник и хорошо помню, что делал это один, без присмотра взрослых. Правда, сам я приемник запустить не смог, так как схемы читать еще не научился и собирал по монтажной схеме, в которой была ошибка. Отец помог его наладить. Автор статьи: Анатолий Золотков Вас могут заинтересовать и другие калькуляторы из группы «Электротехнические и радиотехнические калькуляторы»: Калькулятор резистивно-емкостной цепи Калькулятор параллельных сопротивлений Калькулятор параллельных индуктивностей Калькулятор емкости последовательного соединения конденсаторов Калькулятор импеданса конденсатора Калькулятор импеданса катушки индуктивности Калькулятор взаимной индукции Калькулятор взаимоиндукции параллельных индуктивностей Калькулятор взаимной индукции — последовательное соединение индуктивностей Калькулятор импеданса параллельной RC-цепи Калькулятор импеданса параллельной LC-цепи Калькулятор импеданса параллельной RL-цепи Калькулятор импеданса параллельной RLC-цепи Калькулятор импеданса последовательной RC-цепи Калькулятор импеданса последовательной LC-цепи Калькулятор импеданса последовательной RL-цепи Калькулятор импеданса последовательной RLC-цепи Калькулятор аккумуляторных батарей Калькулятор литий-полимерных аккумуляторов для дронов Калькулятор индуктивности однослойной катушки Калькулятор индуктивности плоской спиральной катушки для устройств радиочастотной идентификации (RFID) и ближней бесконтактной связи (NFC) Калькулятор расчета параметров коаксиальных кабелей Калькулятор светодиодов. Расчет ограничительных резисторов для одиночных светодиодов и светодиодных массивов Калькулятор цветовой маркировки резисторов Калькулятор максимальной дальности действия РЛС Калькулятор зависимости диапазона однозначного определения дальности РЛС от периода следования импульсов Калькулятор радиогоризонта и дальности прямой радиовидимости РЛС Калькулятор радиогоризонта Калькулятор эффективной площади антенны Симметричный вибратор Калькулятор частоты паразитных субгармоник (алиасинга) при дискретизации Калькулятор мощности постоянного тока Калькулятор пересчета ВА в ватты Калькулятор мощности трехфазного переменного тока Калькулятор преобразования алгебраической формы комплексного числа в тригонометрическую Калькулятор коэффициента гармонических искажений Калькулятор законов Ома и Джоуля — Ленца Калькулятор времени передачи данных Калькулятор внутреннего сопротивления элемента питания батареи или аккумулятора Калькуляторы Электротехнические и радиотехнические калькуляторы

Измерение активной мощности как разницы между пиковым значением мгновенной мощности и полной мощностью

. 2022 5 мая; 22(9):3517.

дои: 10.3390/s22093517.

Джованни Нобиле ¹ , Марио Каччато ² , Эстер Васта ²

Принадлежности

• ¹ Независимый исследователь, 97100 Рагуза, Италия.
• ² Факультет электротехники, электронной инженерии и компьютерных наук (DIEEI), Университет Катании, 95100 Катания, Италия.

• PMID: 35591206
• PMCID: ПМС9102657
• DOI: 10. 3390/с22093517

Бесплатная статья ЧВК

Джованни Нобиле и др. Датчики (Базель). 2022 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2022 5 мая; 22(9):3517.

дои: 10.3390/s22093517.

Авторы

Джованни Нобиле ¹ , Марио Каччато ² , Эстер Васта ²

Принадлежности

• ¹ Независимый исследователь, 97100 Рагуза, Италия.
• ² Факультет электротехники, электронной инженерии и информатики (DIEEI), Университет Катании, 95100 Катания, Италия.

• PMID: 35591206
• PMCID: PMC9102657
• DOI: 10.3390/с22093517

Абстрактный

Традиционный подход к расчету активной и реактивной мощности в энергосистемах переменного тока требует измерения фазового сдвига между напряжением и током для оценки коэффициента мощности. Для этого в анализаторах мощности может быть реализовано несколько методов. В принципе, всегда необходимо идентифицировать определенные точки сигналов (например, с помощью метода обнаружения пересечения нуля) и получить их временной сдвиг. Аналогичным образом необходимо оценить значение частоты, чтобы вычислить угловую частоту. К сожалению, у такого распространенного метода есть некоторые проблемы, такие как большая чувствительность к шуму. Кроме того, большое влияние на окончательную оценку электрической мощности оказывают неточности в оценке коэффициента мощности. В этой статье представлен простой, но эффективный способ расчета электрической мощности, исключающий необходимость прямого измерения фазового сдвига и частоты. В частности, показано, что активную мощность легко вычислить как разность пикового значения мгновенной мощности и полной мощности. Реактивная мощность и коэффициент мощности оцениваются с использованием одних и тех же величин. Практическая реализация предложенной формулировки в анализаторах мощности гарантирует ряд преимуществ без снижения точности.

Ключевые слова: активная мощность; измерение электроэнергии; мгновенная мощность; анализаторы мощности.

Заявление о конфликте интересов

w3.org/1999/xlink» xmlns:mml=»http://www.w3.org/1998/Math/MathML» xmlns:p1=»http://pubmed.gov/pub-one»> Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок А1

Тренд мгновенной мощности и…

Рисунок А1

Тренд мгновенной мощности и ее производной по времени в уравнениях (A2) и (A3).

Рисунок А1

Тренд мгновенной мощности и ее производной по времени в уравнениях (A2) и (A3).

Рисунок 1

Традиционный и новый подход.

Рисунок 1

Традиционный и новый подход.

фигура 1

Традиционный и новый подход.

Рисунок 2

Пример сигналов, где…

Рисунок 2

Пример сигналов с частотой 50 Гц, временной задержкой 0,0025…

фигура 2

Пример сигналов с частотой 50 Гц, временной задержкой 0,0025 с и фазовым сдвигом 0,25π рад.

Рисунок 3

Тренд мгновенной мощности и…

Рисунок 3

Тренд мгновенной мощности и ее производной по времени в уравнениях (9) и (11).

Рисунок 3

Тренд мгновенной мощности и ее производной по времени в уравнениях (9) и (11).

Рисунок 4

Вопросы измерения в случае…

Рисунок 4

Проблемы измерения в случае белого гауссова шума, когда отношение сигнал/шум…

Рисунок 4

Проблемы измерения в случае белого гауссовского шума, когда отношение сигнал/шум равно 30.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Суицидальная идея.

  Хармер Б., Ли С., Дуонг ТВХ, Саадабади А. Хармер Б. и др. 2022 г., 18 мая. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2022 янв.–. 2022 г., 18 мая. В: StatPearls [Интернет]. Остров сокровищ (Флорида): StatPearls Publishing; 2022 янв.–. PMID: 33351435 Бесплатные книги и документы.

• Исследования характеристик резистивной мощности, рассчитанных с помощью дискретного преобразования Фурье, в импульсно-модулированном высокочастотном разряде.

  Хуо В.Г., Чжан Х., Дин З.Ф. Хуо В.Г. и соавт. Преподобный Научный Инструм. 2015 г., февраль 86(2):023508. дои: 10.1063/1.4913250. Преподобный Научный Инструм. 2015. PMID: 25725843

• Схема сверхвысокочастотного 8-канального нейростимулятора с [формулой: см. текст] максимальной энергоэффективностью.

  Урсо А., Гиагка В., ван Донген М., Сердийн В.А. Урсо А. и др. IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2019 Октябрь; 13 (5): 882-892. doi: 10.1109/TBCAS. 2019.2920294. Эпаб 2019 31 мая. IEEE Trans Biomed Circuits Syst. 2019. PMID: 31170080

• [Исследование метода хаотического обнаружения бесконтактного источника питания кардиостимулятора].

  Чжоу С., Хуан М., Ли С. Чжоу С и др. Шэн У И Сюэ Гун Ченг Сюэ За Чжи. 2015 дек;32(6):1335-42. Шэн У И Сюэ Гун Ченг Сюэ За Чжи. 2015. PMID: 27079110 Китайский язык.

• Калибровка бортовых систем измерения энергии, установленных на локомотивах, по искаженным переменным токам и формам сигналов высокого напряжения и определение их баланса неопределенностей.

  Хамличи А., Гарначо Ф., Саймон П., Ровира Дж., Рамирес А. Хамличи А. и др. Датчики (Базель). 2021 ноябрь 29;21(23):7967. дои: 10.3390/s21237967. Датчики (Базель). 2021. PMID: 34883971 Бесплатная статья ЧВК.

Посмотреть все похожие статьи

использованная литература

1. 1. Аванчини Д.Б., Родригес Дж.Дж.П.К., Мартинс С.Г.Б., Рабелу Р.А.Л., Аль-Мухтади Дж., Солик П. Эволюция счетчиков электроэнергии в интеллектуальных сетях: обзор. Дж. Чистый. Произв. 2019; 217:702–715. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.01.229. — DOI
2. 1. Перетто Л. Роль измерений в эпоху интеллектуальных сетей. IEEE Instr. Изм. Маг. 2010;13:22–25. doi: 10.1109/MIM.2010.5475163. — DOI
3. 1. Нобиле Г. , Васта Э., Каччато М., Скарчелла Г., Шелба Г., Ди Стефано А.Г.Ф., Леотта Г., Пуглиатти П.М., Биззарри Ф. Оценка производительности крупных фотоэлектрических (PV) установок с использованием интегрированного среднего состояния в пространстве Подход к моделированию. Энергии. 2020;13:4777. дои: 10.3390/en13184777. — DOI
4. 1. Сяо К., Чен Г., Одендал В.Г.Х. Обзор методов измерения потерь мощности в системах силовой электроники. IEEE транс. инд. заявл. 2007; 43: 657–664. doi: 10.1109/TIA.2007.895730. — DOI
5. 1. Де Сантис М. , Аньелли С., Патане Ф., Джаннини О., Белла Г. Экспериментальное исследование для оценки неопределенности измерения, связанной с эффективностью электрической силовой установки, с использованием метода прямого прямого соединения. Энергии. 2018;11:3536. doi: 10.3390/en11123536. — DOI

Грантовая поддержка

Это исследование не получило внешнего финансирования.

Как работает инструмент коэффициента мощности

В этой статье основное внимание уделяется тому, как можно установить коэффициент мощности в pvDesign, и общему пониманию этой концепции.

Введение

Солнечная электростанция коммунального масштаба, как и любая другая генерирующая установка, подключенная к сети, должна соответствовать ряду требований, предъявляемых к сети. Одним из примеров является регулирование реактивной мощности.

Это может быть воплощено в виде определенного значения индуктивного коэффициента мощности, которого ваша фотоэлектрическая установка должна быть в состоянии достичь в любой заданной точке.

Чтобы говорить о коэффициенте мощности, нужно понимать три основных термина: полная мощность, активная мощность и реактивная мощность. Кажущаяся мощность — это полная мощность. Она измеряется в вольт-амперах (ВА), в той же единице, что и мощность вашего инвертора, выраженная в (кВА). Полная мощность включает в себя две другие: активную и реактивную мощность. Говоря о выходе фотоэлектрической установки, мы обычно имеем в виду активную мощность, измеряемую в ваттах (Вт). Активная мощность — это полезная часть полной мощности, которая будет считаться выходной энергией с течением времени. Реактивная мощность – это часть кажущейся мощности, которая не преобразуется в выработку электроэнергии. Измеряется в реактивных ВАр; «р» означает реактивный . Коэффициент мощности в определенной степени определяет, сколько активной мощности и сколько активной мощности приходится на полную мощность.

Возможно, вам больше знаком термин , косинус числа фи , это синоним коэффициента мощности. Угол фи фиксирует соотношение между активной мощностью (P) и реактивной мощностью (Q).

Косинус числа фи показывает, сколько активной мощности придается полной мощности (S).
Чем ближе к 1 (чем меньше угол de), тем больше активная мощность в итоге.

В компании RatedPower известно, что компенсация реактивной мощности является обязательной. Чтобы отразить эту реальность энергетической отрасли, мы разработали инструмент, который позволяет вам определить коэффициент мощности для вашей фотоэлектрической установки в pvDesign. Вы можете изучить на ранней стадии разработки вашего проекта, как этот эффект повлияет на ваш окончательный дизайн.

Обзор

Инструмент коэффициента мощности находится на вкладке Точка сетки в разделе «Требования к сети».

Включите эту функцию, установив флажок, как показано на рис. 1. Сделав это, вы определите мощность переменного тока с учетом реактивной мощности.

                                                                   Как только вы определите требуемое значение коэффициента мощности в выбранной точке, pvDesign автоматически покажет результирующий коэффициент мощности на выходе инвертора .

Включение этого инструмента означает, что pvDesign будет компенсировать реактивную мощность путем установки дополнительных инверторов для покрытия всего поля постоянного тока. Далее, как только вы создадите свой проект, программное обеспечение рассчитает реактивную мощность, которую будет вырабатывать ваша установка. Это значение указано в Энергетический отчет .

Как рассчитывается результирующий коэффициент мощности на выходе инвертора?

В pvDesign можно включить потери трансформатора как для подстанции , так и для электростанций .

Поскольку программное обеспечение позволяет моделировать базовую конструкцию подстанции, вы можете выбрать между коммутационной и отключающей подстанцией или подстанцией (как показано ниже на рис. 2).

Рисунок 2. Средства межсоединения в pvDesign

Влияет ли изменение параметра

«Потери трансформатора» на мой коэффициент мощности ?

Теперь мы объясним, как изменение этих вышеупомянутых параметров влияет на результирующий коэффициент мощности внутри pvDesign, а также коснемся того, почему происходят такие изменения.

pvDesign позволяет изменять потери трансформатора в железе и меди. Изменение этих потерь (как на подстанции, так и на электростанциях) приведет к влияют как на потери активной, так и на реактивной мощности в указанном трансформаторе. Это повлияет на результирующий коэффициент мощности, если точка измерения коэффициента мощности расположена после трансформатора. Другими словами, при выборе коэффициента мощности на входе подстанции изменение потерь трансформатора электростанции повлияет на результирующий коэффициент мощности на выходе инвертора . Принимая во внимание, что, выбрав его в 9Выходной сигнал подстанции 0283 будет означать, что любое изменение потерь электростанции или трансформатора подстанции повлияет на этот результирующий коэффициент мощности инвертора .

Эти два параметра (потери в трансформаторе и результирующий коэффициент мощности инвертора) на самом деле прямо пропорциональны, поэтому увеличение одного приводит к увеличению другого. Эта прямая пропорция обусловлена ​​соотношением между потерями активной и реактивной мощности трансформатора. Чем выше эти потери активной мощности, тем меньше реактивная мощность, которую необходимо компенсировать, и, следовательно, результирующий коэффициент мощности на выходе инвертора будет выше.

Что означает установка нуля в поле потерь трансформатора?

Как упоминалось выше, изменение потерь в железе и меди трансформатора повлияет как на активную, так и на реактивную мощность. Установка нулевого значения для этих двух потерь в pvDesign будет означать, что потери активной мощности будут компенсированы , но потери реактивной мощности все равно будут учитываться, поскольку они зависят от различных других факторов. Это приведет к увеличению потерь реактивной мощности и, следовательно, к уменьшению результирующего коэффициента мощности инвертора.

Можно ли отключить потери активной и реактивной мощности трансформатора?

Чтобы одновременно отключить потери активной и реактивной мощности трансформатора, просто отключите соответствующую опцию в pvDesign. Это, очевидно, не будет отражать реальное функционирование трансформатора, так как теперь трансформатор будет идеальным без потерь . В действительности в каждом трансформаторе всегда будут потери как активной, так и реактивной мощности, и по этой причине мы настоятельно рекомендуем вам оставить эту опцию включенной. Полное отключение этих потерь приведет к более высокому коэффициенту выходной мощности инвертора.

Это также повысит PR фотоэлектрической установки и ее удельную производительность. Это связано с тем, что некоторые потери ниже, когда эта опция отключена, в основном потери коэффициента мощности инвертора и, в меньшей степени, различные потери в проводке.

Почему в отчете об энергопотреблении иногда отображается коэффициент мощности, отличный от выбранного мной?

Интересно отметить, что окончательный расчетный коэффициент мощности, указанный в отчете об энергопотреблении , может отличаться от указанного вами. Чтобы понять, почему это происходит, необходимо знать, как происходит весь этот поток вычислений.

При выборе оборудования и определении различных параметров вашего проекта в pvDesign, , программа не будет знать, какую общую мощность имеет ваша фотоэлектрическая установка , пока вы не перейдете на вкладку « Layout ». Однако для расчета результирующего коэффициента мощности инвертора pvDesign необходимо знать эту общую мощность. Таким образом, чтобы получить эту информацию, он оценивает общую мощность вашей фотоэлектрической установки на основе ее размера и электрической конфигурации.

Затем он начинает учитывать различные потери в трансформаторах (потери активной и реактивной мощности) и в проводке/кабелях (потери активной мощности), пока не достигнет выхода инвертора. Таким образом, он в основном начинается с выбранной точки измерения коэффициента мощности и возвращается к инверторам. Этот результат теперь используется для расчета коэффициента мощности в трех разных точках: на входе подстанции, на ее выходе и в точке подключения к сети. Этот расчет выполняется в прямом направлении с использованием предыдущего результата, а затем применяется к фактической общей мощности вашей фотоэлектрической установки, которая в этот момент (окно моделирования) точно рассчитана. Это может привести к некоторым расхождениям между заданным значением коэффициента мощности и значением, отображаемым в Энергетический отчет .

Давайте рассмотрим пример…

Как упоминалось выше, включение коэффициента мощности в pvDesign приведет к установке дополнительных инверторов для того, чтобы компенсировать реактивную мощность . Это лучше видно на примере рисунка 3. Рисунок 3 в основном показывает, как для поддержания той же общей мощности вашей фотоэлектрической станции при более низком коэффициенте мощности необходимо установить больше инверторов.

                              Рисунок 3. Фотоэлектрическая установка с двумя разными коэффициентами мощности.

Это можно лучше понять, наблюдая за уравнением 1.

Уравнение 1:

Где:

• PDC — пиковая выходная мощность постоянного тока фотоэлектрической установки.
• PAC — номинальная выходная мощность переменного тока фотоэлектрической установки. PAC = SAC * Коэффициент мощности (где SAC — полная выходная мощность переменного тока установки).

Таким образом, когда коэффициент мощности меньше 1, PAC становится меньше, что увеличивает отношение постоянного/переменного тока. Наша цель — всегда поддерживать пиковую мощность и фиксированное соотношение постоянного/переменного тока. Поэтому знаменатель предыдущего уравнения следует увеличить. Поскольку коэффициент мощности также фиксирован, у нас остается только возможность увеличить мощность переменного тока, что можно сделать, увеличив количество инверторов.

Вот как работает включение коэффициента мощности в pvDesign. Мы надеемся, что вы получили удовольствие от поездки и получили четкое представление о различных аспектах, которые следует учитывать в связи с этой темой. Заботиться!

---

Для получения дополнительной информации по этой теме вы можете обратиться в службу поддержки по адресу [email protected]

Калькулятор коэффициента мощности, активной, полной и реактивной мощности. Косинус фи.

Калькулятор

Неизвестный параметр	Параметр
	Активная мощность (П)		Вт
	Полная мощность (S)		ВА
	Коэффициент мощности
	фи (φ)      (*)		град
	Реактивная мощность (Q) (*)		ВАР

(*) Расчет φ и реактивной мощности верен только для линейных нагрузок. См. пояснения ниже

Пояснения по коэффициенту мощности

Активная мощность (P)

Это значение полезной мощности, то есть электрической мощности, которая может быть преобразована в работу.

Реактивная мощность (Ом)

Это не мощность, реально потребляемая установкой, она не производит полезной работы. Он появляется при наличии индуктивных или емкостных нагрузок и необходим для создания магнитных и электрических полей. Измеряется в вольт-амперах реактивных (ВАР). Электрические компании могут наложить штраф, если значение этой реактивной мощности слишком велико. Один из способов понять это — представить себе, что реактивная мощность течет иногда в одном, а иногда в противоположном направлении и, усредненная по времени, его общее значение равно нулю. Чтобы увидеть это более ясно, давайте подумаем о нагрузке, питаемой синусоидой, напряжение которой а текущие 90º вне фазы (я предполагаю, что это означает, что вся мощность является полностью реактивной). Будучи сдвинутым по фазе на 90º, в течение двух четвертей каждого цикла произведение напряжения на ток положительно (помните, что P = V·I), а в другие два цикла равно отрицательный (это будет соответствовать второму графику ниже, где видно, что мощность представляет собой синусоидальную волну, среднее значение которой равно нулю). То есть нет чистой передачи энергии в нагрузку. Именно по этой причине реактивная мощность часто считается нежелательной. Он не способен передавать энергию, но его необходимо учитывать при расчете параметров установки (кабели, трансформаторы и т. д.). Кроме того, установки никогда не ведут себя идеально, например, кабели всегда имеют определенное электрическое сопротивление, поэтому эта реактивная мощность приведет к потере энергии. Разберемся подробнее, что означает, что реактивная мощность не передает полезную работу. Если напряжение и ток совпадают по фазе, мощность всегда положительна, независимо от того, являются ли напряжение и ток положительными или отрицательными:

Если нагрузка полностью реактивна, мощность будет колебаться между отрицательными и положительными значениями, со временем усредняясь до нуля.

Наконец, если нагрузка частично реактивна, значение мощности будет иногда положительным, а иногда отрицательным, но его среднее значение во времени не изменится. время не отменяется (оно будет положительным или отрицательным в зависимости от того, емкостная или индуктивная нагрузка, т.е. в зависимости от направления, в котором ток не совпадает по фазе по отношению к напряжению):

Калькулятор показывает значение реактивной мощности, но не уточняет ее знак, так как это зависит от типа нагрузки. Если у нас есть емкостная нагрузка, где ток опережает напряжение, знак реактивной мощности должен быть отрицательным. С другой стороны, у нас есть положительная реактивная мощность, если нагрузка индуктивная, и в этом случае ток отстает от напряжения.

Полная мощность

Он измеряется в вольт-амперах (ВА) или кратном ему кВА (1 кВА = 1000 ВА). В случае синусоидальных (синусоидальных) волн, это векторная сумма активной мощности и реактивной мощности:

.

S ² = P ² + Q ²

Где φ (phi) — угол разности фаз между V и I. Из этого мы также можем заключить, что активная мощность P в W равно кажущейся мощности S в ВА, умноженной на косинус числа фи (cosφ). мощность, S, в ВА, умноженная на косинус числа фи (cosφ):

P = S · cosφ

Коэффициент мощности

Он определяется как:

Коэффициент мощности = P/S

Это безразмерное число, полученное путем деления активной мощности на полную мощность. Значение, равное единице, свидетельствует о том, что напряжение и ток совпадают по фазе и, следовательно, реактивная мощность отсутствует. фазы, поэтому реактивной мощности нет. Его максимальное значение равно единице, и чем оно ближе к единице, тем больше работы можно произвести при заданных напряжении и токе.

Угол фи (φ)

Это угол разности фаз между напряжением и током. Это также угол между кажущейся и активной мощностью при линейных нагрузках в соответствии с приведенной выше векторной диаграммой.

Случай нелинейных нагрузок. Гармоники

В случае линейных нагрузок верно, что: Коэффициент мощности = cosφ, однако в общем случае это равенство неверно или, по крайней мере, неточно. Когда у нас есть нелинейные нагрузки, ток больше не является чисто синусоидальным, и для расчета полной мощности мы должны вычислять значения для каждой из этих гармоник независимо. По той же причине расчет φ, сделанный нашим калькулятором выше, верен только тогда, когда у нас есть синусоидальные волны. Коэффициент мощности по-прежнему равен P/S, но в полную мощность (S) также включены гармонические составляющие.
La potencia aparente vendría Dada por la ecuación:

S ² = P ² + Q ² + D ²

где D — гармоническая составляющая искажения.