Мощность тока это. Мощность электрического тока: определение, виды и способы измерения — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое мощность электрического тока. Как рассчитать мощность тока по формулам. Какие бывают виды мощности в электрических цепях. Как измерить мощность на практике. Особенности мощности в трехфазных цепях.

Содержание

Что такое мощность электрического тока

Мощность электрического тока — это физическая величина, характеризующая скорость совершения работы электрическим током. Другими словами, это количество энергии, выделяемой или потребляемой в электрической цепи за единицу времени.

Основная формула для расчета мощности тока:

P = U * I

где:

P — мощность (измеряется в ваттах, Вт)
U — напряжение (измеряется в вольтах, В)
I — сила тока (измеряется в амперах, А)

Мощность является важнейшей характеристикой любого электрического прибора или устройства. Она показывает, какое количество энергии устройство потребляет или вырабатывает за определенное время.

Виды мощности в электрических цепях

В цепях переменного тока различают несколько видов мощности:

Активная мощность

Активная мощность — это реальная мощность, которая преобразуется в полезную работу или тепло. Она измеряется в ваттах (Вт) и рассчитывается по формуле:

P = U * I * cosφ

где cosφ — коэффициент мощности, показывающий сдвиг фаз между током и напряжением.

Реактивная мощность

Реактивная мощность — это мощность, которая расходуется на создание электромагнитных полей в индуктивных и емкостных элементах цепи. Она измеряется в вольт-амперах реактивных (ВАр) и рассчитывается по формуле:

Q = U * I * sinφ

Полная мощность

Полная мощность — это геометрическая сумма активной и реактивной мощностей. Она измеряется в вольт-амперах (ВА) и рассчитывается по формуле:

S = √(P² + Q²)

Как рассчитать мощность тока по формулам

Существует несколько формул для расчета мощности электрического тока в зависимости от известных параметров цепи:

P = U * I — основная формула мощности
P = I² * R — если известны ток и сопротивление
P = U² / R — если известны напряжение и сопротивление
P = A / t — где A — работа тока, t — время

Для расчета мощности в трехфазных цепях используются следующие формулы:

P = √3 * U_л * I_л * cosφ — для симметричной нагрузки
P = P₁ + P₂ + P₃ — для несимметричной нагрузки

где U_л и I_л — линейные напряжение и ток соответственно.

Как измерить мощность электрического тока на практике

Для измерения мощности электрического тока используются специальные приборы — ваттметры. Существует несколько типов ваттметров:

Электродинамические ваттметры — наиболее распространенный тип
Ферродинамические ваттметры — для измерений в цепях переменного тока

Электронные цифровые ваттметры — современные высокоточные приборы

Принцип работы ваттметра основан на взаимодействии токовой и потенциальной катушек прибора. Отклонение стрелки пропорционально мощности в измеряемой цепи.

Для измерения мощности также можно использовать комбинацию амперметра и вольтметра. Умножив показания этих приборов, получим значение полной мощности.

Мощность в трехфазных электрических цепях

В трехфазных цепях расчет и измерение мощности имеет свои особенности:

Для симметричной нагрузки достаточно измерить мощность в одной фазе и умножить на 3
Для несимметричной нагрузки необходимо измерять мощность в каждой фазе отдельно
Используется метод двух ваттметров для измерения мощности в трехпроводных цепях
Для четырехпроводных цепей применяется метод трех ваттметров

При расчетах важно учитывать, что линейные напряжения и токи в √3 раз больше фазных.

Практическое применение знаний о мощности электрического тока

Понимание концепции мощности электрического тока важно во многих областях:

Проектирование электрических сетей и систем электроснабжения
Выбор проводов и кабелей нужного сечения
Расчет нагрузок и выбор защитной аппаратуры
Оценка энергоэффективности электроприборов
Расчет потребления электроэнергии и оплаты счетов

Зная мощность устройства, можно определить его энергопотребление за определенный период времени по формуле:

E = P * t

где E — потребленная энергия в кВт*ч, P — мощность в кВт, t — время работы в часах.

Коэффициент мощности и его значение

Коэффициент мощности (cosφ) — важный параметр в электротехнике, показывающий отношение активной мощности к полной:

cosφ = P / S

Коэффициент мощности характеризует эффективность использования электроэнергии:

Чем ближе cosφ к 1, тем эффективнее работает электроустановка

Низкий cosφ приводит к увеличению потерь в сетях
Для повышения cosφ применяют компенсацию реактивной мощности

Повышение коэффициента мощности позволяет снизить нагрузку на сети и уменьшить затраты на электроэнергию.

обозначение, в чем измеряется и какой её максимум

Электрическая мощность любого прибора — важный показатель, который позволяет определить возможность его работы в сетях абонента. Этот показатель применяется для расчета электрических схем и режима работы электроустановки, для обеспечения надежной работы электросетей. Чем мощность приемников будет большей, тем быстрее они выполнят нужную работу.

Что называется мощностью электрического тока

Мощность электрического тока (EP -electric power), потребляемая электрооборудованием, равна напряжению на нем, умноженному на ток, протекающий через него.

P = U*I

Данная формула показывает, в каких единицах измеряется электрическая мощность — это В⋅А.

Изменение тока

Формулировка верна для сетей постоянного тока (DC — Direct Current), а в сетях переменного тока (AC -Alternating Current) ситуация более сложна для нагрузок, которые являются реактивными. Чтобы рассчитать истинную EP, потребляемую приемником, необходимо учитывать несинусоидальные формы величин, а также углы сдвига тока опережение/запаздывание, вызванных реактивными нагрузками от присутствия в сети индуктивности (L) и конденсаторов ©. В таком случае истинная EP, будет меньше, чем простое произведение: U*I.

Треугольник мощности

Важно! Определение такого показателя потребуется при выборе источников питания AC, проектировании проводки и защите электрических цепей. Это вызвано тем, что, хотя кажущаяся энергия больше, чем истинная потребляемая EP, протекающий через нагрузку ток становится большим. Под него необходимо будет выбрать размеры проводов и устройства защиты оборудования электросети.

Виды электрических мощностей

Существует энергия, генерируемая некоторыми механизмами для создания электромагнитного и электрического поля, которая им необходима для функционирования, — это реактивная составляющая нагрузки. С другой стороны, активная составляющая показывает способность агрегата преобразовать полученную энергию в механическую работу или тепло.

Этот полезный эффект называется активной мощностью и измеряется в кВтч.

Приемники, образованные чистыми резисторами: нагревательные приборы, лампы накаливания и другие, обладают исключительно этим типом нагрузки.

Обратите внимание! Коэффициент мощности относится к активному и кажущемуся энергопотреблению установки. Кажущаяся энергия в свою очередь зависит от активной и реактивной энергии. При одинаковом потреблении активной нагрузки, чем выше потребление реактивной составляющей, тем ниже коэффициент.

Синусоидальный ток

Активная мощность

Активная — реальная или истинная мощность (Pa) выполняет фактическую работу в нагрузке и выражается в Вт.

Для однофазной цепи:

Pa = I*U* cosφ = UI PF

где:

φ= фазовый угол;
PF = cosφ -коэффициент нагрузки.

Трехфазная сеть:

Pa = 3* U* I* cosφ = 1,732 *U*I* PF

Реактивная мощность

Реактивная мощность (Pr) присутствует у электродвигателей, трансформаторов и устройств с реактивными сопротивлениями и индуктивностью. Эти устройства, как правило, индуктивные, поглощают энергию из сети, создавая магнитные поля, и возвращают ее, при смене направления синусоиды. При таком обмене энергией возникает дополнительное потребление, которое не способно быть использовано некоторыми приемниками. Этот вид называется реактивной энергией и измеряется в кВАр. Она вызывает перегрузку в линиях, трансформаторах и генераторах.

Для однофазной цепи:

Pr = U*I* sinφ

Реактивная мощность

Трехфазная сеть:

Pr = 3* U *I *sinφ

Во многих отношениях реактивную мощность можно рассматривать, как пену на бокале пива. Покупатель платит бармену за полный стакан пива, но выпивает только само пиво, которое всегда меньше.

Основным преимуществом использования распределения электроэнергии переменного тока является то, что уровень напряжения питания можно изменять с помощью трансформаторов, но не все электрооборудование потребляет реактивную мощность, которая занимает часть нагрузки на линиях электропередач.

В то время, как реальная или активная мощность — это энергия, подаваемая для работы двигателя, обогрева дома или освещения электрической лампочки, реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирования напряжения, помогая тем самым эффективно перемещать энергию через энергосистему по линиям электропередач.

Оборудование энергосистемы рассчитано на работу в пределах ± 5% от номинального напряжения. Колебания уровней напряжения приводят к неисправности различных приборов. Высокое напряжение повреждает изоляцию обмоток, в то время как низкое напряжение вызывает плохую работу различного оборудования, например, низкую освещенность шин или перегрев асинхронных двигателей.

Если потребляемая мощность больше, чем потребляемая с помощью передающих линий, ток, потребляемый от линий питания, увеличивается до такого высокого уровня, что вызывает резкое падение напряжения на стороне приемника. Если низкое напряжение будет продолжать падать — это приведет к отключению генераторирующих блоков, перегреву двигателей и выходу из строя другого оборудования.

Чтобы преодолеть это, реактивная мощность должна подаваться на нагрузку путем помещения реактивных катушек индуктивности или реакторов в линии электропередачи. Мощность этих реакторов зависит от количества видимой мощности, которая должна быть подана.

Полная мощность

Полная мощность — это энергия, подаваемая от поставщика в электросеть, для покрытия активной и реактивной составляющих.

Полная мощность

Она рассчитывается по формуле:

S = (Pa2 + Pr2 ) ½

Где: S — подача питания в цепь, В⋅А.

Кажущаяся EP будет измеряться в вольт-амперах (В⋅А) — напряжение системы, умноженное на текущий ток. Это комплексное значение, равное векторной сумме активной и реактивной энергии.

Однофазная сеть:

S = U*I

Где : U — электро потенциал, В.

Трехфазная сеть:

S = 3*U*I = 1732* U*I

Комплексная мощность

Взаимоотношения между тремя данными показателями легли в основу работы всего современного силового оборудования электрических сетей. Взаимосвязь между величинами выражается путем использования треугольника мощности. Применение векторов упрощает ряд математических операций. Преобразование комплексных чисел дает возможность установить размер комплексной мощности:

S=P+ jQ

Где: j — число, квадрат которого равен − 1 или мнимая единица.

Для примера можно проанализировать работу идеальной цепи из источника, создающего переменную ЭДС и имеющую общую нагрузку, в которой I и U, изменяются по синусоиде. В случае, когда потребление только резистивное/активное, I и U изменяют полярность синхронно, направление I не изменяет знак и всегда имеет положительное значение, в таком варианте потребляется нагрузка Pa.

В случае реактивной нагрузки — U и I имеют фазовый сдвиг на 90 градусов, а полезная энергия равна нулю. За 1/4 периода I создает реактивную нагрузку, а последующие 1/4 периода — возвращается. Когда схема состоит из параллельно включенных L и C, то, протекающие через них токи, имеют противоположные знаки. Поэтому C создает нагрузку Pr, а L гасит её.

Неактивная мощность

Неактивная или пассивная нагрузки образуется в AC-цепях. Она равняется квадратному корню из суммы (Pa2+Рr2), когда реактивная нагрузка отсутствует, то пассивная будет равна модулю |Pa|.

Присутствие нелинейных токовых искажений в сетях обусловлено несоблюдением направленности между U/I, инициированное нелинейностью сети, в частности, когда энергия обладает импульсной характеристикой. В случае нелинейных режимов возрастает полная EP. Такая нагрузка не считается активной, потребляя Pr и энергию иных токовых искажений. Она измеряется в единицах обычной мощности.

В чем измеряется электрическая мощность

Мощность — это энергия за единицу времени. Единица СИ для мощности — это ватт (Вт), который равен джоулю в секунду (Дж/с), при этом джоуль — единица СИ для энергии, а секунда — единица СИ для времени.

Единицы мощности

Умножение киловатта на час дает киловатт-час (кВт • ч), единицу, часто используемую электроэнергетическими компаниями для представления количества электрической энергии, произведенной или предоставленной потребителям. Аналогичным образом энергоемкость батарей нужно измерять в единицах ампер-часов (А-ч) или для переносных батарей в миллиамперах-часах (мА-ч).

В единицах СИ ватт имеет обозначение W. Имя сохранилось в знак признания Джеймса Уатта, который ввел термин «лошадиная сила» — старая единица мощности.

Единицы преобразования энергии:

Лошадиные силы (HP) — 746 Вт;
килоВатты (кВт) — 1×1000 Вт;
мегаватты (МВт) −1×1000000 Вт;
гигаватт (ГВт) — 1×1000000000 Вт.

Как определить максимальную мощность тока

Полезная мощность обладает наибольшим значением в случае, когда нагрузочное сопротивление — R равняется сопротивлению внутри источника — r.

R = r.

Pmax=E2 /4r

Где: E — электродвижущая сила (ЭДС) источника.

Можно рассчитать максимальную токовую нагрузку, которую будет использовать электрическое устройство, исходя из номинальной нагрузки и входного напряжения переменного тока. Номинальная энергонагрузка будет указана в технических характеристиках устройства, руководстве или на маркировке.

Так, например, если номинальное энергопотребление электрического устройства (P) составляет 12 Вт, максимальное потребление тока при различных напряжениях U= 120 В переменной сети будет:

I = 12/120 = 0,100 А или 100 мА

В переменной сети 220 В:

I = 12 / 220= 0,055A или 55 мА

Мощность электрооборудования

Во всех паспортных данных на электрооборудование указывают не только его активную нагрузку, но и коэффициент мощности, который является очень важным параметром, в сетях переменного тока AC и определяет, насколько эффективно электроэнергия используется нагрузкой.

Косинус фи

Это рациональное число от −1 до 1, и никогда не равняется единице. Коэффициент мощности системы зависит от типа нагрузки: C, L или R. Первые две отрицательно влияет на PF = cosφ системы. Его большое значение приводит к увеличению тока, потребляемого оборудованием.

PF определяется как отношение реальной активной нагрузки к полной. Его также можно определить, зная по косинусу фазового сдвига между U и I в AC-цепи. Улучшение PF направлено на оптимальное использование электроэнергии, сокращение на электроэнергию и снижение потерь в сетях. Силовые трансформаторы не зависят от коэффициента мощности. Если он близок к единице, для того же номинального значения КВА трансформатора, к нему может быть подключена большая нагрузка. Большинство силовых нагрузок являются индуктивными и заставляют ток отставать от напряжения.

Дополнительная информация! Чтобы преодолеть сдвиг, адаптировано несколько методов коррекции коэффициента PF, помогающих нейтрализовать этот запаздывающий разрыв. Наиболее распространенным методом коррекции коэффициента PF является использование статических конденсаторов параллельно нагрузке. Они подают опережающий ток в систему, тем самым сокращая отставание. Конденсаторные батареи подключены параллельно к индуктивным нагрузкам. Измерить PF можно фазометром — измерительный прибор, определяющий угол сдвига фаз.

Главными параметрами электроприборов считаются: U, I и P. Потребляемую мощность всех устройств абонента учитывают при расчете электропроводки жилого помещения. В противном случае, при включении в сеть большого количества устройств, наступит перегрузка сети. Электропроводка не выдержит ток от электротехнических агрегатов, что приведет к плавлению изоляции, короткого замыкания в сети и воспламенению проводов.

Конспект «Работа и мощность электрического тока»

«Работа и мощность электрического тока»

Работа и мощность электрического тока. Электрический ток, проходя по цепи, производит разные действия: тепловое, механическое, химическое, магнитное. При этом электрическое поле совершает работу. В результате электрическая энергия превращается в другие виды энергии: внутреннюю, механическую, энергию магнитного поля…

Как было рассказано ранее, напряжение (U) на участке цепи равно отношению работы (F), совершаемой при перемещении электрического заряда (q) на этом участке, к заряду: U = A/q. Отсюда А = qU.

Поскольку заряд равен произведению силы тока (I) и времени (t) q = It, то А = IUt. То есть работа электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на этом участке, силы тока и времени, в течение которого совершается работа.

Единицей работы является джоуль (1 Дж): [А] = 1 Дж = 1В • 1А • 1с.

Для измерения работы используют три измерительных прибора: амперметр, вольтметр и часы. Однако, в реальной жизни для измерения работы электрического тока используют счётчики электрической энергии.

Если нужно найти работу тока, но при этом сила тока или напряжение неизвестны, то можно воспользоваться законом Ома, выразить неизвестные величины и рассчитать работу по формулам: А = U²t/R или А = I²Rt.

Мощность электрического тока

Мощность электрического тока равна отношению работы ко времени, за которое она совершена: Р = A/t или Р = IUt/t => Р = IU. То есть мощность электрического тока равна произведению напряжения и силы тока в цепи.

Единицей мощности является ватт (1Вт): [Р] = 1А • 1В = 1Вт.

Используя закон Ома, можно получить другие формулы для расчета мощности тока: Р = U²P/R = I²R.

Значение мощности электрического тока в проводнике можно определить с помощью амперметра и вольтметра. Но можно для измерения мощности использовать специальный прибор — ваттметр. В нем объединены амперметр и вольтметр.

Конспект урока «Работа и мощность электрического тока».

Следующая тема: «Закон Джоуля-Ленца».

Мощность электрического тока: особенности и измерения

Мощность электрического тока – скорость выполняемой цепью работы. Простое определение, морока с пониманием. Мощность подразделяется на активную, реактивную. И начинается…

Работа электрического тока, мощность

При движении заряда по проводнику поле выполняет над ним работу. Величина характеризуется напряжением, в отличие от напряженности в свободном пространстве. Заряды двигаются в сторону убывания потенциалов, для поддержания процесса требуется источник энергии. Напряжение численно равно работе поля при перемещении на участке единичного заряда (1 Кл). В ходе взаимодействий электрическая энергия переходит в другие виды. Поэтому необходим ввод универсальной единицы, физической свободно конвертируемой валюты. В организме мерой выступает АТФ, электричестве — работа поля.

Электрическая дуга

На схеме момент превращения энергии отображается в виде источников ЭДС. Если у генераторов направлены в одну сторону, у потребителя – обязательно в другую. Наглядным фактом отражается процесс расхода мощности, отбора у источников энергии. ЭДС несет обратный знак, часто называется противо-ЭДС. Избегайте путать понятие с явлением, возникающим в индуктивностях при выключении питания. Противо-ЭДС означает переход электрической энергии в химическую, механическую, световую.

Потребитель хочет выполнить работу за некоторую единицу времени. Очевидно, газонокосильщик не намерен ждать зимы, надеется управиться к обеду. Мощность источника должна обеспечить заданную скорость выполнения. Работу осуществляет электрический ток, следовательно, понятие также относится. Мощность бывает активной, реактивной, полезной и мощностью потерь. Участки, обозначаемые физическими схемами сопротивлениями, на практике вредны, являются издержками. На резисторах проводников выделяется тепло, эффект Джоуля-Ленца ведет к лишнему расходу мощности. Исключением назовем нагревательные приборы, где явление желательно.

Полезная работа на физических схемах обозначается противо-ЭДС (обычный источник с обратным генератору направлением). Для мощности имеется несколько аналитических выражений. Иногда удобно использовать одно, в других случаях – иное (см. рис.):

Выражения мощности тока

Мощность – скорость выполнения работы.
Мощность равна произведению напряжения на ток.
Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна произведению сопротивления на квадрат тока.
Мощность, затрачиваемая на тепловое действие, равна отношению квадрата напряжения к сопротивлению.

Запасшемуся токовыми клещами проще использовать вторую формулу. Вне зависимости от характера нагрузки посчитаем мощность. Только активную. Мощность определена многими факторами, включая температуру. Под номинальным для прибора значением понимаем, развиваемое в установившемся режиме. Для нагревателей следует применять третью, четвертую формулу. Мощность зависит целиком и полностью от параметров питающей сети. Предназначенные для работы со 110 вольт переменного тока в европейских условиях быстро сгорят.

Трехфазные цепи

Новичкам трехфазные цепи представляются сложными, на деле это более элегантное техническое решение. Даже электричество домом поставляют тремя линиями. Внутри подъезда делят по квартирам. Больше смущает то, что некоторые приборы на три фазы лишены заземления, нулевого провода. Схемы с изолированной нейтралью. Нулевой провод не нужен, ток возвращается источнику по фазным линиям. Разумеется, нагрузка здесь на каждую жилу повышенная. Требования ПУЭ отдельно оговаривают род сети. Для трехфазных схем вводятся следующие понятия, о которых нужно иметь представление, чтобы правильно посчитать мощность:

Трехфазная цепь с изолированной нейтралью

Фазным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов и скорость передвижения заряда меж фазой и нейтралью. Понятно, в оговоренном выше случае с полной изоляцией формулы будут недействительны. Поскольку нейтрали нет.
Линейным напряжением, током называют, соответственно, разницу потенциалов или скорость перемещения заряда меж любыми двумя фазами. Номера понятны из контекста. Когда говорят о сетях 400 вольт, подразумевают три провода, разница потенциалов с нейтралью равна 230 вольт. Линейное напряжение выше фазного.

Меж напряжением и током существует сдвиг фаз. О чем умалчивает школьная физика. Фазы совпадают, если нагрузка 100% активная (простые резисторы). Иначе появляется сдвиг. В индуктивности ток отстает от напряжения на 90 градусов, в емкости – опережает. Простая истина легко запоминается следующим образом (плавно подходим к реактивной мощности). Мнимая часть сопротивления индуктивности составляет jωL, где ω – круговая частота, равная обычной (в Гц), помноженной на 2 числа Пи; j – оператор, обозначающий направление вектора. Теперь пишем закон Ома: U = I R = I jωL.

Из равенства видно: напряжение нужно отложить вверх на 90 градусов при построении диаграммы, ток останется на оси абсцисс (горизонтальная ось Х). Вращение по правилам радиотехники происходит против часовой стрелки. Теперь очевиден факт: ток отстает на 90 градусов. По аналогии проведем сравнение для конденсатора. Сопротивление переменному току в мнимой форме выглядит так: -j/ωL, знак указывает: откладывать напряжение нужно будет вниз, перпендикулярно оси абсцисс. Следовательно, ток опережает по фазе на 90 градусов.

В реальности параллельно с мнимой частью присутствует действительная – называют активным сопротивлением. Проволока катушки представлена резистором, будучи свитой, приобретает индуктивные свойства. Поэтому реальный угол фаз будет не 90 градусов, немного меньше.

А теперь можно переходить к формулам мощности тока трехфазных цепей. Здесь линия формирует сдвиг фаз. Меж напряжением и током, и относительно другой линии. Согласитесь, без заботливо изложенных авторами знания факт нельзя осознать. Меж линиями промышленной трехфазной сети сдвиг 120 градусов (полный оборот – 360 градусов). Обеспечит равномерность вращения поля в двигателях, для рядовых потребителей безразличен. Так удобнее генераторам ГЭС – нагрузка сбалансированная. Сдвиг идет меж линиями, в каждой ток опережает напряжение или отстает:

Если линия симметричная, сдвиги меж любыми фазами по току составляют 120 градусов, формула получается предельно простой. Но! Если нагрузка симметрична. Посмотрим изображение: фаза ф не 120 градусов, характеризует сдвиг меж напряжением и током каждой линии. Предполагается, включили двигатель с тремя равноценными обмотками, получается такой результат. Если нагрузка несимметрична, потрудитесь провести вычисления для каждой линии отдельно, затем сложить результаты воедино для получения общей мощности тока.
Вторая группа формул приведена для трехфазных цепей с изолированной нейтралью. Предполагается, ток одной линии утекает по другой. Нейтраль отсутствует за ненадобностью. Поэтому напряжения берутся не фазные (не от чего отсчитывать), как предыдущей формулой, а линейные. Соответственно, цифры показывают, какой параметр следует взять. Повремените пугаться греческих букв – фазы меж двумя перемножаемыми параметрами. Цифры меняются местами (1,2 или 2,1), чтобы правильно учесть знак.
В асимметричной цепи вновь появляются фазные напряжение, ток. Здесь расчет ведется отдельно для каждой линии. Никаких вариантов нет.

Формулы мощности тока

На практике измерить мощность тока

Намекнули, можно воспользоваться токовыми клещами. Прибор позволит определить крейсерские параметры дрели. Разгон можно засечь только при многократных опытах, процесс чрезвычайно быстрый, частота смены индикации не выше 3-х раз в секунду. Токовые клещи демонстрируют погрешность. Практика показывает: достичь погрешности, указанной в паспорте, сложно.

Чаще для оценки мощности используют счетчики (для выплат компаниям-поставщикам), ваттметры (для личных и рабочих целей). Стрелочный прибор содержит пару неподвижных катушек, по которым течет ток цепи, подвижную рамку, для заведения напряжения путем параллельного включения нагрузки. Конструкция рассчитана сразу реализовать формулу полной мощности (см. рис.). Ток умножается на напряжение и некий коэффициент, учитывающий градуировку шкалы, также на косинус сдвига фаз между параметрами. Как говорили выше, сдвиг умещается в пределах 90 – минус 90 градусов, следовательно, косинус положителен, крутящий момент стрелки направлен в одну сторону.

Отсутствует возможность сказать индуктивная ли нагрузка или емкостная. Зато при неправильном включении в цепь показания будут отрицательными (завал набок). Произойдет аналогичное событие, если потребитель вдруг станет отдавать мощность обратно нагрузке (бывает такое). В современных приборах происходит нечто подобное же, вычисления ведет электронный модуль, интегрирующий расход энергии, либо считывающий показания мощности. Вместо стрелки присутствует электронный индикатор и множество других полезных опций.

Особые проблемы вызывают измерения в асимметричных цепях с изолированной нейтралью, где нельзя прямо складывать мощности каждой линии. Ваттметры делятся принципом действия:

Электродинамические. Описаны разделом. Состоят из одной подвижной, двух неподвижных катушек.
Ферродинамические. Напоминает двигатель с расщепленным полюсом (shaded-pole motor).
С квадратором. Используется амплитудно-частотная характеристика нелинейного элемента (например, диода), напоминающая параболу, для возведения электрической величины в квадрат (используется в вычислениях).
С датчиком Холла. Если индукцию сделать при помощи катушки пропорциональной напряжению магнитного поля в сенсоре, подать ток, ЭДС будет результатом умножения двух величин. Искомая величина.
Компараторы. Постепенно повышает опорный сигнал, пока не будет достигнуто равенство. Цифровые приборы достигают высокой точности.

В цепях с сильным сдвигом фаз для оценки потерь применяется синусный ваттметр. Конструкция схожа с рассмотренной, пространственное положение таково, что вычисляется реактивная мощность (см. рис.). В этом случае произведение тока и напряжения домножим на синус угла сдвига фаз. Реактивную мощность измерим обычным (активным) ваттметром. Имеется несколько методик. Например, в трехфазной симметричной цепи нужно последовательную обмотку включить в одну линию, параллельную – в две другие. Затем производятся вычисления: показания прибора умножаются на корень из трех (с учетом, что на индикаторе произведение тока, напряжения и синуса угла между ними).

Методика двух ваттметров

Для трехфазной цепи с простой асимметрией задача усложняется. На рисунке показана методика двух ваттметров (ферродинамических или электродинамических). Начала обмоток указаны звездочками. Ток проходит через последовательные, напряжение с двух фаз подается на параллельную (одно через резистор). Алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров складывается, умножается на корень из трех для получения значения реактивной мощности.

Формула мощности по току и напряжению схемы

Как узнать силу тока, зная мощность и напряжения.

Чтобы ответить на вопрос, как определить ток, необходимо поделить электронапряжение на общее число ватт. При этом сделать все необходимые вычисления можно самостоятельно, а можно прибегнуть к специальному онлайн-калькулятору.

Расчет мощностного показателя по амперам и ваттам.

Узнать потребление электроэнергии по токовой силе резистора можно умножением первой на сопротивление, выражаемое в Омах. В итоге, получится значение, представленное в вольтах, перемноженных на ом. Получится ампер.

Обратите внимание! Если нет сопротивления, нужно поделить ваттный показатель на токовую энергию, то есть следует поделить ватты на амперы и получится значение электроэнергии в вольтах. Понять мощностное показание через величину электричества с электронапряжением, можно умножив соответствующие показания с устройства.

Расчет электроэнергии через электромощность и электронапряжение

Как рассчитать ампераж

Ампераж является значением электротока, которое выражена в амперах. Рассчитать ампераж можно так: I=P/U.

Подсчет ампеража.

Расчет потребляемой мощности

Электромощность является величиной, которая отвечает за факт скорости изменения или передачи электрической энергии. Есть полная и активная мощностная нагрузка, а также активная и реактивная. Полная вычисляется так: S = √ (P2 + Q2), где P является активной частью, а Q реактивной. Для нахождения потребляемого мощностного показателя необходимо знать число электротока, которое потребляется нагрузкой, а также питательное напряжение, которое выдается при помощи источника.

Вам это будет интересно Обозначение разного электрооборудованья на схемах

Что касается бытового определения потребляемой электрической энергии, необходимо вычислить общее количество ватт питания электрических приборов и паспортные данные номинальной силы электротока котла. Как правило, все электрические приборы работают с переменным током и напряжением в 220 вольт. Для вычисления тока проще всего воспользоваться амперметром. Зная первый и второй параметры, реально узнать величину потребляемой энергии.

Стоит указать, что измерить мощность через напряжение или сделать расчет мощности по сопротивлению и напряжению возможно не только формулой, но и прибором. Для этого можно воспользоваться мультиметром с токоизмерительными клещами или специализированным измерителем — ваттметром.

Обратите внимание! Оба работают по одному и тому же принципу, указанному в руководстве по их эксплуатации.

Подсчет потребляемой мощности

Мощность, ток и напряжение — три составляющие расчета проводки в доме. Узнать все необходимые параметры в любой сети просто при помощи формул, представленных выше. От этих значений будет зависеть исправность работы всей домашней электрики и безопасность ее владельца.

Что влияет на мощность тока

Добавление электрического сопротивления позволяет учесть потери в подключенной цепи (нагрузке). В формуле нахождения мощности для полной цепи учитывают параметры источника питания. Для более точного анализа следует оценить скорость потребления энергии на единицу объема проводника (ΔV).

Мощность равна формуле:

Pуд = Rуд * j2,

где:

Rуд – удельное сопротивление;
j – плотность тока соответствующего участка цепи.

Из этого выражения понятна зависимость расхода электричества от проводимости. Данное соотношение определяет требования к используемой кабельной продукции. При недостаточном сечении (высоком уровне примесей) увеличивается нагрев. Аналогичный результат получают при подключении мощной нагрузки. На определенном уровне произойдет тепловое разрушение материала.

К сведению. Этот процесс является причиной типичных аварийных ситуаций. Для предотвращения повреждений применяют специализированную технику – автоматические выключатели.

Отличия мощности при постоянном и переменном напряжении

Ведем обозначения электрических величин, которые приняты в нашей стране:

Р − активная мощность, измеряется в ваттах, обозначается Вт;
Q − реактивная мощность, измеряется в вольт амперах реактивных, обозначается ВАр;
S − полная мощность, измеряется в вольт амперах, обозначается ВА;
U − напряжение, измеряется в вольтах, обозначается ВА;
I − ток, измеряется в амперах, обозначается А;
R − сопротивление, измеряется в омах, обозначается Ом.

Назовем основные отличия P на постоянном и Q на переменном электротоке. Расчет P на постоянном электротоке получается наиболее простым. Для участков электрической цепи справедлив закон Ома. В этом законе задействованы только величина приложенного U (напряжения) и величина сопротивления R.

Расчет S (полной мощности) на переменном электротоке производится несколько сложнее. Кроме P, имеется Q и вводится понятие коэффициента мощности. Алгебраически складывая активную P и реактивную Q, получают общую S.

Виды мощностей

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

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

Основные мощностные разновидности.

Мощность тока через резистор

Пусть переменный ток
протекает через резистор сопротивлением
. Напряжение на резисторе, как нам известно, колеблется в фазе с током:

Поэтому для мгновенной мощности получаем:

(2)

Мы видим, что мощность всё время неотрицательна — резистор забирает энергию из цепи, но не возвращает её обратно в цепь.

Мощность переменного тока через резистор.

Максимальное значение
нашей мощности связано с амплитудами тока и напряжения привычными формулами:

На практике, однако, интерес представляет не максимальная, а средняя мощность тока. Это и понятно. Возьмите, например, обычную лампочку, которая горит у вас дома. По ней течёт ток частотой
Гц, т. е. за секунду совершается
колебаний силы тока и напряжения. Ясно, что за достаточно продолжительное время на лампочке выделяется некоторая средняя мощность, значение которой находится где-то между
и
. Где же именно?

Посмотрите ещё раз внимательно на рис. 1. Не возникает ли у вас интуитивное ощущение, что средняя мощность соответствует «середине» нашей синусоиды и принимает поэтому значение
?

Это ощущение совершенно верное! Так оно и есть. Разумеется, можно дать математически строгое определение среднего значения функции (в виде некоторого интеграла) и подтвердить нашу догадку прямым вычислением, но нам это не нужно. Достаточно интуитивного понимания простого и важного факта:

среднее значение квадрата синуса (или косинуса) за период равно
.

Среднее значение квадрата синуса равно

Итак, для среднего значения
мощности тока на резисторе имеем:

(3)

В связи с этими формулами вводятся так называемые действующие (или эффективные) значения напряжения и силы тока (на самом деле это есть не что иное, как средние квадратические значения напряжения и тока. Такое у нас уже встречалось: средняя квадратическая скорость молекул идеального газа (листок «Уравнение состояния идеального газа»):

(4)

Формулы (3), записанные через действующие значения, полностью аналогичны соответствующим формулам для постоянного тока:

Поэтому если вы возьмёте лампочку, подключите её сначала к источнику постоянного напряжения
, а затем к источнику переменного напряжения с таким же действующим значением
, то в обоих случаях лампочка будет гореть одинаково ярко.

Действующие значения (4) чрезвычайно важны для практики. Оказывается, вольтметры и амперметры переменного тока показывают именно действующие значения (так уж они устроены). Знайте также, что пресловутые
вольт из розетки — это действующее значение напряжения бытовой электросети.

Мощность тока через конденсатор

Пусть на конденсатор подано переменное напряжение
. Как мы знаем, ток через конденсатор опережает по фазе напряжение на
:

Для мгновенной мощности получаем:

График зависимости мгновенной мощности от времени.

Мощность переменного тока через конденсатор.

Чему равно среднее значение мощности? Оно соответствует «середине» синусоиды и в данном случае равно нулю! Мы видим это сейчас как математический факт. Но интересно было бы с физической точки зрения понять, почему мощность тока через конденсатор оказывается нулевой.

Для этого давайте нарисуем графики напряжения и силы тока в конденсаторе на протяжении одного периода колебаний.

Напряжение на конденсаторе и сила тока через него.

Рассмотрим последовательно все четыре четверти периода.

1. Первая четверть,
. Напряжение положительно и возрастает. Ток положителен (течёт в положительном направлении), конденсатор заряжается. По мере увеличения заряда на конденсаторе сила тока убывает.

Мгновенная мощность положительна: конденсатор накапливает энергию, поступающую из внешней цепи. Эта энергия возникает за счёт работы внешнего электрического поля, продвигающего заряды на конденсатор.

2. Вторая четверть,
. Напряжение продолжает оставаться положительным, но идёт на убыль. Ток меняет направление и становится отрицательным: конденсатор разряжается против направления внешнего электрического поля.В конце второй четверти конденсатор полностью разряжен.

Мгновенная мощность отрицательна: конденсатор отдаёт энергию. Эта энергия возвращается в цепь: она идёт на совершение работы против электрического поля внешней цепи (конденсатор как бы «продавливает» заряды в направлении, противоположном тому, в котором внешнее поле «хочет» их двигать).

3. Третья четверть,
. Внешнее электрическое поле меняет направление: напряжение отрицательно и возрастает по модулю. Сила тока отрицательна: идёт зарядка конденсатора в отрицательном направлении.

Ситуация полностью аналогична первой четверти, только знаки напряжения и тока — противоположные. Мощность положительна: конденсатор вновь накапливает энергию.

4. Четвёртая четверть,
. Напряжение отрицательно и убывает по модулю. Конденсатор разряжается против внешнего поля: сила тока положительна.

Мощность отрицательна: конденсатор возвращает энергию в цепь. Ситуация аналогична второй четверти — опять-таки с заменой заменой знаков тока и напряжения на противоположные.

Мы видим, что энергия, забранная конденсатором из внешней цепи в ходе первой четверти периода колебаний, полностью возвращается в цепь в ходе второй четверти. Затем этот процесс повторяется вновь и вновь. Вот почему средняя мощность, потребляемая конденсатором, оказывается нулевой.

Мощность тока через катушку

Пусть на катушку подано переменное напряжение
. Ток через катушку отстаёт по фазе от напряжения на
:

Для мгновенной мощности получаем:

Снова средняя мощность оказывается равной нулю. Причины этого, в общем-то, те же, что и в случае с конденсатором. Рассмотрим графики напряжения и силы тока через катушку за период (рис. 5).

Напряжение на катушке и сила тока через неё.

Мы видим, что в течение второй и четвёртой четвертей периода энергия поступает в катушку из внешней цепи. В самом деле, напряжение и сила тока имеют одинаковые знаки, сила тока возрастает по модулю; для создания тока внешнее электрическое поле совершает работу против вихревого электрического поля, и эта работа идёт на увеличение энергии магнитного поля катушки.

В первой и третьей четвертях периода напряжение и сила тока имеют разные знаки: катушка возвращает энергию в цепь. Вихревое электрическое поле, поддерживающее убывающий ток, двигает заряды против внешнего электрического поля и совершает тем самым положительную работу. А за счёт чего совершается эта работа? За счёт энергии, накопленной ранее в катушке.

Таким образом, энергия, запасаемая в катушке за одну четверть периода, полностью возвращается в цепь в ходе следующей четверти. Поэтому средняя мощность, потребляемая катушкой, оказывается равной нулю.

Мощность тока на произвольном участке

Теперь рассмотрим самый общий случай. Пусть имеется произвольный участок цепи — он может содержать резисторы, конденсаторы, катушки…На этот участок подано переменное напряжение
.

Как мы знаем из предыдущего листка «Переменный ток. 2», между напряжением и силой тока на данном участке имеется некоторый сдвиг фаз
. Мы записывали это так:

Тогда для мгновенной мощности имеем:

(5)

Теперь нам хотелось бы определить, чему равна средняя мощность. Для этого мы преобразуем выражение (5), используя формулу:

В результате получим:

(6)

Но среднее значение величины
равно нулю! Поэтому средняя мощность оказывается равной:

(7)

Данную формулу можно записать с помощью действующих значений (4) напряжения и силы тока:

Формула (7) охватывает все три рассмотренные выше ситуации. В случае резистора имеем
, и мы приходим к формуле (3). Для конденсатора и катушки
, и средняя мощность равна нулю.

Кроме того, формула (7) даёт представление о весьма общей проблеме, связанной с передачей электроэнергии. Чрезвычайно важно, чтобы
у потребителя был как можно ближе к единице. Иначе потребитель начнёт возвращать значительную часть энергии назад в сеть (что ему совсем невыгодно), и к тому же возвращаемая энергия будет безвозвратно расходоваться на нагревание проводов и других элементов цепи.

С этой проблемой приходится сталкиваться разработчикам электрических схем, содержащих электродвигатели. Обмотки электродвигателей обладают большими индуктивностями, и возникает ситуация, близкая к «чистой» катушке. Чтобы избежать бесполезного циркулирования энергии по сети, в цепь включают дополнительные элементы, сдвигающие фазу — например, так называемые компенсирующие конденсаторы.

Источники

https://rusenergetics.ru/polezno-znat/raschet-moschnosti-po-toku-i-napryazheniyu
https://amperof. ru/teoriya/formula-moshhnosti-elektricheskogo-toka.html
https://vdome.club/materialy/raschety/formula-moschnosti.html
https://rusenergetics.ru/polezno-znat/moschnost-peremennogo-toka
https://ege-study.ru/ru/ege/materialy/fizika/moshhnost-peremennogo-toka/

формула, онлайн расчет, выбор автомата

Проектируя электропроводку в помещении, начинать надо с расчета силы тока в цепях. Ошибка в этом расчете может потом дорого обойтись. Электрическая розетка может расплавиться под действием слишком сильного для нее тока. Если ток в кабеле больше расчетного для данного материала и сечения жилы, проводка будет перегреваться, что может привести к расплавлению провода, обрыва или короткого замыкания в сети с неприятными последствиями, среди которых необходимость полной замены электропроводки – еще не самое плохое.

Знать силу тока в цепи надо и для подбора автоматических выключателей, которые должны обеспечивать адекватную защиту от перегрузки сети. Если автомат стоит с большим запасом по номиналу, к моменту его срабатывания оборудование может уже выйти из строя. Но если номинальный ток автоматического выключателя меньше тока, возникающего в сети при пиковых нагрузках, автомат будет доводить до бешенства, постоянно обесточивая помещение при включении утюга или чайника.

Формула расчета мощности электрического тока

Согласно закону Ома, сила тока(I) пропорциональна напряжению(U) и обратно пропорциональна сопротивлению(R), а мощность(P) рассчитывается как произведение напряжения и силы тока. Исходя из этого, ток в участке сети рассчитывается: I = P/U.

В реальных условиях в формулу добавляется еще одна составляющая и формула для однофазной сети приобретает вид:

I = P/(U*cos φ),

а для трехфазной сети: I = P/(1,73*U*cos φ),

где U для трехфазной сети принимается 380 В, cos φ – это коэффициент мощности, отражающий соотношение активной и реактивной составляющих сопротивления нагрузки.

Для современных блоков питания реактивная компонента незначительна, величину cos φ можно принимать равной 0,95. Исключение составляют мощные трансформаторы (например, сварочные аппараты) и электродвигатели, они имеют большое индуктивное сопротивление. В сетях, где планируется подключение подобных устройств, максимальную силу тока следует рассчитывать с использованием коэффициента cos φ, равного 0,8 или рассчитать силу тока по стандартной методике, а потом применить повышающий коэффициент 0,95/0,8 = 1,19.

Подставив действующие значения напряжения 220 В/380 В и коэффициента мощности 0,95, получаем I = P/209 для однофазной сети и I = P/624 для трехфазной сети, то есть в трехфазной сети при одинаковой нагрузке ток втрое меньше. Никакого парадокса тут нет, так как трехфазная проводка предусматривает три фазных провода, и при равномерной нагрузке на каждую из фаз она делится натрое. Поскольку напряжение между каждым фазным и рабочим нулевым проводами равно 220 В, можно и формулу переписать в другом виде, так она нагляднее: I = P/(3*220*cos φ).

Подбираем номинал автоматического выключателя

Применив формулу I = P/209, получим, что при нагрузке с мощностью 1 кВт ток в однофазной сети будет 4,78 А. Напряжение в наших сетях не всегда равно в точности 220 В, поэтому не будет большой ошибкой силу тока считать с небольшим запасом как 5 А на каждый киловатт нагрузки. Сразу же видно, что в удлинитель, промаркированный «5 А», утюг мощностью 1,5 кВт включать не рекомендуется, так как ток будет в полтора раза превышать паспортную величину. А еще сразу можно «проградуировать» стандартные номиналы автоматов и определить, на какую нагрузку они рассчитаны:

6 А – 1,2 кВт;
8 А – 1,6 кВт;
10 А – 2 кВт;
16 А – 3,2 кВт;
20 А – 4 кВт;
25 А – 5 кВт;
32 А – 6,4 кВт;
40 А – 8 кВт;
50 А – 10 кВт;
63 А – 12,6 кВт;
80 А – 16 кВт;
100 А – 20 кВт.

С помощью методики «5 ампер на киловатт» можно оценить силу тока, возникающую в сети при подключении бытовых устройств. Интересуют пиковые нагрузки на сеть, поэтому для расчета следует использовать максимальную потребляемую мощность, а не среднюю. Эта информация содержится в документации на изделия. Вряд ли стоит самому рассчитывать этот показатель, суммируя паспортные мощности компрессоров, электродвигателей и нагревательных элементов, входящих в устройство, так как есть еще такой показатель, как коэффициент полезного действия, который придется оценивать умозрительно с риском сильно ошибиться.

При проектировании электропроводки в квартире или загородном доме не всегда доподлинно известны состав и паспортные данные электрооборудования, которое будет подключаться, но можно воспользоваться ориентировочными данными обычных для нашего быта электроприборов:

электросауна (12 кВт) — 60 А;
электроплита (10 кВт) — 50 А;
варочная панель (8 кВт) — 40 А;
электроводонагреватель проточный (6 кВт) — 30 А;
посудомоечная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
стиральная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
джакузи (2,5 кВт) — 12,5 А;
кондиционер (2,4 кВт) — 12 А;
СВЧ-печь (2,2 кВт) — 11 А;
электроводонагреватель накопительный (2 кВт) — 10 А;
электрочайник (1,8 кВт) — 9 А;
утюг (1,6 кВт) — 8 А;
солярий (1,5 кВт) — 7,5 А;
пылесос (1,4 кВт) — 7 А;
мясорубка (1,1 кВт) — 5,5 А;
тостер (1 кВт) — 5 А;
кофеварка (1 кВт) — 5 А;
фен (1 кВт) — 5 А;
настольный компьютер (0,5 кВт) — 2,5 А;
холодильник (0,4 кВт) — 2 А.

Потребляемая мощность осветительных приборов и бытовой электроники невелика, в целом суммарную мощность осветительных приборов можно оценить в 1,5 кВт и автомата на 10 А на группу освещения достаточно. Бытовая электроника подключается к тем же розеткам, что и утюги, дополнительные мощности резервировать для нее нецелесообразно.

Если просуммировать все эти токи, цифра получается внушительная. На практике, возможности подключения нагрузки ограничивает величина выделенной электрической мощности, для квартир с электрической плитой в современных домах она составляет 10 -12 кВт и на квартирном вводе стоит автомат номиналом 50 А. И эти 12 кВт надо распределить, учитывая то, что самые мощные потребители сосредоточены на кухне и в ванной комнате. Проводка будет доставлять меньше поводов для беспокойства, если разбить ее на достаточное количество групп, каждая со своим автоматом. Для электроплиты (варочной панели) делается отдельный ввод с автоматом на 40 А и устанавливается силовая розетка с номинальным током 40 А, ничего больше туда подключать не надо. Для стиральной машины и другого оборудования ванной комнаты делается отдельная группа, с автоматом соответствующего номинала. Эту группу обычно защищают УЗО с номинальным током на 15% большим, чем номинал автоматического выключателя. Отдельные группы выделяют для освещения и для настенных розеток в каждой комнате.

На расчет мощностей и токов придется потратить некоторое время, но можно быть уверенным, что труды не пропадут даром. Грамотно спроектированная и качественно смонтированная электропроводка – залог комфорта и безопасности вашего жилища.

Онлайн расчет мощности тока для однофазной и трехфазной сети

Мощность электрического тока

Прежде чем говорить об электрической мощности, следует определиться с понятием мощности в общем смысле. Обычно, когда люди говорят о мощности, они подразумевают некую силу, которой обладает тот или иной предмет (мощный электродвигатель), либо действие (мощный взрыв).

Электрическая принципиальная схема регулятора мощности.

Но, как мы знаем из школьной физики, сила и мощность — это разные понятия, хотя зависимость у них есть.

Формула мощности.

Первоначально мощность (N) – это характеристика, относящаяся к определённому событию (действию), а если оно привязано к некоторому предмету, то с ним также условно соотносят понятие мощности. Любое физическое действие подразумевает воздействие силы. Сила (F), с помощью которой был пройден определённый путь (S), будет равняться совершенной работе (А). А работа, проделанная за определённое время (t), и будет приравниваться к мощности.

Мощность — это физическая величина, которая равна отношению совершенной работы, что выполняется за некоторый промежуток времени, к этому же промежутку времени. Поскольку работа является мерой изменения энергии, то ещё можно сказать так: мощность — это скорость преобразования энергии системы.

Разобравшись с понятием механической мощности, можно перейти к рассмотрению электрической мощности (мощность электрического тока). Как вы должны знать, U — это работа, выполняемая при перемещении 1 Кл, а ток I — количество кулонов, проходящих за 1 сек. Поэтому произведение тока на напряжение показывает полную работу, выполненную за 1 сек, то есть электрическую мощность, или мощность электрического тока.

Анализируя приведённую формулу, можно сделать очень простой вывод: поскольку электрическая мощность P в одинаковой степени зависит от тока I и от напряжения U, то, следовательно, одну и ту же электрическую мощность можно получить либо при большом токе и малом напряжении, или же, наоборот, при большом напряжении и малом токе (это используется при передаче электроэнергии на удалённые расстояния от электростанций к местам потребления путём трансформаторного преобразования на повышающих и понижающих электроподстанциях).

Формула электрической мощности.

Активная электрическая мощность (это мощность, которая безвозвратно преобразуется в другие виды энергии — тепловую, световую, механическую и т. д.) имеет свою единицу измерения — Вт (Ватт). Она равна произведению 1 В на 1 А. В быту и на производстве мощность удобнее измерять в кВт (киловаттах, 1 кВт = 1000 Вт). На электростанциях уже используются более крупные единицы — мВт (мегаватты, 1 мВт = 1000 кВт = 1 000 000 Вт).

Реактивная электрическая мощность — это величина, которая характеризует такой вид электрической нагрузки, который создаются в устройствах (электрооборудовании) колебаниями энергии (индуктивного и емкостного характера) электромагнитного поля. Для обычного переменного тока она равна произведению рабочего тока I и падению напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q = U×I×sin(угла). Реактивная мощность имеет свою единицу измерения под названием ВАр (вольт-ампер реактивный). Обозначается буквой Q.

Активную и реактивную электрическую мощность на примере можно выразить так: дано электротехническое устройство, которое имеет нагревательные тэны и электродвигатель. Тэны, как правило, сделаны из материала с высоким сопротивлением. При прохождении электрического тока по спирали тэна электрическая энергия полностью преобразуется в тепло. Такой пример характерен активной электрической мощности.

Схема работы электродвигателя.

Электродвигатель этого устройства внутри имеет медную обмотку. Она представляет собой индуктивность. А как мы знаем, индуктивность обладает эффектом самоиндукции, а это способствует частичному возврату электроэнергии обратно в сеть. Эта энергия имеет некоторое смещение в значениях тока и напряжения, что вызывает негативное влияние на электросеть (дополнительно перегружая её).

Похожими способностями обладает и ёмкость (конденсаторы). Она способна накапливать заряд и отдавать его обратно. Разница ёмкости и индуктивности заключается в противоположном смещении значений тока и напряжения относительно друг друга. Такая энергия ёмкости и индуктивности (смещённая по фазе относительно значения питающей электросети) и будет, по сути, являться реактивной электрической мощностью.

Важность реактивной мощности для системы

Введение:

Мы всегда на практике снижаем реактивную мощность для повышения эффективности системы. Это приемлемо на определенном уровне. Если система является чисто резистивной или емкостной, это может вызвать проблемы в электрической системе. Переменные системы питают или потребляют два вида мощности: активную и реактивную.
Реальная мощность выполняет полезную работу, а реактивная мощность поддерживает напряжение, которое необходимо контролировать для обеспечения надежности системы.Реактивная мощность оказывает огромное влияние на безопасность энергосистем, поскольку влияет на напряжения во всей системе.
Найдите важные обсуждения, касающиеся важности реактивной мощности и того, как полезно поддерживать напряжение в системе в нормальном состоянии

Важность реактивной мощности:

Регулировка напряжения в системе электроснабжения важна для правильной работы электроэнергетического оборудования, чтобы предотвратить такие повреждения, как перегрев генераторов и двигателей, снизить потери при передаче и поддерживать способность системы выдерживать и предотвращать падение напряжения.
Уменьшение реактивной мощности вызывает падение напряжения, а увеличение вызывает рост напряжения. Падение напряжения может произойти, когда система пытается обслуживать гораздо большую нагрузку, чем может выдержать напряжение.
При понижении напряжения источника реактивной мощности при падении напряжения ток должен увеличиваться для поддержания подаваемой мощности, в результате чего система потребляет больше реактивной мощности, и напряжение падает дальше. Если ток увеличивается слишком сильно, линии передачи выходят из строя, перегружая другие линии и потенциально вызывая каскадные отказы.
Если напряжение падает слишком низко, некоторые генераторы автоматически отключаются для защиты. Коллапс напряжения происходит, когда увеличение нагрузки или уменьшение мощности генерирующих или передающих мощностей вызывает падение напряжения, что вызывает дальнейшее снижение реактивной мощности от заряда конденсаторов и линии, а также дальнейшее снижение напряжения. Если снижение напряжения продолжается, это вызовет срабатывание дополнительных элементов, что приведет к дальнейшему снижению напряжения и потере нагрузки. Результатом всего этого прогрессивного и неконтролируемого падения напряжения является то, что система не может обеспечить реактивную мощность, необходимую для обеспечения потребности в реактивной мощности

Для контроля напряжения и реактивной мощности:

Управление напряжением и управление реактивной мощностью — это два аспекта одной деятельности, которые поддерживают надежность и упрощают коммерческие транзакции в сетях передачи.
В системе переменного тока (AC) напряжение контролируется путем управления производством и потреблением реактивной мощности.
Существует три причины, по которым необходимо управлять реактивной мощностью и управляющим напряжением.
Во-первых, оборудование потребителя и энергосистемы рассчитано на работу в диапазоне напряжений, обычно в пределах ± 5% от номинального напряжения. При низком напряжении многие типы оборудования плохо работают, лампочки дают меньше света, асинхронные двигатели могут перегреться и выйти из строя, а некоторое электронное оборудование не будет работать.Высокое напряжение может повредить оборудование и сократить срок его службы.
Во-вторых, реактивная мощность потребляет ресурсы передачи и генерации. Чтобы максимизировать количество реальной мощности, которая может быть передана через перегруженный интерфейс передачи, потоки реактивной мощности должны быть минимизированы. Точно так же выработка реактивной мощности может ограничивать реальную мощность генератора.
В-третьих, перемещение реактивной мощности в системе передачи приводит к потерям реальной мощности. Чтобы восполнить эти потери, необходимо обеспечить как мощность, так и энергию.
Контроль напряжения осложняется двумя дополнительными факторами.
Во-первых, сама передающая система является нелинейным потребителем реактивной мощности, зависящей от загрузки системы. При очень небольшой нагрузке система генерирует реактивную мощность, которую необходимо поглотить, тогда как при большой нагрузке система потребляет большое количество реактивной мощности, которую необходимо заменить. Требования к реактивной мощности системы также зависят от конфигурации генерации и передачи.
Следовательно, требования к реактивности системы меняются во времени по мере изменения уровней нагрузки и моделей нагрузки и генерации.Основная система энергоснабжения состоит из множества единиц оборудования, любое из которых может выйти из строя в любой момент. Таким образом, система спроектирована таким образом, чтобы выдерживать потерю любого отдельного оборудования и продолжать работу, не затрагивая клиентов. То есть система рассчитана на то, чтобы противостоять единственному непредвиденному обстоятельству. Потеря генератора или основной линии электропередачи может иметь комбинированный эффект, заключающийся в снижении реактивной мощности и, в то же время, перенастройке потоков, так что система потребляет дополнительную реактивную мощность.
По крайней мере, часть реактивного источника питания должна быть способна быстро реагировать на изменение потребности в реактивной мощности и поддерживать приемлемые напряжения во всей системе. Таким образом, подобно тому, как электрическая система требует резервов реальной мощности для реагирования на непредвиденные обстоятельства, она также должна поддерживать резервы реактивной мощности.
Нагрузки также могут быть как реальными, так и реактивными. Реактивная часть нагрузки может обслуживаться от системы передачи. Реактивные нагрузки вызывают большее падение напряжения и реактивные потери в системе передачи, чем реальные нагрузки аналогичного размера (MVA).
При управлении реактивной мощностью и напряжением работа системы преследует три цели.
Во-первых, он должен поддерживать адекватное напряжение по всей системе передачи и распределения как для текущих, так и для непредвиденных условий.
Во-вторых, он стремится минимизировать перегрузку потоков реальной мощности.
В-третьих, он стремится минимизировать потери реальной мощности.

Базовая концепция реактивной мощности

1) Зачем нам реактивная мощность:

Активная мощность — это энергия, необходимая для запуска двигателя, обогрева дома или освещения электрической лампочки.Реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирования напряжения.
Если напряжение в системе недостаточно высокое, активная мощность не может быть подана.
Реактивная мощность используется для обеспечения уровней напряжения, необходимых для выполнения активной работы активной мощности.
Реактивная мощность необходима для передачи активной мощности по системе передачи и распределения потребителю. Реактивная мощность требуется для поддержания напряжения для передачи активной мощности (ватт) по линиям передачи.
Двигательные нагрузки и другие нагрузки требуют реактивной мощности для преобразования потока электронов в полезную работу.
Когда реактивной мощности недостаточно, напряжение падает, и невозможно передать мощность, требуемую нагрузкой, по линиям ».

2) Реактивная мощность является побочным продуктом систем переменного тока

Трансформаторам, линиям электропередачи и двигателям требуется реактивная мощность. Электродвигателям требуется реактивная мощность для создания магнитных полей для их работы.
Трансформаторы и линии передачи обладают как индуктивностью, так и сопротивлением

Оба противостоят потоку тока
Необходимо поднять напряжение выше, чтобы пропустить мощность через индуктивность линий
Если не вводится емкость для индуктивности смещения

3) Как напряжения регулируются реактивной мощностью:

Напряжения контролируются путем обеспечения достаточного запаса регулирования реактивной мощности для нужд питания через

Шунтирующий конденсатор и компенсация реактора
Динамическая компенсация
Правильный график напряжения генерации.

Напряжения контролируются путем прогнозирования и корректировки запроса реактивной мощности от нагрузок

4) Реактивная мощность и коэффициент мощности

Реактивная мощность присутствует, когда напряжение и ток не совпадают по фазе

Один сигнал опережает другой
Фазовый угол не равен 0 °
Коэффициент мощности меньше единицы

Измерено в вольт-амперных реактивных (VAR)
Производится, когда форма волны тока опережает форму волны напряжения (опережающий коэффициент мощности)
И наоборот, потребляется, когда форма волны тока отстает от напряжения (отстающий коэффициент мощности)

5) Ограничения реактивной мощности:

Реактивная мощность не распространяется очень далеко.
Обычно необходимо производить рядом с местом, где это необходимо
Поставщик / источник, расположенный близко к месту потребности, находится в гораздо лучшем положении для обеспечения реактивной мощности, чем тот, который расположен далеко от местоположения потребности
Источники реактивной мощности тесно связаны со способностью выдавать активную или активную мощность.

Реактивная мощность, вызванная отсутствием электричества — отключение электроэнергии

Качество подачи электроэнергии можно оценить по ряду параметров.Однако самым важным всегда будет наличие электроэнергии, а также количество и продолжительность прерываний.
При высоком потреблении электроэнергии потребность в индуктивной реактивной мощности увеличивается в той же пропорции. В этот момент линии передачи (которые хорошо загружены) вносят дополнительную индуктивную реактивную мощность. Местных источников емкостной реактивной мощности становится недостаточно. Необходимо отдавать больше реактивной мощности от генераторов электростанций.
Может случиться так, что они уже полностью загружены, и реактивную мощность придется подавать из более отдаленных мест. Передача реактивной мощности приведет к большей нагрузке на линии, что, в свою очередь, приведет к увеличению реактивной мощности. Напряжение на стороне потребителя будет снижаться дальше. Местное управление напряжением с помощью автотрансформаторов приведет к увеличению тока (для получения той же мощности), что, в свою очередь, увеличит падение напряжения в линиях. В один момент этот процесс может пойти лавинообразно, снижая напряжение до нуля.В то же время большинство генераторов на электростанциях отключатся из-за недопустимо низкого напряжения, что, конечно, ухудшит ситуацию.
Недостаточная реактивная мощность, приводящая к падению напряжения, была причиной серьезных отключений электроэнергии во всем мире. Коллапс напряжения произошел в Соединенных Штатах во время отключения электроэнергии 2 июля 1996 г. и 10 августа 1996 г. на западном побережье
Хотя 14 августа 2003 г. отключение электроэнергии в США и Канаде не было связано с падением напряжения, как этот термин традиционно используется инженерами энергосистем, в итоговом отчете целевой группы говорится, что «Недостаточная реактивная мощность была проблемой при отключении электроэнергии. и отчет также «переоценка динамики реактивного выхода системы генерации» как общий фактор среди крупных отключений в США.
Спрос на реактивную мощность был необычно высоким из-за большого объема потоковых передач на большие расстояния, проходящих через Огайо в районы, включая Канаду, чем было необходимо для импорта энергии для удовлетворения местного спроса. Но подача реактивной мощности была низкой, потому что некоторые станции не работали и, возможно, потому, что другие станции не производили ее в достаточном количестве ».

Проблема реактивной мощности:

Хотя для работы многих электрических устройств требуется реактивная мощность, она может оказывать вредное воздействие на бытовые приборы и другие моторизованные нагрузки, а также на электрическую инфраструктуру.Поскольку ток, протекающий через электрическую систему, превышает ток, необходимый для выполнения требуемой работы, избыточная мощность рассеивается в виде тепла, поскольку реактивный ток течет через резистивные компоненты, такие как провода, переключатели и трансформаторы. Помните, что всякий раз, когда расходуется энергия, вы платите. Не имеет значения, в виде тепла или полезной работы расходуется энергия.
Мы можем определить, сколько реактивной мощности потребляют электрические устройства, измерив их коэффициент мощности, соотношение между реальной и реальной мощностью.Коэффициент мощности 1 (т.е. 100%) в идеале означает, что вся электрическая мощность используется для реальной работы. Дома обычно имеют общий коэффициент мощности в диапазоне от 70% до 85%, в зависимости от того, какие приборы могут работать. В новых домах с новейшими энергоэффективными приборами общий коэффициент мощности может составлять 90%.
Электроэнергетические компании корректируют коэффициент мощности вокруг промышленных комплексов, либо они потребуют этого от нарушителя, либо они будут взимать плату за реактивную мощность.Электрокомпании не беспокоят бытовые услуги, потому что влияние на их распределительную сеть не такое серьезное, как в промышленно развитых регионах. Однако верно то, что коррекция коэффициента мощности помогает электроэнергетической компании за счет снижения спроса на электроэнергию, тем самым позволяя им удовлетворять потребности в услугах в других местах.
Коррекция коэффициента мощности не приведет к увеличению счета за электричество и не нанесет вреда вашим электрическим устройствам. Эта технология уже много лет успешно применяется в промышленности.При правильном размере коррекция коэффициента мощности повысит электрический КПД и долговечность индуктивных нагрузок. Коррекция коэффициента мощности может иметь неблагоприятные побочные эффекты (например, гармоники) на чувствительном промышленном оборудовании, если с ней не будут работать знающие и опытные специалисты. Коррекция коэффициента мощности в жилых домах ограничена мощностью электрической панели (макс. 200 А) и не чрезмерно компенсирует индуктивные нагрузки в домах. Повышение эффективности электрических систем снижает потребность в энергии и ее воздействие на окружающую среду

Влияние реактивной мощности в различных элементах энергосистемы:

1) Поколение:

Основная функция генератора электроэнергии — преобразовывать топливо в электроэнергию. Почти все генераторы также имеют значительный контроль над напряжением на клеммах и выходной реактивной мощностью.
Способность генератора обеспечивать реактивную поддержку зависит от его реальной выработки электроэнергии. Как и у большинства электрического оборудования, генераторы ограничены своей пропускной способностью по току. При напряжении, близком к номинальному, эта способность становится пределом в МВА для якоря генератора, а не ограничением в МВт.
Производство реактивной мощности связано с увеличением магнитного поля для увеличения напряжения на клеммах генератора.Увеличение магнитного поля требует увеличения тока во вращающейся обмотке возбуждения. Поглощение реактивной мощности ограничивается структурой магнитного потока в статоре, что приводит к чрезмерному нагреву железа на конце статора, что является пределом нагрева сердечника.
Синхронизирующий крутящий момент также уменьшается при поглощении большого количества реактивной мощности, что также может ограничивать возможности генератора, чтобы снизить вероятность потери синхронизации с системой.
Первичный двигатель генератора (например,g., паровая турбина) обычно проектируется с меньшей мощностью, чем у электрического генератора, что приводит к ограничению первичного двигателя. Разработчики понимают, что генератор будет вырабатывать реактивную мощность и поддерживать напряжение системы большую часть времени . Наличие первичного двигателя, способного выдавать всю механическую мощность, которую генератор может преобразовать в электричество, когда он не производит и не поглощает реактивную мощность, приведет к недостаточному использованию первичного двигателя.
Для производства или поглощения дополнительных VAR сверх этих пределов потребуется снижение реальной выходной мощности устройства.Управление реактивным выходом и напряжением на клеммах генератора обеспечивается регулировкой постоянного тока во вращающемся поле генератора. Управление может быть автоматическим, непрерывным и быстрым.
Характеристики, присущие генератору, помогают поддерживать напряжение в системе. При любой данной настройке поля генератор имеет определенное напряжение на клеммах, которое он пытается удерживать. Если напряжение в системе падает, генератор подает в энергосистему реактивную мощность, стремясь повысить напряжение в системе.Если напряжение в системе возрастает, реактивная мощность генератора упадет, и в конечном итоге реактивная мощность будет поступать в генератор, стремясь к снижению напряжения системы. Регулятор напряжения усиливает это поведение, направляя ток возбуждения в соответствующем направлении для получения желаемого напряжения системы.

2) Синхронные конденсаторы:

Каждая синхронная машина (двигатель или генератор) с управляемым полем имеет характеристики реактивной мощности, описанные выше.
Синхронные двигатели иногда используются для обеспечения динамической поддержки напряжения в энергосистеме, поскольку они обеспечивают механическую мощность для своей нагрузки. Некоторые турбины внутреннего сгорания и гидроагрегаты спроектированы так, чтобы генератор мог работать без механического источника энергии, просто для обеспечения реактивной мощности энергосистемы, когда реальная выработка электроэнергии недоступна или не требуется. Синхронные машины, которые предназначены исключительно для обеспечения реактивной поддержки, называются синхронными конденсаторами.
обладают всеми преимуществами генераторов по быстродействию и управляемости без необходимости строить остальную часть электростанции (например, оборудование для перекачки топлива и котлы). Поскольку это вращающиеся машины с движущимися частями и вспомогательными системами, они могут потребовать значительно большего обслуживания, чем статические альтернативы. Они также потребляют активную мощность, равную примерно 3% от номинальной реактивной мощности машины.

3) Конденсаторы и индукторы:

Конденсаторы и катушки индуктивности (иногда называемые реакторами) — это пассивные устройства, которые генерируют или поглощают реактивную мощность.Они достигают этого без значительных потерь реальной мощности или эксплуатационных расходов.
Мощность конденсаторов и катушек индуктивности пропорциональна квадрату напряжения . Таким образом, конденсаторная батарея (или катушка индуктивности) с номиналом 100 МВАр будет производить (или поглощать) только 90 МВАр, когда напряжение падает до 0,95 о.е., но она будет производить (или поглощать) 110 МВАр, когда напряжение повышается до 1,05 о.е. Это соотношение полезно, когда для удержания напряжения используются катушки индуктивности.
Катушка индуктивности поглощает больше, когда напряжения самые высокие и устройство больше всего необходимо.Эта взаимосвязь неудачна для более распространенного случая, когда конденсаторы используются для поддержания напряжения. В крайнем случае напряжение падает, и конденсаторы вносят меньший вклад, что приводит к дальнейшему снижению напряжения и еще меньшей поддержке со стороны конденсаторов; в конечном итоге происходит падение напряжения и отключение питания.
— это дискретные устройства, предназначенные для поглощения определенного количества реактивной мощности при определенном напряжении. Они могут быть включены или выключены, но не имеют переменного управления.
Конденсаторные батареи состоят из отдельных емкостей конденсаторов, обычно на 200 кВАр или меньше каждая.Емкости подключаются последовательно и параллельно, чтобы получить желаемое напряжение конденсаторной батареи и номинальную емкость. Как и катушки индуктивности, конденсаторные батареи представляют собой дискретные устройства, но они часто имеют несколько ступеней для обеспечения ограниченного количества регулируемых параметров, что делает их недостатком по сравнению с синхронным двигателем.

4) Статические компенсаторы VAR: (SVC)

SVC сочетает в себе обычные конденсаторы и катушки индуктивности с возможностью быстрого переключения.Переключение происходит во временном интервале субцикла (т.е. менее чем за 1/60 секунды), обеспечивая непрерывный диапазон управления. Диапазон может быть изменен от поглощения до выработки реактивной мощности. Следовательно, элементы управления могут быть разработаны для обеспечения очень быстрой и эффективной поддержки реактивной мощности и управления напряжением.
Поскольку в SVC используются конденсаторы, их реактивная способность снижается так же, как и падение напряжения. Они также не способны выдерживать кратковременную перегрузку генераторов и синхронных конденсаторов.Для приложений SVC обычно требуются фильтры гармоник, чтобы уменьшить количество гармоник, вводимых в энергосистему.

5) Статические синхронные компенсаторы: (STATCOM)

STATCOM — это твердотельное шунтирующее устройство, которое генерирует или поглощает реактивную мощность и является одним из членов семейства устройств, известных как гибкая система передачи переменного тока.
STATCOM похож на SVC по скорости реакции, возможностям управления и использованию силовой электроники.Однако вместо использования обычных конденсаторов и катушек индуктивности в сочетании с быстродействующими переключателями, STATCOM использует силовую электронику для синтеза выходной реактивной мощности. Следовательно, производительность обычно симметрична, обеспечивая столько же производительности, сколько и поглощение.
Твердотельный характер STATCOM означает, что, как и в SVC, элементы управления могут быть разработаны для обеспечения очень быстрого и эффективного управления напряжением. Не имея возможности кратковременной перегрузки генераторов и синхронных конденсаторов, емкость STATCOM не страдает так серьезно, как SVC и конденсаторы, от пониженного напряжения.
имеют ограничение по току, поэтому их способность MVAR линейно реагирует на напряжение, в отличие от отношения квадрата напряжения SVC и конденсаторов. Этот атрибут значительно увеличивает полезность STATCOM для предотвращения падения напряжения.

6) Распределенная генерация:

Распределение ресурсов генерации по энергосистеме может иметь положительный эффект, если генерация имеет возможность поставлять реактивную мощность.Без этой возможности управления выходной реактивной мощностью производительность системы передачи и распределения может ухудшиться.
Индукционные генераторы были привлекательным выбором для небольших генерирующих компаний, подключенных к сети, прежде всего потому, что они относительно недороги. Они не требуют синхронизации и обладают механическими характеристиками, которые подходят для некоторых приложений (например, ветра). Они также поглощают реактивную мощность, а не генерируют ее, и не поддаются контролю. Если выходная мощность генератора колеблется (как ветер), реактивная нагрузка генератора также колеблется, что усугубляет проблемы управления напряжением для системы передачи.
Индукционные генераторы можно компенсировать статическими конденсаторами, но эта стратегия не решает проблему флуктуаций и не обеспечивает контролируемое поддержание напряжения. Многие ресурсы распределенной генерации теперь подключаются к сети через твердотельную силовую электронику, чтобы скорость первичного двигателя могла изменяться независимо от частоты энергосистемы. Что касается ветра, использование твердотельной электроники может улучшить захват энергии.
Для газовых микротурбин оборудование силовой электроники позволяет им работать на очень высоких скоростях.Фотоэлектрические устройства генерируют постоянный ток и требуют инверторов для подключения к энергосистеме. Устройства накопления энергии (например, батареи, маховики и сверхпроводящие магнитные накопители энергии) также часто бывают распределенными и требуют твердотельных инверторов для взаимодействия с сетью. Это более широкое использование твердотельного интерфейса между устройствами и энергосистемой дает дополнительное преимущество, обеспечивая полный контроль реактивной мощности, аналогичный таковому у STATCOM.
Фактически, большинству устройств не требуется обеспечивать активную мощность, чтобы был доступен полный диапазон реактивного управления.Первичный двигатель поколения, например турбина, может выйти из строя, пока реактивный компонент полностью исправен. Эта технологическая разработка (твердотельная силовая электроника) превратила потенциальную проблему в преимущество, позволив распределенным ресурсам внести свой вклад в управление напряжением.

7) Сторона передачи:

Неизбежным следствием работы нагрузок является наличие реактивной мощности, связанной с фазовым сдвигом между напряжением и током.
Некоторая часть этой мощности компенсируется на стороне потребителя, а остальная часть загружает сеть. Контракты на поставку не требуют, чтобы cosφ был равен единице. Реактивная мощность также используется владельцем линии электропередачи для управления напряжением.
Реактивная составляющая тока добавляет к току нагрузки и увеличивает падение напряжения на полном сопротивлении сети . Регулируя поток реактивной мощности, оператор изменяет падения напряжения в линиях и, таким образом, напряжение в точке подключения потребителя.
Напряжение на стороне потребителя зависит от всего, что происходит на пути от генератора до нагрузки потребителя. Все узлы, точки подключения других линий электропередачи, распределительные станции и другое оборудование вносят вклад в поток реактивной мощности.
Сама линия передачи также является источником реактивной мощности. Линия, открытая на другом конце (без нагрузки), похожа на конденсатор и является источником емкостной (опережающей) реактивной мощности. Продольные индуктивности без тока не намагничиваются и не вносят никаких реактивных составляющих.С другой стороны, когда линия проводит большой ток, преобладает вклад продольных индуктивностей, и сама линия становится источником индуктивной (запаздывающей) реактивной мощности. Для каждой линии может быть рассчитано характерное значение потока мощности.
Если передаваемая мощность больше, чем предварительно определенное значение, линия будет вводить дополнительную индуктивную реактивную мощность, а если она ниже предварительно определенного значения, линия будет вводить емкостную реактивную мощность. Предварительно определенное значение зависит от напряжения: для линии 400 кВ составляет около 32% от номинальной мощности передачи, для линии 220 кВ — около 28%, а для линии 110 кВ — около 22%.Процент будет меняться в зависимости от параметров строительства.
Реактивная мощность, вносимая самими линиями, действительно мешает оператору системы передачи. Ночью, когда спрос невелик, необходимо подключать параллельные реакторы для потребления дополнительной емкостной реактивной мощности линий. Иногда возникает необходимость отключить малонагруженную линию (что определенно влияет на надежность системы). В часы пик не только нагрузки потребителей вызывают большие падения напряжения, но и индуктивная реактивная мощность линий увеличивает общий поток мощности и вызывает дальнейшие падения напряжения.
Регулирование напряжения и реактивной мощности имеет некоторые ограничения. Большая часть реактивной мощности вырабатывается в агрегатах электростанции. Генераторы могут обеспечивать плавно регулируемую опережающую и запаздывающую реактивную мощность без каких-либо затрат на топливо.
Однако реактивная мощность занимает генерирующую мощность и снижает выработку активной мощности. Кроме того, не стоит передавать реактивную мощность на большие расстояния (из-за потерь активной мощности). Контроль, обеспечиваемый «в пути» в линии передачи, узлах связи, распределительной станции и других точках, требует установки конденсаторов или \ и реакторов.
Часто используются с системой переключения ответвлений трансформатора. Диапазон регулирования напряжения зависит от их размера. Управление может состоять, например, в повышении напряжения трансформатора и последующем уменьшении его за счет протекания реактивных токов.
Если напряжение трансформатора достигает наивысшего значения и все конденсаторы находятся в рабочем состоянии, то дальнейшее повышение напряжения на стороне потребителя невозможно. С другой стороны, когда требуется уменьшение, предел устанавливается максимальной реактивной мощностью реакторов и самым низким ответвлением трансформатора.

Методы оценки для контроля напряжения и реактивной мощности:

Планировщики передачи и распределения должны заранее определить требуемый тип и место реактивной коррекции.

1) Поддержка статического и динамического напряжения

Требуемый тип компенсации реактивной мощности зависит от времени, необходимого для восстановления напряжения.
Static Compensation идеально подходит для секундных и минутных ответов.(Конденсаторы, реакторы, переключатели).
Dynamic Compensation идеально подходит для мгновенных ответов. (конденсаторы, генераторы)
Для поддержания уровней напряжения в приемлемом диапазоне необходим правильный баланс статического и динамического напряжения.

2) Реактивные запасы при различных условиях эксплуатации

Конденсаторы системы, реакторы и конденсаторы должны работать для обеспечения нормальной реактивной нагрузки.По мере увеличения нагрузки или после непредвиденных обстоятельств следует включать дополнительные конденсаторы или снимать реакторы для поддержания приемлемого напряжения в системе.
Реактивная способность генераторов должна быть в основном зарезервирована на случай непредвиденных обстоятельств в системе сверхвысокого напряжения или для поддержки напряжений в экстремальных условиях эксплуатации системы.
Схемы отключения нагрузки должны быть реализованы, если желаемое напряжение недостижимо, если резерв реактивной мощности

3) Координация напряжения

Реактивные источники должны быть скоординированы, чтобы гарантировать, что адекватные напряжения поддерживаются повсюду в соединенной системе во всех возможных состояниях системы.Поддержание приемлемого напряжения системы включает координацию источников и приемников, в том числе:

График напряжения завода
Настройки отводов трансформатора
Настройки реактивного устройства
Схемы отключения нагрузки.

Последствия несогласованной из вышеуказанных операций будут включать:

Повышенные потери реактивной мощности
Снижение реактивного запаса доступно для непредвиденных обстоятельств и условий экстремальной легкой нагрузки
Чрезмерное переключение шунтирующих конденсаторов или реакторов
Повышенная вероятность условий падения напряжения.

График напряжения установки: Каждой электростанции требуется поддерживать определенное напряжение на системной шине, к которой она подключена. Назначенный график позволит энергоблоку нормально работать:

В середине диапазона реактивной способности при нормальных условиях
На верхнем пределе своего диапазона реактивной способности во время чрезвычайных ситуаций
«Недостаточно возбужден» или поглощает реактивную мощность в условиях экстремально легкой нагрузки.

Настройки ответвлений трансформатора: Ответвления трансформатора должны быть согласованы друг с другом и с графиками напряжения ближайшей генерирующей станции.
Отводы трансформатора следует выбирать таким образом, чтобы вторичные напряжения оставались ниже пределов оборудования в условиях небольшой нагрузки.
Настройки реактивного устройства: Конденсаторы в сетях низкого напряжения должны быть настроены на включение, чтобы поддерживать напряжение во время пикового и аварийного состояния. И «Выкл», когда больше не требуются поддерживающие уровни напряжения.
Схемы отключения нагрузки: Схемы отключения нагрузки должны быть реализованы как «последнее средство» для поддержания приемлемого напряжения.

4) Контроль напряжения и реактивной мощности

Требует координации работы по всем дисциплинам передачи и распределения.
Требуется передача до:

Прогноз реактивного спроса и требуемой резервной маржи
Спроектировать, спроектировать и установить требуемый тип и место реактивной коррекции
Поддержание реактивных устройств для надлежащей компенсации
Обслуживание счетчиков для обеспечения точности данных
При необходимости порекомендуйте правильную схему сброса нагрузки.

Полная компенсация распределительных нагрузок до того, как будет учтена компенсация реактивной мощности передачи
Поддержание реактивных устройств для надлежащей компенсации
Обслуживание счетчиков для обеспечения точности данных
Установить и испытать схемы автоматического отключения нагрузки при пониженном напряжении

Каталожные номера:

Samir Aganoviş,
Зоран Гаджиш,
Grzegorz Blajszczak- Варшава, Польша,
Джанфранко Chicco
Роберт П.O’Connell-Williams Power Company
Гарри Л. Терхьюн — Американская передающая компания,
Авраам Ломи, Фернандо Альварадо, Благой Борисов, Лоуренс Д. Кирш
Роберт Томас,
НАЦИОНАЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ НА ДУБОВОМ ХРЕБЕ

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

О Джинеше.Пармар (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар закончил M.Tech (Power System Control), B.E (Electric). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения кражи электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение). В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия.Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Промышленный Электрикс» (австралийские энергетические публикации). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знает английский, хинди, гуджарати, французский языки. Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновить свои знания по различным инженерным темам.

Параметры командной строки

Powercfg | Документы Microsoft

27.10.2017
13 минут на чтение

В этой статье

Используйте powercfg.exe для управления схемами электропитания — также называемыми схемами электропитания — для использования доступных состояний сна, управления состояниями электропитания отдельных устройств и анализа системы на предмет общих проблем с энергоэффективностью и временем автономной работы .

Синтаксис

Командные строки

Powercfg используют следующий синтаксис:

powercfg / опция [ аргументы ] [ /? ]

, где опция — одна из опций, перечисленных в следующей таблице, а аргументов — один или несколько аргументов, применимых к выбранной опции. В том числе /? в командной строке отображает справку для указанного параметра. Опции и аргументы описаны более подробно далее в этом разделе.

Опция	Описание
/ ?, -help	Отображает информацию о параметрах командной строки.
/ список, / L	Список всех схем питания.
/ запрос, / Q	Отображает содержимое схемы питания.
/ изменить, / X	Изменяет значение настройки в текущей схеме питания.
/ изменить имя	Изменяет имя и описание схемы питания.
/ дубликаты схемы	Дублирует схему питания.
/ удалить, / D	Удаляет схему питания.
/ deletesetting	Удаляет настройку мощности.
/ setactive, / S	Активирует схему питания в системе.
/ getactivescheme	Извлекает текущую активную схему питания.
/ setacvalueindex	Устанавливает значение, связанное с настройкой мощности, когда система питается от сети переменного тока.
/ setdcvalueindex	Устанавливает значение, связанное с настройкой мощности, когда система питается от источника постоянного тока.
/ импорт	Импортирует все параметры мощности из файла.
/ экспорт	Экспортирует схему управления питанием в файл.
/ псевдонимы	Отображает все псевдонимы и соответствующие им GUID.
/ getsecuritydescriptor	Получает дескриптор безопасности, связанный с указанным параметром питания, схемой управления питанием или действием.
/ setsecuritydescriptor	Устанавливает дескриптор безопасности, связанный с настройкой мощности, схемой управления питанием или действием.
/ спящий режим, / H	Включает и отключает функцию гибернации.
/ availablesleepstates, / A	Сообщает о состояниях сна, доступных в системе.
/ devicequery	Возвращает список устройств, соответствующих указанным критериям.
/ deviceenableawake	Позволяет устройству вывести систему из спящего режима.
/ devicedisablewake	Запрещает устройству выводить систему из спящего режима.
/ последнее пробуждение	Сообщает информацию о том, что разбудило систему после последнего перехода в спящий режим.
/ таймеры пробуждения	Перечисляет активные таймеры пробуждения.
/ запросы	Перечисляет запросы питания приложений и драйверов.
/ requestsoverride	Устанавливает переопределение запроса питания для определенного процесса, службы или драйвера.
/ энергия	Анализирует систему на предмет общих проблем с энергоэффективностью и временем автономной работы.
/ аккумуляторный отчет	Создает отчет об использовании батареи.
/ sleepstudy	Создает диагностический отчет о переходе питания системы.
/ srumutil	выгружает данные оценки энергии из монитора использования системных ресурсов (SRUM).
/ systemleepdiagnostics	Создает диагностический отчет о переходах системы в спящий режим.
/ systempowerreport	Создает диагностический отчет о переходе питания системы.

Описание параметров командной строки

В следующих разделах описаны параметры и аргументы командной строки Powercfg.

-помощь или /?

Отображает информацию о параметрах командной строки.

Синтаксис:

powercfg /?

/ список или / L

Перечисляет все схемы питания.

Синтаксис:

powercfg / список

/ запрос или / Q

Отображает содержимое указанной схемы питания.

Синтаксис:

powercfg / запрос [ scheme_GUID ] [ sub_GUID ]

Если ни один из параметров scheme_GUID или sub_GUID не задан, отображаются настройки текущей схемы активной мощности.Если параметр sub_GUID не указан, отображаются все настройки в указанной схеме питания.

Аргументы:

схема_GUID

Задает GUID схемы питания. Запуск powercfg / list возвращает GUID схемы управления питанием.

sub_GUID

Задает GUID подгруппы параметров питания. GUID подгруппы параметров мощности возвращается при выполнении powercfg / query .

Примеры:

  powercfg / запрос
powercfg / запрос 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e 238c9fa8-0aad-41ed-83f4-97be242c8f20

/ изменить или / X

Изменяет значение настройки в текущей схеме питания.

Синтаксис:

/ изменить настройки значение

Аргументы:

настройка

Задает один из следующих параметров:

тайм-аут монитора-ac
тайм-аут монитора-постоянного тока
диск-тайм-аут-ac
тайм-аут диска-DC
тайм-аут ожидания-ac
таймаут ожидания-постоянного тока
спящий режим-тайм-аут-ac
спящий режим-тайм-аут-DC

значение

Задает новое значение в минутах.

Примеры:

  powercfg / изменить время ожидания монитора-ac 5

/ изменить имя

Изменяет имя схемы питания и, возможно, ее описание.

Синтаксис:

powercfg / changename * scheme_GUID * имя [ описание ]

Аргументы:

схема_GUID

Задает GUID схемы питания. Запуск powercfg / list возвращает GUID схемы управления питанием.

наименование

Задает новое имя схемы питания.

описание

Задает новое описание схемы питания. Если описание не указано, изменяется только имя.

Примеры:

  powercfg / changename 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e "Индивидуальная сбалансированная"

/ duplicatescheme

Дублирует указанную схему питания. Отображается результирующий GUID, представляющий новую схему.

Синтаксис:

powercfg / duplicatescheme scheme_GUID [ destination_GUID ]

Аргументы:

схема_GUID

Задает GUID схемы питания. GUID схемы управления питанием возвращается при запуске powercfg / list .

destination_GUID

Задает GUID новой схемы управления питанием. Если GUID не указан, создается новый GUID.

Примеры:

  powercfg / duplicatesсхема 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e

/ удалить или / D

Удаляет схему управления питанием с указанным GUID.

Синтаксис:

powercfg / удалить scheme_GUID

Аргументы:

схема_GUID

Задает GUID схемы питания. GUID схемы управления питанием возвращается при запуске powercfg / list .

Примеры:

  powercfg / удалить 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e

/ deletesetting

Удаляет настройку мощности.

Синтаксис:

powercfg / deletesetting sub_GUID setting_GUID

Аргументы:

sub_GUID

Задает GUID подгруппы параметров мощности.GUID подгруппы параметров мощности возвращается при выполнении powercfg / query .

setting_GUID

Задает GUID настройки питания. GUID настройки питания возвращается при выполнении powercfg / query .

Примеры:

  powercfg / deletesetting 238c9fa8-0aad-41ed-83f4-97be242c8f20 29f6c1db-86da-48c5-9fdb-f2b67b1f44da

/ setactive или / S

Активизирует указанную схему питания в системе.

Синтаксис:

powercfg / setactive схема_GUID

Аргументы:

схема_GUID

Задает GUID схемы питания. GUID схемы управления питанием возвращается при запуске powercfg / list .

Примеры:

  powercfg / setactive 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e

/ getactivescheme

Извлекает текущую активную схему питания.

Синтаксис:

powercfg / getactivescheme

/ setacvalueindex

Устанавливает значение, связанное с указанным параметром мощности, когда система питается от сети переменного тока.

Синтаксис:

powercfg / setacvalueindex scheme_GUID sub_GUID setting_GUID setting_index

Аргументы:

схема_GUID

Задает GUID схемы питания.GUID схемы управления питанием возвращается при запуске powercfg / list .

sub_GUID

Задает GUID подгруппы параметров мощности. Выполнение powercfg / query возвращает GUID подгруппы параметров питания.

setting_GUID

Задает GUID настройки питания. GUID настройки питания возвращается при выполнении powercfg / query .

setting_index

Указывает возможное значение, на которое установлен этот параметр.Список возможных значений возвращается при выполнении powercfg / query .

Примеры:

  powercfg / setacvalueindex 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e 238c9fa8-0aad-41ed-83f4-97be242c8f20 29f6c1db-86da-48c5-9fdb-fda267b1f

/ setdcvalueindex

Устанавливает значение, связанное с указанным параметром мощности, когда система питается от источника постоянного тока.

Синтаксис:

powercfg / setdcvalueindex scheme_GUID sub_GUID setting_GUID setting_index

Аргументы:

схема_GUID

Задает GUID схемы питания.GUID схемы управления питанием возвращается при запуске powercfg / list .

sub_GUID

Задает GUID подгруппы параметров мощности. GUID подгруппы параметров мощности возвращается при выполнении powercfg / query .

setting_GUID

Задает GUID настройки питания. GUID настройки питания возвращается при выполнении powercfg / query .

setting_index

Примеры:

  powercfg / setdcvalueindex 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e 238c9fa8-0aad-41ed-83f4-97be242c8f20 29f6c1db-86da-48c5-9fdb-f44dab67b1

/ импорт

Импортирует схему питания из указанного файла.

Синтаксис:

powercfg / import имя_файла [ GUID ]

Аргументы:

имя_файла

Задает полный путь к файлу, возвращаемый при запуске powercfg / export .

GUID

Задает GUID для импортированной схемы. Если GUID не указан, создается новый GUID.

Примеры:

  powercfg / импорт c: \ scheme.pow

/ экспорт

Экспортирует схему управления питанием, представленную указанным GUID, в указанный файл.

Синтаксис:

powercfg / export имя_файла GUID

Аргументы:

имя_файла

Задает полный путь к файлу назначения.

GUID

Задает GUID схемы питания. GUID схемы управления питанием возвращается при запуске powercfg / list .

Примеры:

  powercfg / экспорт c: \ scheme.pow 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e

/ псевдонимы

Отображает список псевдонимов и соответствующих им GUID. Эти псевдонимы могут использоваться вместо GUID в любой команде.

Синтаксис:

powercfg / псевдонимы

Примечание

Некоторые настройки не содержат псевдонимов.Чтобы получить полный список идентификаторов GUID, используйте powercfg / query .

/ getsecuritydescriptor

Получает дескриптор безопасности, связанный с указанным параметром питания, схемой управления питанием или действием.

Синтаксис:

powercfg / getsecuritydescriptor GUID | действие

Аргументы:

GUID

Задает схему управления питанием или GUID настройки питания. GUID схемы управления питанием возвращается при запуске powercfg / list .GUID настройки питания возвращается при выполнении powercfg / query .

действие

Задает одно из следующих действий:

ActionSetActive
ActionCreate
Действие По умолчанию

Примеры:

  powercfg / getsecuritydescriptor 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e 

powercfg / getsecuritydescriptor ActionSetActive

/ setsecuritydescriptor

Устанавливает дескриптор безопасности, связанный с указанным параметром питания, схемой управления питанием или действием.

Синтаксис:

powercfg / setsecuritydescriptor GUID | Действие SDDL

Аргументы:

GUID

Задает схему управления питанием или GUID настройки питания. GUID схемы управления питанием возвращается при запуске powercfg / list . GUID настройки питания возвращается при выполнении powercfg / query .

действие

Задает одно из следующих действий:

ActionSetActive
ActionCreate
Действие По умолчанию

SDDL

Задает допустимую строку дескриптора безопасности в формате SDDL.Пример строки SDDL можно получить, запустив powercfg / getsecuritydescriptor .

Примеры:

  powercfg / setsecuritydescriptor 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e O: BAG: SYD: P (A; CI; KRKW ;;; BU) (A; CI; KA ;;; BA) (A; CI; KA; ;; SY) (A; CI; KA ;;; CO) 


powercfg / setsecuritydescriptor ActionSetActive O: BAG: SYD: P (A; CI; KR ;;; BU) (A; CI; KA ;;; BA) (A; CI; KA ;;; SY) (A; CI; KA ;;; CO)

/ спящий режим или / H

Включает или отключает функцию гибернации; также устанавливает размер файла гибернации.

Синтаксис:

powercfg / гибернация

powercfg / гибернация [ на | оф. ]

powercfg / спящий режим [/ размер процент_размер ]

powercfg / hibernate [/ type уменьшено | полный ]

Аргументы:

На

Включает функцию гибернации.

выкл.

Отключает функцию гибернации.

/ размер размер_процента

Задает желаемый размер гибер-файла в процентах от общего объема памяти.Размер по умолчанию не может быть меньше 50. Этот параметр также приводит к включению гибернации.

/ тип уменьшенный | полный

Задает желаемый тип гибер-файла. Уменьшенный hiberfile поддерживает только hiberboot.

Примечание

Файл гибернации с нестандартным размером по умолчанию или HiberFileSizePercent> = 40 считается полным файлом гибернации. HiberFileSizePercent устанавливается в реестре в HKEY_LOCAL_MACHINE \ SYSTEM \ CurrentControlSet \ Control \ Power.

Чтобы изменить тип hiberfile на уменьшенный, ОС должна управлять размером hiberfile по умолчанию. Для этого выполните следующие команды:

powercfg / спящий режим / размер 0

powercfg / hibernate / type уменьшенный

Примеры:

  powercfg / hibernate off 
 powercfg / hibernate / size 100 
 powercfg / hibernate / type уменьшенный

/ availablesleepstates или / A

Сообщает о состояниях сна, доступных в системе.Попытки сообщить о причинах недоступности состояний сна.

Синтаксис:

powercfg / availablesleepstates

/ devicequery

Возвращает список устройств, соответствующих указанным критериям.

Синтаксис:

powercfg / devicequery query_flag

Аргументы:

query_flag

Задает один из следующих критериев:

wake_from_S1_supported Возвращает все устройства, которые поддерживают вывод системы из состояния легкого сна.

wake_from_S2_supported Возвращает все устройства, которые поддерживают вывод системы из более глубокого сна.

wake_from_S3_supported Возвращает все устройства, которые поддерживают вывод системы из состояния самого глубокого сна.

wake_from_any Возвращает все устройства, которые поддерживают пробуждение системы из любого состояния сна.

S1_supported Список устройств, поддерживающих легкий сон.

S2_supported Список устройств, поддерживающих более глубокий сон.

S3_supported Список устройств, поддерживающих режим максимального сна.

S4_supported Список устройств, поддерживающих гибернацию.

wake_programmable Список устройств, которые можно настроить для вывода системы из спящего режима.

wake_armed Перечисляет устройства, которые в настоящее время настроены для вывода системы из любого состояния сна.

all_devices Возвращает все устройства, присутствующие в системе.

Примеры:

  powercfg / devicequery wake_armed

/ deviceenableawake

Разрешает указанному устройству вывести систему из спящего режима.

Синтаксис:

powercfg / deviceenableawake имя_устройства

Аргументы:

имя_устройства

Задает устройство. Это имя устройства можно получить с помощью powercfg / devicequery wake_programmable .

Примеры:

  powercfg / deviceenableawake & quot; Microsoft USB IntelliMouse Optical & quot;

/ devicedisablewake

Запрещает указанному устройству выводить систему из спящего режима.

Синтаксис:

powercfg / devicedisablewake имя_устройства

Аргументы:

имя_устройства

Задает устройство. Это имя устройства можно получить с помощью powercfg / devicequery wake_armed .

Примеры:

  powercfg / devicedisablewake & quot; Microsoft USB IntelliMouse Optical & quot;

/ последнее пробуждение

Сообщает информацию о том, что разбудило систему после последнего перехода в спящий режим.

Синтаксис:

powercfg / lastwake

/ таймеры

Перечисляет активные таймеры пробуждения. Если этот параметр включен, истечение таймера пробуждения выводит систему из спящего режима и режима гибернации.

Синтаксис:

powercfg / таймеры пробуждения

/ запросов

Перечисляет запросы питания приложений и драйверов. Запросы питания не позволяют компьютеру автоматически отключать питание дисплея или переходить в спящий режим с низким энергопотреблением.

Синтаксис:

powercfg / запросов

/ requestoverride

Устанавливает переопределение запроса питания для определенного процесса, службы или драйвера. Если параметры не указаны, эта команда отображает текущий список переопределений Power Request.

Синтаксис:

powercfg / requestsoverride [ caller_type имя запрос ]

Аргументы:

Caller_type

Задает один из следующих типов вызывающего абонента: процесс , сервис , драйвер . Это достигается запуском powercfg / requests .

наименование

Задает имя вызывающего абонента. Это имя возвращается при запуске powercfg / requests .

запрос

Задает один или несколько из следующих типов запросов питания:

Примеры:

  powercfg / requestsoverride процесс wmplayer.exe система отображения

/ энергия

Анализирует систему на предмет общих проблем с энергоэффективностью и временем автономной работы и создает отчет в виде файла HTML по текущему пути.

Синтаксис:

powercfg / energy [/ output имя_файла ] [/ xml] [/ duration секунд ]

powercfg / energy / trace [/ d file_path ] [/ xml] [/ duration секунд ]

Параметр / energy следует использовать, когда компьютер находится в режиме ожидания и не имеет открытых программ или документов.

Аргументы:

/ вывод имя_файла

Укажите путь и имя файла для хранения HTML- или XML-файла отчета об энергопотреблении.

/ xml

Форматирует файл отчета как XML.

/ продолжительность секунд

Задает количество секунд для наблюдения за поведением системы. По умолчанию 60 секунд.

/ след

Записывает поведение системы и не выполняет анализ. Файлы трассировки создаются по текущему пути, если не указан параметр / D .

/ d file_path

Укажите каталог для хранения данных трассировки. Может использоваться только с параметром / trace .

Примеры:

  powercfg / энергия 

powercfg / energy / output & quot; longtrace.html & quot; / продолжительность 120

/ аккумуляторный отчет

Создает отчет об использовании батареи в течение срока службы системы. Запуск powercfg / batteryreport создает файл отчета HTML по текущему пути.

Синтаксис:

powercfg / batteryreport [/ output имя_файла ] [/ xml]

powercfg / batteryreport [/ продолжительность дней ]

Аргументы:

/ вывод имя_файла

Укажите путь и имя файла для хранения HTML-отчета о батарее.

/ вывод имя_файла / xml

Форматирует файл отчета о батарее как XML.

/ продолжительность дней

Задает количество дней для анализа отчета.

Примеры:

  powercfg / batteryreport / output & quot; batteryreport.html & quot; 

powercfg / batteryreport / duration 4

/ сон

Создает диагностический отчет о современном качестве режима ожидания за последние три дня в системе. Отчет — это файл, который сохраняется по текущему пути.

Синтаксис:

powercfg / sleepstudy [/ output имя_файла ] [/ xml]

powercfg / sleepstudy [/ продолжительность дней ]

powercfg / sleepstudy [/ transformxmL имя_файла.xml ] [/ output имя_файла.html ]

Аргументы:

/ вывод имя_файла

Укажите путь и имя файла для хранения HTML отчета Sleepstudy.

/ вывод имя_файла / xml

Форматирует файл отчета Sleepstudy как XML.

/ продолжительность дней

Задает количество дней для анализа отчета.

/ transformxml имя_файла.xml / output имя_файла.html

Преобразует отчет Sleepstudy из XML в HTML.

Примеры:

  powercfg / sleepstudy / output & quot; sleepstudy.html & quot; 

powercfg / sleepstudy / продолжительность 7

/ srumutil

Перечисляет все данные оценки энергии из монитора использования ресурсов системы (SRUM) в файле XML или CSV.

Синтаксис:

powercfg / srumutil [/ output имя_файла ] [/ xml] [/ csv]

Аргументы:

/ вывод имя_файла

Укажите путь и имя файла для хранения данных SRUM.

/ вывод имя_файла / xml

Форматирует файл как XML.

/ вывод имя_файла / csv

Форматирует файл как CSV.

Примеры:

  powercfg / batteryreport / output & quot; srumreport.xml & quot; / xml

/ systemleepdiagnostics

Создает отчет об интервалах, когда пользователь отсутствовал в системе в течение последних трех дней, а также о переходе системы в спящий режим.Этот параметр создает отчет в виде HTML-файла по текущему пути.

Эта команда требует прав администратора и должна выполняться из командной строки с повышенными привилегиями.

Синтаксис:

powercfg / systemsleepdiagnostics [/ output имя_файла ] [/ xml]

Аргументы:

/ вывод имя_файла

Задает путь и имя файла отчета о диагностике.

/ xml

Сохраните отчет как файл XML.

/ продолжительность дней

Задает количество дней для анализа отчета.

/ transformxml имя_файла

Создает отчет в формате HTML из отчета, который ранее был создан в формате XML.

Примеры:

  powercfg / systemleepdiagnostics 

powercfg / systemsleepdiagnostics / output & quot; system-sleep-diagnostics.html & quot; 

powercfg / systemsleepdiagnostics / output "system-sleep-Diagnostics.xml & quot; / XML 

powercfg / systemsleepdiagnostics / transformxml "system-sleep-diagnostics.xml"

/ systempowerreport или / spr

Создает отчет о переходах системы в режим энергоснабжения за последние три дня, включая энергоэффективность подключенного режима ожидания. Этот параметр создает отчет в виде HTML-файла по текущему пути.

Синтаксис:

powercfg / getsecuritydescriptor GUID | действие

Аргументы:

/ вывод имя_файла

Задает путь и имя файла отчета о диагностике.

/ xml

Сохраните отчет как файл XML.

/ продолжительность дней

Задает количество дней для анализа отчета.

/ transformxml имя_файла

Создает отчет в формате HTML из отчета, который ранее был создан в формате XML.

Примеры:

  powercfg / systempowerreport 

powercfg / systempowerreport / output & quot; sleepstudy.html & quot; 

powercfg / systempowerreport / output & quot; sleepstudy.xml & quot; / XML 

powercfg / systempowerreport / transformxml "sleepstudy.xml"

состояний питания системы — приложения Win32

31.05.2018
10 минут на чтение

В этой статье

Пользователю кажется, что система либо включена, либо выключена.Других обнаруживаемых состояний нет. Однако система поддерживает несколько состояний питания, которые соответствуют состояниям питания, определенным в спецификации Advanced Configuration and Power Interface (ACPI). Также существуют варианты этих состояний, такие как гибридный сон и быстрый запуск. В этом разделе представлены эти состояния и описано, как они соотносятся друг с другом.

Примечание

Системные интеграторы и разработчики, создающие драйверы или приложения с системной службой, должны быть особенно осторожны с проблемами качества драйверов, такими как утечки памяти.Хотя качество драйверов всегда было важным, время безотказной работы между перезагрузками ядра может быть значительно дольше, чем в предыдущих версиях ОС, поскольку при инициировании пользователем спящего режима и выключения ядро, драйверы и службы будут сохранены и восстановлены, а не перезапущены .

В следующей таблице перечислены состояния мощности ACPI от самого высокого до самого низкого энергопотребления.

Состояние питания	Состояние ACPI	Описание
Рабочий	S0	Система полностью работоспособна.Неиспользуемые компоненты оборудования могут сэкономить электроэнергию, перейдя в режим пониженного энергопотребления.
Спящий режим (современный режим ожидания)	S0 маломощный холостой ход	Некоторые системы SoC поддерживают состояние ожидания с низким энергопотреблением, известное как современный режим ожидания. В этом состоянии система может очень быстро переключиться из состояния с низким энергопотреблением в состояние с высоким энергопотреблением, чтобы она могла быстро реагировать на события оборудования и сети. Системы, поддерживающие современный режим ожидания, не используют S1-S3.
Спящий режим	S1 S2 S3	Система отключена.Потребляемая мощность в этих состояниях (S1-S3) меньше S0 и больше S4; S3 потребляет меньше энергии, чем S2, а S2 потребляет меньше энергии, чем S1. Системы обычно поддерживают одно из этих трех состояний, а не все три. В этих состояниях (S1-S3) энергозависимая память постоянно обновляется для поддержания состояния системы. Некоторые компоненты остаются включенными, поэтому компьютер может выйти из спящего режима при вводе с клавиатуры, LAN или USB-устройства. Гибридный спящий режим , используемый на настольных компьютерах, — это когда система использует файл гибернации с S1-S3.Файл гибернации сохраняет состояние системы на случай, если система потеряет питание во время сна. [! Примечание] системы SoC, которые поддерживают современный режим ожидания (состояние ожидания с низким энергопотреблением), не используют S1-S3.
Спящий режим	S4	Система отключена. Энергопотребление снижено до самого низкого уровня. Система сохраняет содержимое энергозависимой памяти в файл гибернации для сохранения состояния системы. Некоторые компоненты остаются включенными, поэтому компьютер может выйти из спящего режима при вводе с клавиатуры, LAN или USB-устройства.Рабочий контекст можно восстановить, если он хранится на энергонезависимом носителе. Быстрый запуск — это место, где пользователь выходит из системы до создания файла гибернации. Это позволяет использовать файл гибернации меньшего размера, более подходящий для систем с меньшими возможностями хранения.
Soft Off	S5	Система отключена. Это состояние состоит из полного выключения и цикла загрузки.
Механическое выключение	G3	Система полностью выключена и не потребляет энергию.Система возвращается в рабочее состояние только после полной перезагрузки.

Перечисление SYSTEM_POWER_STATE определяет значения, которые используются для определения состояний питания системы.

Рабочее состояние (S0)

В рабочем состоянии система активна и работает. Говоря простым языком, аппарат «включен». Независимо от того, включен экран или нет, устройство находится в полностью рабочем состоянии. Для экономии энергии, особенно на устройствах с батарейным питанием, мы настоятельно рекомендуем отключать аппаратные компоненты, когда они не используются.

Важно

Отключайте аппаратные компоненты, когда они не используются, независимо от состояния. Низкое энергопотребление — важный фактор для потребителей мобильных устройств.

Состояние сна (современный режим ожидания)

В рабочем состоянии S0 с низким энергопотреблением в режиме ожидания, также называемом современным режимом ожидания, система остается частично работающей. В режиме Modern Standby система может оставаться в актуальном состоянии всякий раз, когда доступна подходящая сеть, а также выходить из спящего режима, когда требуются действия в реальном времени, такие как обслуживание ОС.Modern Standby выходит из спящего режима значительно быстрее, чем S1-S3. Для получения дополнительной информации см. Современный режим ожидания.

Примечание

Modern Standby доступен только в некоторых системах SoC. Когда он поддерживается, система не поддерживает S1-S3.

Состояние сна (S1-S3)

Система переходит в спящий режим на основании ряда критериев, включая активность пользователя или приложения и предпочтения, которые пользователь устанавливает на странице Power & sleep приложения Settings . По умолчанию система использует состояние сна с самым низким энергопотреблением, поддерживаемое всеми включенными устройствами пробуждения.Для получения дополнительной информации о том, как система определяет, когда перейти в спящий режим, см. Критерии перехода в спящий режим.

Прежде чем система перейдет в спящий режим, она определяет соответствующее состояние сна, уведомляет приложения и драйверы об ожидающем переходе, а затем переводит систему в состояние сна. В случае критического перехода, например, при достижении критического порога заряда батареи, система не уведомляет приложения и драйверы. Приложения должны быть подготовлены к этому и предпринять соответствующие действия, когда система вернется в рабочее состояние.

В этих состояниях (S1-S3) энергозависимая память постоянно обновляется для поддержания состояния системы. Некоторые компоненты остаются включенными, поэтому компьютер может выйти из спящего режима при вводе с клавиатуры, LAN или USB-устройства.

Система также выходит из спящего режима в ответ на действия пользователя или событие пробуждения, определенное приложением. Дополнительные сведения см. В разделе «События пробуждения системы». Время, необходимое системе для пробуждения, зависит от состояния сна, из которого она пробуждается. Системе требуется больше времени, чтобы выйти из состояния пониженного энергопотребления (S3), чем из состояния повышенного энергопотребления (S1), из-за дополнительной работы, которую может выполнять аппаратное обеспечение (стабилизация источника питания, повторная инициализация процессора и т. Д. ).

Осторожно

При вызове SetThreadExecutionState значение ES_AWAYMODE_REQUIRED следует использовать только в случае крайней необходимости мультимедийными приложениями, которые требуют, чтобы система выполняла фоновые задачи, такие как запись телевизионного контента или потоковая передача мультимедиа на другие устройства, когда система, похоже, находится в спящем режиме. Приложения, не требующие критической фоновой обработки или работающие на портативных компьютерах, не должны включать режим отсутствия, поскольку он не позволяет системе экономить электроэнергию за счет перехода в настоящий спящий режим.

Гибридный спящий режим (файл гибернации S1-S3 +)

Гибридный спящий режим — это особое состояние, которое представляет собой комбинацию состояний сна и гибернации, когда система использует файл гибернации с S1-S3. Это доступно только в некоторых системах. Если этот параметр включен, система записывает файл гибернации, но переходит в состояние сна с повышенной мощностью. Если питание отключено, когда система находится в спящем режиме, система выходит из спящего режима, что занимает больше времени, но восстанавливает состояние системы пользователя.

Состояние гибернации (S4)

Windows использует гибернацию для обеспечения быстрого запуска.Когда доступно, он также используется на мобильных устройствах для продления срока службы батареи системы, предоставляя механизм для сохранения всего состояния пользователя перед выключением системы. При переходе в спящий режим все содержимое памяти записывается в файл на основном системном диске, файл спящего режима . Это сохраняет состояние операционной системы, приложений и устройств. В случае, когда объединенный объем памяти потребляет всю физическую память, файл гибернации должен быть достаточно большим, чтобы было место для сохранения всего содержимого физической памяти.Поскольку данные записываются в энергонезависимое хранилище, DRAM не нуждается в самообновлении и может отключаться, что означает, что энергопотребление в режиме гибернации очень низкое, почти такое же, как при отключении питания.

Во время полного выключения и загрузки (S5) вся пользовательская сессия прерывается и перезапускается при следующей загрузке. Напротив, во время гибернации (S4) сеанс пользователя закрывается, а состояние пользователя сохраняется.

Быстрый запуск (уменьшенный файл гибернации)

Быстрый запуск — это тип завершения работы, при котором используется файл гибернации для ускорения последующей загрузки.Во время выключения этого типа пользователь выходит из системы до создания файла гибернации. Быстрый запуск позволяет использовать файл гибернации меньшего размера, что больше подходит для систем с меньшими возможностями хранения. Для получения дополнительной информации см. Типы файлов гибернации.

При использовании быстрого запуска система кажется пользователю, как будто произошло полное выключение (S5), даже если система фактически прошла через S4. Это включает в себя то, как система реагирует на сигналы пробуждения устройства.

Быстрый запуск завершает сеанс пользователя, но содержимое ядра (сеанс 0) записывается на жесткий диск.Это обеспечивает более быструю загрузку.

Чтобы программно инициировать быстрое завершение работы в стиле запуска, вызовите функцию InitiateShutdown с флагом SHUTDOWN_HYBRID или функцию ExitWindowsEx с флагом EWX_HYBRID_SHUTDOWN .

Примечание

Начиная с Windows 8, быстрый запуск является переходом по умолчанию при запросе выключения системы. Полное выключение (S5) происходит, когда запрашивается перезагрузка системы (или приложение вызывает API выключения).

Переход в режим гибернации

Когда выполняется запрос на переход в спящий режим, при переходе системы в спящий режим выполняются следующие действия:

Уведомление приложений и служб
Водители уведомлены
Состояние пользователя и системы сохраняется на диск в сжатом формате
Прошивка уведомлена

Примечание

Начиная с Windows 8, все ядра в системе используются для сжатия данных в памяти и записи их на диск.

Чтобы программно инициировать переход в спящий режим, вызовите функцию SetSuspendState .

Выход из режима гибернации

Когда система выходит из спящего режима.

При включении системы выполняются следующие действия, когда система выходит из спящего режима.

Система POST
Системная память распаковывается и восстанавливается из файла гибернации
Инициализация устройства
Драйверы восстановлены до состояния, в котором они находились до перехода в спящий режим
Службы восстановлены до состояния, в котором они находились до перехода в спящий режим
Система становится доступной для входа в систему

Выход из режима гибернации начинается с процедуры POST системы, аналогичной завершению работы S5.Диспетчер загрузки ОС определяет, что требуется выход из режима гибернации, обнаружив допустимый файл гибернации. Затем он дает команду системе возобновить работу, восстанавливая содержимое памяти и все архитектурные регистры. В случае выхода из режима гибернации содержимое системной памяти считывается с диска, распаковывается и восстанавливается, переводя систему в то же состояние, в котором она находилась на момент перехода в режим гибернации. После восстановления памяти устройства перезапускаются, машина возвращается в рабочее состояние, готовое для входа в систему.

Примечание

При выходе из спящего режима драйверы и службы уведомляются, но не перезапускаются. Они восстанавливаются только в том состоянии, в котором были до перехода в спячку.

Типы файлов гибернации

Файлы гибернации используются для гибридного сна, быстрого запуска и стандартного спящего режима (описанного ранее). Существует два типа файлов гибернации, различающиеся по размеру: полный и уменьшенный файл гибернации. Только быстрый запуск может использовать уменьшенный файл гибернации.

Тип файла гибернации	Размер по умолчанию	Поддерживает…
Полный	40% физической памяти	спящий режим, гибридный спящий режим, быстрый запуск
Уменьшенный	20% физической памяти	быстрый запуск

Чтобы проверить или изменить тип используемого файла гибернации, запустите утилиту powercfg.exe . Следующие примеры демонстрируют, как. Для получения дополнительной информации запустите powercfg /? спящий режим .


Пример	Описание
`powercfg / a`	Проверьте тип файла гибернации. Когда используется файл полной гибернации, в результатах указывается, что режим гибернации является доступным вариантом. Когда используется сокращенный файл гибернации, в результатах будет указано, что гибернация не поддерживается. Если в системе вообще нет файла гибернации, в результатах будет указано, что режим гибернации не включен.
`powercfg / h / тип полный`	Измените тип файла гибернации на полный. Это не рекомендуется в системах с объемом памяти менее 32 ГБ.
`powercfg / h / тип пониженный`	Измените тип файла гибернации на уменьшенный. Если команда возвращает «неверный параметр», см. Следующий пример.
`powercfg / h / размер 0` `powercfg / h / type уменьшенный`	Повторите попытку изменить тип файла гибернации на уменьшенный. Если для файла гибернации задан нестандартный размер более 40%, сначала необходимо установить размер файла равным нулю.Затем повторите сокращенную конфигурацию.

Состояние мягкого выключения (S5)

Состояние мягкого выключения — это полное выключение системы без файла гибернации. Мягкое выключение также известно как «полное выключение». Во время полного выключения и загрузки вся пользовательская сессия прерывается и перезапускается при следующей загрузке. Следовательно, загрузка / запуск из этого состояния занимает значительно больше времени, чем S1-S4. Полное выключение (S5) происходит, когда запрашивается перезагрузка системы (или приложение вызывает API выключения).

Состояние механического выключения (G3)

В этом состоянии система полностью выключена и не потребляет энергию. Система возвращается в рабочее состояние только после полной перезагрузки.

Поведение при пробуждении по локальной сети

Функция пробуждения по локальной сети (WOL) выводит компьютер из состояния низкого энергопотребления, когда сетевой адаптер обнаруживает событие WOL (обычно это специально созданный пакет Ethernet).

WOL поддерживается в спящем режиме (S3) или гибернации (S4). Он не поддерживается в состояниях быстрого запуска или мягкого выключения (S5).Сетевые адаптеры не активируются для пробуждения в этих состояниях, потому что пользователи не ожидают, что их системы будут пробуждаться самостоятельно.

Примечание

WOL официально не поддерживается от soft off (S5). Однако BIOS в некоторых системах может поддерживать постановку сетевых адаптеров на охрану для пробуждения, даже если Windows не участвует в этом процессе.

Об управлении питанием