Расчет полной мощности. Активная, реактивная и полная мощность в электрических цепях: основные понятия и расчеты

Что такое активная мощность в электрических цепях. Как рассчитать реактивную мощность. В чем измеряется полная мощность. Какая разница между активной и реактивной мощностью. Как найти мощность в цепи переменного тока.

Основные виды мощности в электрических цепях

В электротехнике выделяют три основных вида мощности:

• Активная мощность (P) — измеряется в ваттах (Вт)
• Реактивная мощность (Q) — измеряется в вольт-амперах реактивных (вар)
• Полная мощность (S) — измеряется в вольт-амперах (ВА)

Каждый вид мощности характеризует определенные процессы, происходящие в электрической цепи. Рассмотрим их подробнее.

Что такое активная мощность и как ее рассчитать

Активная мощность — это та часть полной мощности, которая преобразуется в полезную работу или тепло. Она характеризует скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии.

Формула для расчета активной мощности в цепи переменного тока:

P = U * I * cos φ

где:

• P — активная мощность (Вт)
• U — действующее значение напряжения (В)
• I — действующее значение силы тока (А)
• cos φ — коэффициент мощности

Как найти активную мощность трехфазной цепи?

Для симметричной трехфазной цепи активная мощность рассчитывается по формуле:

P = √3 * U_л * I_л * cos φ

где U_л и I_л — линейные напряжение и ток соответственно.

Реактивная мощность: определение и расчет

Реактивная мощность характеризует обмен энергией между источником и реактивными элементами цепи (индуктивностями и емкостями). Она не преобразуется в полезную работу, а циркулирует между источником и нагрузкой.

Формула для расчета реактивной мощности:

Q = U * I * sin φ

где:

• Q — реактивная мощность (вар)
• U — действующее значение напряжения (В)
• I — действующее значение силы тока (А)
• sin φ — синус угла сдвига фаз

Полная мощность и ее связь с активной и реактивной

Полная мощность представляет собой общую мощность, передаваемую по электрической цепи. Она связана с активной и реактивной мощностью следующим соотношением:

S = √(P² + Q²)

где:

• S — полная мощность (ВА)
• P — активная мощность (Вт)
• Q — реактивная мощность (вар)

В чем разница между активной и реактивной мощностью?

Основные различия между активной и реактивной мощностью:

1. Активная мощность преобразуется в полезную работу, а реактивная — нет
2. Активная мощность всегда положительна, реактивная может быть как положительной, так и отрицательной
3. Активная мощность измеряется в ваттах, реактивная — в вольт-амперах реактивных
4. Активная мощность связана с активным сопротивлением, реактивная — с реактивным

Как измерить мощность в цепи переменного тока

Для измерения мощности в цепи переменного тока используются специальные приборы — ваттметры. Они позволяют измерять активную мощность напрямую.

Для измерения реактивной и полной мощности применяются варметры и вольтамперметры соответственно.

В трехфазных цепях для измерения мощности используют метод двух или трех ваттметров.

Коэффициент мощности и его значение

Коэффициент мощности (cos φ) показывает, какую часть полной мощности составляет активная мощность:

cos φ = P / S

Чем ближе коэффициент мощности к единице, тем эффективнее используется электроэнергия в цепи. Низкий коэффициент мощности приводит к дополнительным потерям в сети.

Примеры расчета мощности в электрических цепях

Пример 1: Расчет активной мощности

Дано: напряжение U = 220 В, ток I = 5 А, cos φ = 0.8

Найти: активную мощность P

Решение: P = U * I * cos φ = 220 * 5 * 0.8 = 880 Вт

Пример 2: Определение полной мощности

Дано: активная мощность P = 1000 Вт, реактивная мощность Q = 750 вар

Найти: полную мощность S

Решение: S = √(P² + Q²) = √(1000² + 750²) ≈ 1250 ВА

Влияние характера нагрузки на мощность в цепи

Характер нагрузки существенно влияет на соотношение активной и реактивной мощности в цепи:

• Активная нагрузка (лампы накаливания, нагревательные приборы) потребляет только активную мощность
• Индуктивная нагрузка (электродвигатели, трансформаторы) потребляет как активную, так и реактивную мощность
• Емкостная нагрузка (конденсаторы) генерирует реактивную мощность

Способы компенсации реактивной мощности

Для повышения эффективности использования электроэнергии применяют различные методы компенсации реактивной мощности:

1. Установка конденсаторных батарей
2. Использование синхронных компенсаторов
3. Применение активных фильтров
4. Оптимизация режимов работы электрооборудования

Компенсация реактивной мощности позволяет снизить потери в сети и улучшить качество электроэнергии.

Заключение

Понимание различий между активной, реактивной и полной мощностью крайне важно для эффективного проектирования и эксплуатации электрических систем. Правильный расчет и учет всех видов мощности позволяет оптимизировать работу электрооборудования, снизить потери и повысить энергоэффективность.

как найти, формула расчёта, в чем измеряется

Содержание:

Мощность в цепи переменного электрического тока

Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.

Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.

Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.

При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.

Понятие активной мощности

Активная «полезная» мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.

ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с напряжением 220В, однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73

Что это означает

В сетях переменного тока, которыми на сегодняшний день пользуется абсолютно весь мир, без активной и реактивной мощностей никак не обойтись – они взаимозависимы и даже необходимы. К активной электроэнергии относится напряжение, которое вырабатывается на ТЭС, ГрЭС, АЭС, мобильном генераторе, стоящем в гараже и т.д. – оно поступает к потребителю (на фабрики, заводы, к нам домой) и питает все электроприборы от сети ≈220-380 V. В это же время функция реактивной составляющей полного тока заключается в бесцельном блуждании от источника к потребителю и обратно. Так откуда же берётся эта, бесполезная на первый взгляд, субстанция?

Все дело в том, что в наших домах, на предприятиях и любых других электрифицированных объектах есть приборы с индуктивными катушками (для примера можно взять статор двигателя), где постоянно возникают магнитные поля. То есть, часть из них вращает ротор (якорь), а часть возвращается обратно и так до бесконечности, пока существует движение активной энергии. Это хорошо демонстрирует кружка свежего пива: с жидкостью человек выпивает лишь малую часть пены, а остальную оставляет в бокале либо сдувает на землю. Но эта самая пена является продуктом брожения (индукции), без которого пива, как такового, не будет вообще.

Сейчас уже можно подвести первый итог в понимании темы: если есть индуктивная нагрузка (а она есть всегда), то обязательно появится реактивный ток, потребляемый индукцией, которая сама его создает. То есть, индукция вырабатывает реактивную мощность, потом её потребляет, вырабатывает заново и так постоянно, но в этом кроется одна проблема. Для движения реактивной субстанции туда обратно, нужна активная энергия, которая расходуется из-за постоянного движения электронов по проводам (нагрев проводов).

Можно прийти к выводу, что активная мощность генератора, это полное противопоставление реактивной, на первый взгляд бесполезной мощности? Но это не так. Вспомните, сестры неразлучны между собой, так как любят друг друга, а пиво без пены никто не станет пить, да и забродить без неё напиток будет не в состоянии. То же можно сказать о реактивной мощности – без неё невозможно создание магнитных полей, так что с этой силой придется считаться. Но тут в дело пошли мозговые извилины изобретателей, которые решили сократить территориальное пространство (не гонять по проводам взад-вперед) этой, не совсем понятной, субстанции и вырабатывать её в непосредственной близости от объекта потребления.

Для наглядного примера можно взять всем известный электрический фен, в котором есть двигатель, вращающий вал с лопастями – он называется турбиной для подачи горячего воздуха. Так вот, чтобы разгрузить линию электропередач от бесполезной беготни реактива от станции к потребителю и обратно, в корпус прибора встраивают конденсатор нужной емкости. А представьте себе ту же электросварку или токарный цех с десятками мощных станков, – какой потенциал высвобождается реактивным током для увеличения КПД. Если говорить техническим языком, то установка конденсаторов или других статических компенсирующих элементов называется компенсацией реактивной мощности. Получается, что активная и реактивная мощность, это две неразрывно связанных между собой величины.

Вырабатывать реактивную мощность могут также и генераторы на электростанциях любого типа. Для этого достаточно сменить ток возбуждения (перевозбуждения, недовозбуждения) и генератор окажется как поставщиком, так и потребителем этой величины. Но, это всего лишь законы физики, которые в данном случае не очень выгодны для людей, поэтому лучше всего переносить емкость накопления и отдачи, как можно ближе к источнику – в корпус прибора (агрегата) или в производственный цех.

Простое объяснение с формулами

Активная мощность (P)

Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть

P = U I

потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.

Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:

P = U I Cosθ

В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = U I.

Формулы для активной мощности

P = U I – в цепях постоянного тока

P = U I cosθ – в однофазных цепях переменного тока

P = √3 UL IL cosθ – в трёхфазных цепях переменного тока

P = 3 UPh IPh cosθ

P = √ (S2 – Q2) или

P =√ (ВА2 – вар2) или

Активная мощность = √ (Полная мощность2 – Реактивная мощность2) или

кВт = √ (кВА2 – квар2)

Реактивная мощность (Q)

Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.

Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).

Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.

Реактивная мощность определяется, как

Q = U I sinθ

и может быть положительной (+Ue) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ue) для емкостной нагрузки.

Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.

В чем измеряется активная мощность?

Активная мощность: обозначение P, единица измерения: Ватт Реактивная мощность: обозначение Q, единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный) Полная мощность: обозначение S, единица измерения: ВА (Вольт Ампер)

В чем разница между активной и реактивной мощности?

Как узнать какая мощность в цепи переменного тока

Стоит указать, что это величина, которая прямо связывается с иными показателями. К примеру, она находится в прямой зависимости от времени, силы, скорости, вектора силы и скорости, модуля силы и скорости, момента силы и частоты вращения. Часто в формулах во время вычисления электромощности используется также число Пи с показателем сопротивления, мгновенным током, напряжением на конкретном участке электрической сети, активной, полной и реактивной силой. Непосредственно участник вычисления это амплитуда, угловая скорость и начальная сила тока с напряжением.

Формула мощности в цепи переменного тока

В однофазной цепи

Понять, какой мощностный показатель есть в однофазной цепи переменного тока, можно при помощи применения трансформатора тока. Для этого необходимо воспользоваться ваттметром, который включен через токовый трансформатор. Показания следует перемножить на трансформаторный коэффициент тока. В момент измерения мощности в высоком напряжении трансформатор тока необходим, чтобы заизолировать ваттметр и обеспечить безопасность пользователя. Параллельна цепь включается не непосредственным способом, а благодаря трансформатору напряжения. Вторичные обмотки с корпусами измерительных трансформаторных установок необходимо заземлять во избежание случайного изоляционного повреждения и попадания высокого напряжения на приборы.

Обратите внимание! Для определения параметров в сети необходимо амперметр перемножить на трансформаторный коэффициент тока, а цифры, полученные вольтметром, перемножить на трансформаторный коэффициент напряжения.

В однофазной цепи

Чему равна активная мощность трехфазной цепи?

Активной мощностью трехфазной системы называется сумма активных мощностей всех фаз приемника. где — φ угол сдвига фаз между фазными напряжением и током.

Как рассчитать активную мощность трансформатора?

Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула: S = U I, где U – это напряжение сети, а I – это сила тока сети. Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда: S = U * I * cos φ.

Электроприборы, влияющие на качество потребления

Коэффициент мощности равен единице при подключении ламп и нагревателей. Он уменьшается до 0,7 и менее, когда в цепи добавляют преобладающие по потреблению энергии электромоторы, другие компоненты с реактивными составляющими.

Правильное применение определений и расчетов мощности помогает оптимизировать проект электрической сети с учетом особенностей подключаемых нагрузок. Приведенные выше сведения пригодятся на стадии определения параметров проводки, защитных автоматов. Комплексное использование этих знаний повысит надежность электроснабжения, предотвратит возникновение и развитие аварийных ситуаций.

Чем отличается активная мощность от реактивной – Все об электричестве

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

Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. к. характеристики сети (силы тока и напряжения) у постоянного всегда равны.

Единица измерений активной мощности  Ватт, в то время, как реактивной – реактивный вольтампер и килоВАР (кВАР).

Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах.

Соотношение энергий

Электротехника используется активную составляющую в качестве измерения передачи энергии отдельными электрическими приборами. Рассмотрим, сколько мощности потребляют некоторые из них:

Прибор	Мощность бытовых приборов, Вт/час
Зарядное устройство	2
Люминесцентная лампа ДРЛ	От 50
Акустическая система	30
Электрический чайник	1500
Стиральной машины	2500
Полуавтоматический инвертор	3500
Мойка высокого давления	3500

Исходя из всего, сказанного выше, активная мощность – это положительная характеристика конкретной электрической цепи, которая является одним из основных параметров для выбора электрических приборов и контроля расхода электричества.

Генерация активной составляющей

Обозначение реактивной составляющей:

Это  номинальная величина, которая характеризует нагрузки в электрических устройствах при помощи колебаний ЭМП и потери при работе прибора. Иными словами, передаваемая энергия переходит на определенный реактивный преобразователь (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и проявляется только в том случае, если система включает в себя эту составляющую.

Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула:

S = U I, где U – это напряжение сети, а I – это сила тока сети.

Этот же расчет выполняется при вычислении уровня передачи энергии катушки при симметричном подключении. Схема имеет следующий вид:

Схема симметричной нагрузки

Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда:

S = U * I * cos φ.

Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от того, какие характеристики имеет cos φ.

Если у синусоидального тока угол сдвига фаз находится в пределах от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительная, если от 0 до -90 – то отрицательная.

Правило действительно только для синхронного (синусоидального) тока (применяемого для работы асинхронного двигателя, станочного оборудования).

Также одной из характерных особенностей этой характеристики является то, что в трехфазной цепи (к примеру, трансформатора или генератора), на выходе активный показатель полностью вырабатывается.

Расчет трехфазной сети

Максимальная и активная обозначается P, реактивная мощность – Q.

Из-за того, что реактивная обуславливается движением и энергией магнитного поля, её формула (с учетом угла сдвига фаз) имеет следующий вид:

QL = ULI = I2xL

Для несинусоидального тока очень сложно подобрать стандартные параметры сети. Для определения нужных характеристик с целью вычисления активной и реактивной мощности используются различные измерительные устройства. Это вольтметр, амперметр и прочие. Исходя от уровня нагрузки, подбирается нужная формула.

Из-за того, что реактивная и активная характеристики связаны с полной мощностью, их соотношение (баланс) имеет следующий вид:

S = √P2 + Q2, и все это равняется U*I .

Но если ток проходит непосредственно по реактивному сопротивлению. То потерь в сети не возникает. Это обуславливает индуктивная индуктивная составляющая – С и сопротивление – L. Эти показатели рассчитываются по формулам:

Сопротивление индуктивности: xL = ωL = 2πfL,

Сопротивление емкости: хc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, по которому можно определить, какая часть энергии используется не по назначению или «теряется» при работе устройства.

При наличии в сети активной реактивной составляющей обязательно должен рассчитываться коэффициент мощности.

Эта величина не имеет единиц измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные элементы.

С помощью этого показателя становится понятным, в каком направлении и как сдвигается энергия относительно напряжения сети. Для этого понадобится диаграмма треугольников напряжений:

Диаграмма треугольников напряжений

К примеру, при наличии конденсатора формула коэффициента имеет следующий вид:

cos φ = r/z = P/S

Для получения максимально точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.

Учитывая, что при резонансе токов реактивная мощность равняется 0:

Q = QL – QC = ULI – UCI

Для того чтобы улучшить качество работы определенного устройства применяются специальные приборы, минимизирующие воздействие потерь на сеть. В частности, это ИБП. В данном приборе не нуждаются электрические потребители со встроенным аккумулятором (к примеру, ноутбуки или портативные устройства), но для большинства остальных источник бесперебойного питания является необходимым.

При установке такого источника можно не только установить негативные последствия потерь, но и уменьшить траты на оплату электричества. Специалисты доказали, что в среднем, ИБП поможет экономить от 20 % до 50 %. Почему это происходит:

1. Значительно уменьшается нагрузка силовых трансформаторов;
2. Провода меньше нагреваются, это не только положительно влияет на их работу, но и повышает безопасность;
3. У сигнальных и радиоустройств уменьшаются помехи;
4. На порядок уменьшаются гармоники в электрической сети.

Активная электроэнергия

Активная составляющая полной мощности совершает полезную работу и преобразовывается в те виды энергии, которые нужны потребителю. У части бытовых и промышленных электроприборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди таких устройств – электроплиты, лампы накаливания, электропечи, обогреватели, утюги и гладильные прессы и прочее.

Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то полная мощность такого прибора будет составлять 1 кВА.

Предыдущая

РазноеЭнергия конденсатора

Следующая

РазноеАвтоматические выключатели

Расчёт мощности генератора

Для начала вспомним школу.

Что такое электрическая мощность?
Электрическая мощность обозначается при написании формул латинской буквой Р и измеряется в ваттах Вт или на латинице W, киловаттах (кВт или kW), мегаваттах (МВт или MW) и так далее.
Электрическая мощность равна произведению напряжения и тока:

P (Вт) = U (В) * I (А)

Различают следующие виды электрической мощности, которые, соответственно, по-разному обозначаются:

Активная мощность:
Обозначение: P
Единица измерения: Вт (W)

Это мощность, отдаваемая при подключении к источнику тока (генератору) нагрузки, имеющей активное (омическое) сопротивление. Если нагрузка, имеет только активное сопротивление и не содержит реактивных сопротивлений, то активная мощность будет равна полной мощности.

Расчёт производится по формуле: P = U * I * cos φ

Примеры: лампы накаливания, нагревательные приборы и т. п.

Реактивная мощность:
Обозначение: Q
Единица измерения: вар или VAr (вольт-ампер реактивный)

Это мощность, отдаваемая при подключении к источнику тока компонента сети или нагрузки, имеющей индуктивные (электродвигатель) или ёмкостные (конденсатор) элементы.

Расчёт производится по формуле: Q = U * I * sin φ

Примеры:
Потребители, придающие нагрузке индуктивный характер: электродвигатели, сварочные трансформаторы и т.п.
Потребители, придающие нагрузке ёмкостной характер: конденсаторы в компенсаторных устройствах, конденсаторы, создающие реактивную мощность в цепи возбуждения генераторов и т.п.

Полная мощность:
Обозначение: S
Единица измерения: В·A или VA (вольт-ампер)

Полная электрическая мощность равна произведению сдвинутых по фазе напряжения и тока. Полная мощность непосредственно связана с активной и реактивной мощностями. Её расчёт производится по формуле, выражающей закон Пифагора. Полная электрическая мощность представляет собой максимальную мощность электрического тока, которая может быть выработана генератором или использована.

Расчёт производится по формуле: S = U * I  или S = P + Q

Изображенный на рисунке треугольник отображает взаимосвязь между электрическими мощностями или соответствующими им напряжениями.

Теперь о расчёте мощности генератора.

Для точного определения области применения и пригодности любого электроагрегата для выполнения поставленных задач необходимо прежде всего определить суммарную мощность потребителей тока. Только таким образом можно определить, какой электроагрегат может быть использован для данных целей. При выборе необходимой мощности электроагрегата можно использовать приведённые ниже эмпирические формулы.

1. Потребители, являющиеся только активной нагрузкой (например, электронагреватели, лампы накаливания и подобные им приборы с чисто омическим сопротивлением).
Суммарную мощность можно расчитать путём простого сложения мощностей отдельных потребителей, которые могут быть подключены к генератору. В данном случае полная электрическая мощность, измеряемая в ВА или VA (Вольт-ампер) равна активной мощности, измеряемой в Вт или W (Ватт). Необходимая мощность электроагрегата определяется путём увеличения суммарной мощности подключаемых потребителей на 10% (т.е. с учётом определённых технических факторов).

Пример: Суммарная мощность потребителей * 110% = Мощность, требуемая от электроагрегата.

Если суммарная мощность всех потребителей 2000 Вт (в данном случае 2000 Вт = 2000 ВА ), то требуемая мощность электроагрегата будет: 2000 ВА * 110% = 2200ВА

2. Потребители, имеющие индуктивную составляющую мощности (компрессоры, насосы и прочие электродвигатели). Эти нагрузки потребляют очень большой ток при пуске и выходе на рабочий режим. В данном случае, сначала необходимо определить точное значение мощности одновременно подключаемых потребителей. Далее следует выбрать мощность электроагрегата.

Полная мощность такого электроагрегата должна быть не менее, чем в 3,5 раза больше суммарной мощности потребителей. В исключительных случаях она должна превышать мощность потребителей в 4—5 раз.

Пример: Суммарная мощность потребителей * 3,5 = Мощность, требуемая от электроагрегата.

Если суммарная мощность всех потребителей 2000 ВА, то требуемая мощность электроагрегата будет: 2000 ВА * 3,5 = 7000 ВА

Реальная, реактивная и активная мощность — интеллектуальные сети

Цепь пост. . Единицами мощности постоянного тока являются ватты [названы в честь Джеймса Ватта (1736-1819)]. Мощность постоянного тока можно рассматривать как мощность, потребляемую резистором.

Цепь переменного тока
В цепи переменного тока питание становится намного сложнее. В США мощность переменного тока вырабатывается по стандарту 60 Гц, 120 вольт. Гц означает количество циклов в секунду. Следовательно, 60 раз в секунду генерируется синусоидальная волна с пиковой амплитудой приблизительно 170 вольт. Эта циклическая синусоида переменного тока может создавать три типа мощности: 1) активная мощность, 2) реактивная мощность и 3) полная мощность.

1.  Реальная, активная или средняя мощность — это мощность, потребляемая резистором. Обозначается буквой «П». Как и в цепях постоянного тока, реальная мощность измеряется в ваттах. Для расчета активной мощности можно использовать только две формулы мощности:
   P = I ² R или P = V ² /R.
   Примеры 
   #1    Рассчитайте мощность, потребляемую резистором 1 кОм, через который протекает ток 5 мА.
   P = I ² R = (5 мА) ² *1 кОм = 25 мВт
   #2 Рассчитайте мощность, потребляемую резистором 1 кОм при падении напряжения на нем 15 В.
   
   P = V ² /R = (15 В) ² /1 кОм = 225 мВт
   Примерами электрических устройств, которые потребляют только реальную мощность, являются электрические плиты, фены, электрические водонагреватели и тостеры.
2. Реактивная мощность — это мощность, потребляемая катушками индуктивности и конденсаторами. Обозначается буквой «Q». Реактивная мощность измеряется в варах (реактивных вольтамперах). Следовательно, в катушках индуктивности и конденсаторах сохраняется и высвобождается в 60 раз больше энергии, чем в секунду. Индуктивное сопротивление чистых катушек индуктивности +jX _л . Это означает, что индуктор на +90 градусов не совпадает по фазе с резистором (который находится на 0 градусов). Емкостное сопротивление чистого конденсатора -jX _C . Это означает, что конденсатор на -90 градусов не совпадает по фазе с резистором (который находится на 0 градусов). Чистое реактивное сопротивление в цепи равно X = +jX
   L -jX _C . Следовательно, реактивное сопротивление всегда будет либо чистым емкостным, либо чистым индуктивным. Для расчета реактивной мощности можно использовать только две формулы мощности:
   Q = I ² X или Q = V ² /X. Если чистое реактивное сопротивление индуктивное, Q положительное, а если чистое реактивное сопротивление емкостное, Q отрицательное.
   
   Примеры 
   #1    Рассчитайте мощность, потребляемую индуктивным сопротивлением 2 кОм при протекании через него тока 4 мА.
   Q = I ² R = (4 мА) ² *2 кОм = 32 мВАР
   #2 Рассчитайте мощность, потребляемую катушкой индуктивности 1 кОм при падении напряжения на ней 15 В.
   P = V ² /XL = (15v) ² /1 кОм = 225 мВАР
   Примерами электрических устройств, генерирующих некоторую реактивную мощность, являются микроволновые печи, стиральные машины, вентиляторы и кондиционеры.
3. Полная мощность представляет собой гипотенузу активной и реактивной мощности (см. рисунок ниже). Обозначается буквой «С». Полная мощность измеряется в ВА (Вольт-Ампер). Полная мощность полезна, поскольку она показывает общий ток, используемый комбинацией резистивных, индуктивных и емкостных компонентов. Полная мощность = V*I. S = sqrt(R ² + Q ² ).
   изображение автора
4. Коэффициент мощности
   Коэффициент мощности определяется как Fp = cos Θ. Где Θ — угол в треугольнике мощности, показанном выше (угол между кажущейся мощностью и реальной мощностью). Если Fp = 1 (единица), то реальная и кажущаяся мощности совпадают; следовательно, реактивная мощность будет равна нулю. В идеале коммунальные предприятия хотели бы, чтобы все потребители электроэнергии просто использовали только реальную мощность, чтобы коэффициент мощности оставался равным единице. Дома в среднем имеют коэффициент мощности 0,9.5, рестораны 0,88 и промышленное производство 0,77 (Кутитас 15).
   
   ПРИМЕРЫ
   Вот несколько примеров. В таблице ниже предполагается источник переменного тока 120 В и R _L = 5 Ом для всех катушек индуктивности.

   Значение	Общее сопротивление = RL + R	Импеданс прямоугольный	Текущий	Реальная мощность	Реактивная мощность	Полная мощность	Коэффициент мощности
   1 мкФ + 47 мГн f = 100 Гц	5 Ом	5 + j29 -j 1592 Ом = 5 -j1562 Ом	76,8 мА	29,5 мВт	-9,2 ВАР	9,2 ВА	приблизительно 0
   1 мкФ + 47 мГн f = 1 кГц	5 Ом	5 + j295 -j 159 Ом = 5 +j139 Ом	863 мА	3,74 Вт	+104 ВАР	104 ВА	приблизительно 0
   1 мкФ + 47 мГн f = 10 кГц	5 Ом	5 + j2953 -j 16 Ом = 5 +j2938 Ом	40,8 мА	8,3 мВт	+4,9 ВАР	4,9 ВА	приблизительно 0
   300 Ом + 47 мГн + 1 мкФ f = 100 Гц	305 Ом	305 + j29 -j 1592 Ом = 305 -j1562 Ом	75,4 мА	1,73 Вт	-8,88 ВАР	9,04 ВА	0,191
   300 Ом + 47 мГн + 1 мкФ f = 1 кГц	305 Ом	305 + j295 -j 159 Ом = 305 + j139 Ом	358 мА	39,1 Вт	+17,8 ВАР	43 ВА	0,909
   300 Ом + 47 мГн + 1 мкФ f = 10 кГц	305 Ом	305 + j2953 -j 16 Ом = 305 +j2938 Ом	40,63 мА	503 мВт	+4,84 ВАР	4,87 ВА	0,1
   3,3 кОм + 22 нФ + 470 мГн    f = 100 Гц	3305 Ом	3305 + j29 -j 1592 Ом = 3305 -j1562 Ом	32,83 мА	3,56 Вт	-1,68 ВАР	3,94 ВА	0,904
   3,3 кОм + 22 нФ + 470 мГн    f = 1 кГц	3305 Ом	3305 + j295 -j 159 Ом = 3305 +j139 Ом	36,3 мА	4,34 Вт	+183 мВАр	4,34 ВА	приблизительно 1
   3,3 кОм + 22 нФ + 470 мГн    f = 10 кГц	3305 Ом	3305 + j2953 -j 16 Ом = 3305 +j2938 Ом	27,13 мА	2,43 Вт	+2,16 ВАР	3,256 ВА	0,746

   Выполните прилагаемый рабочий лист https://kirkwood. pressbooks.pub/app/uploads/sites/13/2022/01/Real-Reactive-and-Apparent-Power-2.docx

    

   Процитированные работы
   Кутитас, Джордж и Стэн Макклеллан. Smart Grid как платформа для разработки приложений . Дом Артех, 2017.

Что такое полная мощность? Определение и формула

Содержание

Что такое кажущаяся мощность?

Полная мощность – это общая мощность, вырабатываемая электростанцией или генератором. Это произведение среднеквадратичного напряжения и среднеквадратичного (RMS) тока.

Различные типы рассеиваемой мощности в энергосистемах переменного тока, т. е. активная, реактивная , полная и комплексная мощность.

Измерение мощности переменного тока (AC) получается путем умножения среднеквадратичного напряжения и среднеквадратичного (RMS) тока.

Мы можем обозначить полную мощность, используя (S), и формула приведена ниже:

S = E _{действующее значение} *  I _{действующее значение}

Где

Ст – кажущаяся мощность в амперах

Ст.

E _rms — среднеквадратичное (rms) напряжение в вольтах.

I _{действующее значение} — действующее значение тока в амперах.

Формула и единица измерения

Основная формула для расчета полной мощности для любой цепи приведена ниже.

• S = VI для однофазных нагрузок
• S = √3VI для трехфазных нагрузок

Единица измерения — вольт-ампер (ВА). Обычно мы используем его в терминах «КВА».

Если мощность (полная) в электрической цепи подается от поставщика электроэнергии в сеть. Он включает в себя как реальную, так и реактивную потребляемую мощность в нагрузках.

С помощью треугольника коэффициента мощности, который показывает взаимосвязь между полной, активной, реактивной мощностью и коэффициентом мощности, мы можем найти другую формулу полной мощности следующим образом.

Треугольник коэффициента мощности

Из приведенного выше треугольника находим S = √ (Активная мощность ² + Реактивная мощность ² )

или

S = √ (Q ² + P ² )

, где

9033 Q — это консультации в реактивной мощности.

P — потребление активной мощности в нагрузке (Вт)

Расчет полной мощности Пример

Предположим, у нас есть трехфазная нагрузка 10 кВт , работающая от источника питания 400 Вольт . Эта нагрузка имеет коэффициент мощности 0,85 .

Нам нужно рассчитать полную мощность этой нагрузки.

Решение

В этом примере активная мощность нагрузки составляет 10 кВт. Коэффициент мощности нагрузки равен 0,85. Сначала мы вычисляем ток следующим образом:

P = √3 В * I * PF ⇒  I = P / (√3 *V * PF ) = 10 000/(1,73 * 400 * 0,85)

I = 17 А

Тогда S = √3 V * I S =

2

20

2 1,73*400*17 = 11,7 кВА

Пример формулы полной мощности

Включите JavaScript

Пример формулы полной мощности

Обратите внимание, что активная мощность больше, чем кажущаяся. Это означает, что эта нагрузка потребляет реактивную мощность.

Это понятно, так как коэффициент мощности равен 0,85 (чем ниже коэффициент мощности, тем меньше активная мощность) , Для получения дополнительной информации прочитайте мою статью о факторах, влияющих на полную мощность здесь.

Может ли S(KVA) быть меньше, чем P(KW)? S меньше или равно P. В случае единицы PF две мощности равны.

Почему важна полная мощность?

Важность полной мощности проявляется при выполнении электрических расчетов. Для расчета фактического тока нагрузки необходимо знать полную мощность.

Окунитесь в интригующий мир кажущейся мощности и ее ключевую роль в современных энергетических системах! с нашей подробной статьей здесь!

Полная мощность представляет собой комбинацию активной и реактивной мощности. Реальная или активная мощность на самом деле является результатом схемы, состоящей только из резистивных компонентов.

С другой стороны, реактивная мощность является результатом цепи, имеющей емкостную или индуктивную или обе составляющие.

Обычно все цепи переменного тока имеют резистивные, емкостные и индуктивные компоненты.

Поскольку реактивная мощность — это та мощность, которая отнимает от активной мощности, то она является обязательной точкой обеспечения в электрической системе. Это гарантирует, что подаваемой полной мощности достаточно для питания данной нагрузки.

Обычно считается, что важна только реальная мощность, и именно эта мощность совершает полезную работу. Но, 9Полная мощность 0003 также важна, так как мы должны учитывать полную мощность для определения размера источника.

Электростанции производят комбинацию как активной, так и реактивной мощности; мы называем эту комбинацию кажущейся мощностью.

Однако электрические нагрузки не используют всю эту мощность, нагрузки используют только активную мощность, чтобы делать то, что они должны делать, мы не можем учитывать только реальную мощность при выборе мощности выработки электроэнергии.

Вместо этого мы проводим расчеты, взяв полную мощность, активную и реактивную, нагрузки, чтобы получить генератор, подходящий для нагрузки.

Как я только что упомянул выше, при расчетах для получения тока нагрузки следует учитывать полную мощность. Вы можете спросить, почему мы должны принимать бесполезную мощность, то есть реактивную мощность, в наших расчетах.

Просто потому, что и активная, и реактивная мощность потребляют ток от источника, этот ток остается текущим независимо от того, что он делает для нагрузки.

Если вы не будете учитывать полную мощность в своих расчетах, ваша система выйдет из строя. Вот почему кажущаяся мощность так важна в энергосистеме.

Каково применение полной мощности?

Полная мощность имеет множество применений в электроэнергетических системах. Он используется для определения размеров различного электрооборудования, включая генераторы переменного тока и трансформаторы.

Как я уже говорил вам выше, использование полной мощности в электрических расчетах необходимо для того, чтобы знать реальный ток, потребляемый нагрузкой от источника, независимо от того, что этот ток будет делать после этого. Вы знаете, что реактивная мощность потребляет ток, но это бесполезно.

Это следует учитывать при расчетах. Если мы этого не сделаем, размеры цепи будут неправильными, то есть автоматические выключатели, размеры кабелей и генераторы будут занижены.

Недооценка нагрузок, автоматических выключателей и кабелей — это последнее, что нам нужно делать.

Полная мощность зависит от значений тока и напряжения, а не от коэффициента мощности нагрузки. Если значение тока нагрузки не изменяется, то независимо от значения коэффициента мощности нагрузки номинальная мощность генератора и трансформатора в кВА/МВА останется неизменной.

Полная мощность очень полезна для расчета проводки, автоматического выключателя и всей электрической системы.

Для получения дополнительной информации о приложениях полной мощности прочитайте мою статью здесь.

. Суммарная мощность в цепи, рассеиваемая и возвращаемая мощность.

Фактическое количество рассеиваемой или используемой мощности  в цепи обычно называют реальной мощностью

Кажущаяся мощность обозначается заглавной буквой S

Реальная мощность обозначается заглавной

Единицей полной мощности является вольт-ампер (ВА)

единицей реальной мощности является ватт0010

Реальная мощность в цепи фактически является функцией рассеивающих элементов цепи, и обычно это сопротивление

Полная мощность является произведением среднеквадратичных (среднеквадратических) значений тока и напряжения

Реальная мощность является произведением мгновенных значений тока и напряжения в цепи

В цепях переменного тока общий поток электроэнергии представляет собой кажущуюся мощность независимо от того, является она полезной или бесполезной.

Доля полной мощности (полной мощности), которая совершает полезную работу в системе, является реальной или активной мощностью

Формула полной мощности: S = V * I

8 9 Формула активной мощности: P = V I cos ø

Что больше, кажущаяся или реальная мощность?

Кажущаяся мощность больше реальной мощности. Когда импеданс цепи чисто резистивный, кажущаяся мощность равна реальной мощности.

Но когда в цепи есть какое-либо реактивное сопротивление, кажущаяся мощность больше реальной мощности, поскольку кажущаяся мощность является комбинацией активной и реактивной.

Полная мощность не может быть меньше реальной мощности. Она может быть равна реальной мощности.

Когда коэффициент мощности равен единице, кажущаяся мощность равна активной мощности. Это показывает, что в цепи нет реактивной составляющей, это происходит, когда нагрузка чисто резистивная.

PF = кВт / кВА = P / S

Вышеприведенное уравнение показывает, что в цепи нет ни индуктивной, ни емкостной составляющей, это очень редко, и, таким образом, кажущаяся мощность равна реальной мощности.

Если PF = 1, то приведенное выше уравнение становится P = S

Я написал подробную статью о коррекции коэффициента мощности, вы можете проверить ее для получения дополнительной информации.

Почему полная мощность всегда положительна?

Полная мощность не может быть отрицательной, это всегда положительное значение.

Давайте выясним, почему? Полная мощность представлена ​​следующим уравнением:

S = √ (P ² +Q ² )

Здесь P показывает реальную мощность, Q 9004 S

реактивная мощность, а является кажущейся мощностью.

Действительная или активная мощность может иметь только положительное значение, поскольку поток мощности всегда идет от источника к нагрузке.

Реактивная мощность может быть как положительной, так и отрицательной, поскольку мощность течет от источника к нагрузке и от нагрузки к источнику.

Приведенное выше уравнение показывает, что даже если значение реактивной мощности отрицательно, кажущаяся мощность в этом случае также будет положительной, поскольку она равна сумме квадратов значений активной и реактивной мощностей.

Из уравнения кажущейся мощности ясно, что кажущаяся мощность всегда является положительной величиной, независимо от того, какое значение имеет активная или реактивная мощность.

Вы оплачиваете счет за электроэнергию за реальную или полную мощность?

Обычно счета за проживание взимаются только за реальную или активную мощность . Единицей, в которой выставляются счета за коммунальные услуги бытовых потребителей, является ватт-час.

Коэффициент мощности не влияет напрямую на стоимость счета за электроэнергию для бытовых потребителей.

Некоторые коммунальные предприятия в некоторых странах взимают плату с промышленных потребителей за низкий коэффициент мощности. Это означает, что данные промышленные потребители тарифицируются по активной и реактивной мощности .

В некоторых районах США органы власти взимают плату с промышленных потребителей с коэффициентом мощности менее 0,9.

Таким образом, это явно зависит от политики взимания счета за электроэнергию ответственного органа в конкретной области. Плохой коэффициент мощности обычно бывает при больших индуктивных нагрузках.

Но в некоторых странах мира счет, взимаемый ответственным органом, не включает полную мощность, даже если коэффициент мощности немного ниже.

Промышленные и коммерческие потребители применяют коррекцию коэффициента мощности для нагрузок, что помогает снизить потребление реактивной мощности.

Несколько лет назад я работал на заводе пластиковых труб. Тогда мы установили большую конденсаторную батарею параллельно входному источнику питания, заводскому трансформатору, чтобы снизить коэффициент мощности и, конечно же, счет за электроэнергию.

Это не вариант, это обязательное действие, требуемое властями, если мы этого не сделаем, могут быть последствия.

Батарея конденсаторов работала автоматически, измеряла коэффициент мощности и контролировала количество единиц конденсаторов для подключения к нагрузкам. Он работал как надо.

Как вывести формулу полной мощности? Треугольник мощности

Активная мощность обозначается заглавной буквой P, реактивная мощность обозначается заглавной буквой Q, а полная мощность обозначается заглавной буквой S.

P=V *I* cosø     Q=V*I* sinø

OA = Активный ток     OC = Реактивный ток      OB = Ток цепи

Треугольник мощностей получен из приведенной выше векторной диаграммы.

ОБ ² = OA ² + OC ²

Приведенная выше диаграмма представляет собой векторную диаграмму тока.

Если мы говорим о векторной диаграмме мощности, как показано на диаграмме, то уравнения будут:

S ² = P ² + Q ²

S = √ (P ² + Q ² )

Коэффициент мощности определяется как угол между реальной и полной мощностью

As, мы знаем, что

Cosø = База/Гипотенуза = Активная или Активная мощность / Полная мощность = P / S = кВт / кВА

Расчет тока по полной мощности.

Полная мощность является произведением среднеквадратичных значений тока и напряжения. Если заданы значения напряжения и полной мощности, можно рассчитать ток.

Полная мощность – однофазная Формула:

S = V * I

(Ток) I = (Полная мощность) S / (Напряжение) В

I = S / V = ​​ √ (P ² + Q ² ) / V

Очевидная мощность-Трехфазная формула:

S = √ 3 * V * I

I = S / √ 3 В

Примечание: S — полная мощность в ВА Текущая стоимость может быть рассчитана.

Расчет тока по полной мощности Пример:

Одним из наиболее распространенных примеров такого расчета, с которым я сталкиваюсь в своей работе, являются расчеты тока трансформатора. Вы знаете, мощность трансформаторов дана в кВА, т.е. в полной мощности. В этом случае используем формулу:

I = S/V

Рассчитаем ток трехфазного трансформатора 100кВА Мощность и 400В напряжение.

Ток трансформатора (I) = полная мощность (S)/напряжение (V)

I = (100*1000) / (√ 3 * 400) = 144,34 А

Расчет тока по полной мощности

Для меня гораздо лучше использовать бесплатное приложение для Android Fast Electrical Calculator, да, я сам его построил . Я делаю все свои электрические расчеты, используя эту малышку.

Вам тоже стоит попробовать. Это 100% БЕСПЛАТНО на Google Pay Market. Установите его СЕЙЧАС, вы можете найти его здесь.

Он имеет некоторые удивительные расчеты, такие как:

• Конвертер кВт в HP
• Преобразователь кВА в кВт
• Преобразователь кВт/л.с. в ампер
• Расчет падения напряжения в трех фазах
• Таблица защиты от проникновения
• И многое другое

Можете ли вы измерить полную мощность?

Да, полную мощность можно измерить. Полная мощность — это та энергия, которую вы фактически измеряете во время работы электрической системы.

Проще говоря, полная мощность фактически представляет собой произведение номинального напряжения на номинальный ток. Мы измеряем напряжение и ток мультиметром, напряжение измеряется параллельно, а ток последовательно, и их умножение дает вам полную мощность.

Полная мощность на самом деле представляет собой мощность, которую источник питания подает на нагрузку, такую ​​как двигатель. Однако нагрузка использует только реальную мощность, это результат умножения напряжения и тока нагрузки.

Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и обозначается заглавной буквой S.

Почему при определении параметров генераторов используется полная мощность?

Электрический генератор производит активную и реактивную мощность, значение каждой мощности зависит от коэффициента мощности нагрузки, который варьируется от одной нагрузки к другой. Нагрузка генератора зависит от приложения, для которого он будет использоваться, поэтому гораздо точнее использовать полную мощность для определения размера генератора.

Поскольку полная мощность является произведением выходного напряжения и тока генератора, это наиболее точный номинал генератора, независимо от того, какая активная мощность требуется нагрузке.

Производитель генератора не знает, какая нагрузка будет подключена к генератору, поэтому производитель генератора хочет обеспечить максимально возможную точную нагрузку, которую будет обеспечивать генератор.

Полная мощность также используется при выборе размера, поскольку она дает максимальную величину тока, и, очевидно, номинальные характеристики электрооборудования напрямую связаны с определением максимального значения тока, поскольку эта максимальная величина тока будет определять максимальную номинальную температуру.

В электрической системе со 100% КПД активная мощность равна полной мощности, т. е. нулевой реактивной мощности. Но, как правило, электрические системы не имеют КПД на 100%, реактивная мощность должна учитываться при определении размеров генератора, т.е. при использовании полной мощности.

Производит ли генератор полную мощность?

Да, генератор производит полную мощность. Ток, потребляемый генератором, зависит от полной мощности, вырабатываемой генератором, то есть как активной, так и реактивной мощности.

Генераторы производят полную мощность, которая представляет собой векторную сумму реальной или активной мощности и реактивной мощности, нагрузка потребляет активную и реактивную мощность в зависимости от ее коэффициента мощности.

Что вы подразумеваете под треугольником власти?

Треугольник мощности

Треугольник мощности — это треугольник, используемый для отображения взаимосвязи между полной мощностью, активной мощностью и реактивной мощностью в энергосистеме.

Лично я рисую треугольник силы, чтобы запомнить взаимосвязь между этими типами силы.

Основание этого треугольника показывает реальную или истинную или активную мощность цепи. Перпендикуляр треугольника показывает реактивную мощность. Гипотенуза треугольника показывает кажущуюся мощность.

Треугольник мощности фактически представляет собой векторное представление индуктивной или емкостной нагрузки, подключенной к источнику.

• S — полная мощность
• P — действительная или активная мощность
• Q — реактивная мощность.
• φ — угол между кажущейся мощностью и реальной мощностью.

Когда общий ток цепи умножается на напряжение, это называется полной мощностью и отображается в гипотенузе треугольника с символом заглавной буквы S.

Как показано в приведенном выше треугольнике мощности, коэффициент мощности может можно получить, взяв соотношение между активной или активной мощностью и полной мощностью.

Коэффициент мощности (PF) = активная мощность (кВт) / полная мощность (кВА) = P / S

Для получения дополнительной информации о коэффициенте мощности прочитайте мою статью Коррекция коэффициента мощности, 8 важных ответов.

Соответствует ли номинальная потребляемая мощность полной мощности?

Нет, номинальная потребляемая мощность нагрузки отличается от полной мощности индуктивных нагрузок.

Номинальная мощность – это фактически активная мощность, это количество энергии в киловаттах (кВт).

Номинальная мощность под нагрузкой — это энергия, которую устройство фактически будет потреблять при максимальном расчетном рабочем состоянии.

В то время как кажущаяся мощность — это полная мощность, отдаваемая источником питания нагрузке, — это активная и реактивная мощность, в зависимости от коэффициента мощности нагрузки.

Полная мощность равна номинальной мощности при активной нагрузке, поскольку коэффициент мощности равен единице.