Реактивная и активная мощность в электротехнике: полная, активная, реактивная мощность и коэффициент мощности — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое активная, реактивная и полная мощность в электротехнике. Как связаны между собой P, Q и S. Почему важен коэффициент мощности. Как измеряется мощность разных электроприборов. Почему мощность ИБП указывают в ВА, а не в Вт.

Содержание

Основные понятия мощности в электротехнике

В электротехнике используются следующие основные понятия 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)
Коэффициент мощности (cosφ или PF) — безразмерная величина

Эти параметры связаны между собой следующими соотношениями:

S² = P² + Q²
cosφ = P / S

Активная мощность — полезная работа электроэнергии

Активная мощность (P) характеризует реальную работу, совершаемую электрическим током. Это та часть электроэнергии, которая необратимо преобразуется в другие виды энергии — тепловую, механическую, световую и т.д.

Активная мощность измеряется в ваттах (Вт) и киловаттах (кВт). Именно эту величину мы оплачиваем по счетчику электроэнергии.

Реактивная мощность — циркулирующая энергия

Реактивная мощность (Q) связана с накоплением энергии в магнитном поле катушек индуктивности и электрическом поле конденсаторов. Эта энергия периодически запасается и возвращается обратно в сеть.

Реактивная мощность не совершает полезной работы, но создает дополнительную нагрузку на сеть. Измеряется в вольт-амперах реактивных (ВАр).

Полная мощность — общая нагрузка на сеть

Полная мощность (S) — это суммарная мощность, потребляемая электроприемником из сети. Она включает в себя как активную, так и реактивную составляющие.

Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и является векторной суммой активной и реактивной мощностей:

S = √(P² + Q²)

Коэффициент мощности — эффективность использования электроэнергии

Коэффициент мощности (cosφ или PF) показывает, какая часть полной мощности преобразуется в активную:

cosφ = P / S

Чем выше коэффициент мощности, тем эффективнее используется электроэнергия. Идеальное значение cosφ = 1, что соответствует чисто активной нагрузке.

Почему мощность ИБП указывают в ВА, а не в Вт?

Источники бесперебойного питания (ИБП) обычно питают различные типы нагрузок, в том числе реактивные. Поэтому их мощность указывают в вольт-амперах (ВА), что характеризует полную нагрузочную способность.

Например, для ИБП мощностью 3000 ВА / 2400 Вт:

3000 ВА — максимальная полная мощность
2400 Вт — максимальная активная мощность
Коэффициент мощности 0.8 (2400 / 3000)

Это означает, что ИБП может питать активную нагрузку до 2400 Вт или смешанную нагрузку до 3000 ВА с cosφ = 0.8.

Измерение мощности различных электроприборов

Мощность разных типов электрооборудования часто указывается по-разному:

Лампы, нагреватели — в ваттах (Вт)

Электродвигатели — в киловаттах (кВт) и cosφ
Трансформаторы — в вольт-амперах (ВА)
Конденсаторы — в вольт-амперах реактивных (ВАр)

Это связано с преобладанием активной или реактивной составляющей мощности для каждого типа нагрузки.

Влияние коэффициента мощности на работу электросети

Низкий коэффициент мощности (менее 0.8) приводит к ряду негативных последствий:

Увеличение потерь в проводах
Перегрузка генераторов и трансформаторов
Падение напряжения в сети
Необходимость увеличения сечения кабелей

Поэтому во многих странах приняты нормативы по коэффициенту мощности электрооборудования. Для его повышения используются специальные устройства — компенсаторы реактивной мощности.

Особенности измерения мощности в цепях постоянного и переменного тока

В цепях постоянного тока существует только активное сопротивление, поэтому мощность однозначно определяется произведением тока на напряжение:

P = U * I

В цепях переменного тока ситуация сложнее из-за наличия реактивных элементов. Здесь необходимо учитывать как активную, так и реактивную составляющие:

Активная мощность: P = U * I * cosφ
Реактивная мощность: Q = U * I * sinφ
Полная мощность: S = U * I

Поэтому для полной характеристики мощности в цепях переменного тока недостаточно знать только ток и напряжение — необходимо учитывать и фазовый сдвиг между ними.

Практическое применение понятий мощности в электротехнике

Понимание различных аспектов мощности важно для:

Правильного выбора электрооборудования
Расчета нагрузки на электросети
Оценки эффективности использования электроэнергии
Повышения энергоэффективности предприятий

Например, при выборе ИБП необходимо учитывать не только активную мощность нагрузки, но и ее характер (коэффициент мощности). Это позволит правильно подобрать устройство и избежать его перегрузки.

Методы измерения различных видов мощности

Для точного измерения мощности в электрических цепях используются специальные приборы:

Ваттметры — для измерения активной мощности
Варметры — для измерения реактивной мощности
Анализаторы сети — для комплексного анализа параметров электросети

Современные цифровые приборы позволяют одновременно измерять активную, реактивную и полную мощность, а также коэффициент мощности и другие параметры.

При измерении мощности важно учитывать характер нагрузки. Например, для нелинейных нагрузок (компьютеры, светодиодные светильники) необходимо использовать приборы, способные работать с несинусоидальными токами.

активная, реактивная, полная (P, Q, S), коэффициент мощности (PF)

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
Алексей. 21 июнь 2007

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

Мощность трансформаторов указывается в ВА:
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
Мощность конденсаторов указывается в Варах:
http://www.

elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

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)
Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ, единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor – PF)

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)

http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др.

– при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

Трансформаторы питания номинальной выходной мощностью 25-60 ВА
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП)

http://metz. by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)


		АОСН-2-220-82
	Латр 1.25	АОСН-4-220-82
	Латр 2.5	АОСН-8-220-82


		АОСН-20-220

		АОМН-40-220

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

http://www. elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. — в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности).

http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР)

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

Технические данные разрядных ламп содержат активную мощность (кВт) и cosФ
http://www. mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Если нагрузка имеет низкий коэффициент мощности (менее 0.8 … 1.0), то в линии питания циркулируют большие реактивные токи (и мощности). Это паразитное явление приводит к повышению потерь в проводах линии (нагрев и др.), нарушению режима работы источников (генераторов) и трансформаторов сети, а также др. проблемам.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др. ) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.

Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

— (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

Дополнение 6

В различных областях техники мощность может быть либо полезной, либо паразитной НЕЗАВИСИМО от того активная она или реактивная. Например, необходимо различать активную полезную мощность рассеиваемую на рабочей нагрузке и активную паразитную мощность рассеиваемую в линии электропередачи. Так, например, в электротехнике при расчете активной и реактивной мощностей наиболее часто активная мощность является полезной мощностью, передаваемой в нагрузку и является реальной (не мнимой) величиной. А в электронике при расчёте конденсаторов или расчёте самих линий передач активная мощность является паразитной мощностью, теряемой на разогрев конденсатора (или линии) и является мнимой величиной. Причём, деление на мнимые и немнимые величины производится только для удобства рассчётов. На самом деле, все физические величины конечно реальные.

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т. д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными [6].

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
Полная мощность S=P+iQ
Диэлектрическая проницаемость e=e’+ie»
Магнитная проницаемость m=m’+im»
и др.

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример [5] реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

См. дополнительную литературу, например:

[1]. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

[2]. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

[3]. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

[4]. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

[5]. Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

[6]. Международная система единиц, СИ, см напр. ГОСТ 8.417-2002. ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИН

активную, реактивную, полную[br] (P, Q, S), а также коэффициент мощности (PF)

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

Мощность трансформаторов указывается в ВА:
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
Мощность конденсаторов указывается в Варах:
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
Примеры других нагрузок — см. приложения ниже.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т.д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

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)
Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ, единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor – PF)

Например, электромоторы, лампы (разрядные) — в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

http://metz. by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)


		АОСН-2-220-82
	Латр 1.25	АОСН-4-220-82
	Латр 2.5	АОСН-8-220-82


		АОСН-20-220

		АОМН-40-220

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

http://www. elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР)

Технические данные разрядных ламп содержат активную мощность (кВт) и cosФ
http://www. mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.

Дополнение 5

Дополнение 6

Дополнительные вопросы

Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
Полная мощность S=P+iQ
Диэлектрическая проницаемость e=e’+ie»
Магнитная проницаемость m=m’+im»
и др.

Вопрос 2:

См. дополнительную литературу, например:

[1]. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. — М.: Издательский центр «Академия», 2004.

[2]. Немцов М. В. Электротехника и электроника. — М.: Издательский центр «Академия», 2007.

[3]. Частоедов Л. А. Электротехника. — М.: Высшая школа, 1989.

[4]. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

[5]. Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

[6]. Международная система единиц, СИ, см напр. ГОСТ 8.417-2002. ЕДИНИЦЫ ВЕЛИЧИН

Обоснованность предъявления к потребителю оплаты стоимости реактивной мощности

Зачастую энергокомпании предъявляют к оплате потребителям стоимость реактивной мощности. В то же время оплата такой реактивной мощности не всегда является для потребителя обязательной и на этом можно сэкономить

Черменин Евгений Павлович

29.06.2021

Статьи и практика

Энергетика

Зачастую энергокомпании предъявляют к оплате потребителям стоимость реактивной мощности.
Однако, перед тем как добровольно оплачивать ее – необходимо разобраться: являются ли требования о ее оплате обязательными и правомерными.

Для начала следует определиться – что такое реактивная мощность и почему энергокомпании настаивают на ее оплате.

Подаваемая потребителю полная мощность состоит из активной мощности, идущей на полезную работу, и реактивной мощности, которая не идет на полезную работу.

Таким образом, реактивную мощность можно определить как потери: чем больше значение реактивной мощности – тем большее количество электрической энергии сетевая организация должна передать, чтобы электроустановки потребителя выполняли полезную работу.

В такой ситуации было бы логичным, если бы на потребителя ложились дополнительные издержки, связанные с компенсацией затрат по передаче большего объема электрической энергии. Нормы действующего законодательства также придерживаются схожей логики.

Например, Правилами недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии (далее – ПНД) предусматривается, что:

потребитель обязан поддерживать в надлежащем техническом состоянии принадлежащее ему оборудование, обеспечивающее регулирование реактивной мощности;
потребитель обязан поддерживать на границе балансовой принадлежности показатели качества энергии, в том числе соблюдать установленное договором соотношение потребления активной и реактивной мощности;
сетевая организация обязана определять значения соотношения активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств, в отношении которых заключен договор и где документами о технологическом присоединении предусмотрены требования к регулированию реактивной мощности.

В соответствии с п.16 ПНД предусмотрено, что в случае отклонения потребителя услуг от установленных договором значений соотношения потребления активной и реактивной мощности – потребитель обязан уплатить услуги по передаче электрической энергии с учетом повышающего или понижающего коэффициента, устанавливаемого в соответствии с действующими методическими указаниями, утвержденными органом, уполномоченным в области тарифного регулирования.

Принятые и действующие в настоящее время методические указания распространяются только на потребителей, присоединенных к сетям единой национальной (общероссийской) электрической сети. На других потребителей они не распространяются.

Соответственно, на уровне нормативного регулирования применение повышающих (понимающих) коэффициентов в большинстве случаев не представляется возможным, а попытки таких действий со стороны энергокомпаний квалифицируются как злоупотребления, нарушающие антимонопольное законодательство.

В такой ситуации важное значение приобретают условия, согласованные и включенные в договоры энергоснабжения с потребителями, которые позволяют энергокомпаниям заявлять о нарушении соотношения активной и реактивной мощности и требовать компенсации в связи с данным нарушением.

В случае, если в договоре энергоснабжения подробно описаны обязательства потребителя по соблюдению соотношения активной и реактивной мощности, прописаны значения соотношения и предусмотрен конкретный размер санкции – в силу статьи 421 Гражданского кодекса РФ («Свобода договора») с потребителя возможно правомерно требовать платы за реактивную мощность.

В то же время наблюдается много ситуаций, когда договоры энергоснабжения не содержат необходимых условий. Например, параметры соотношения активной и реактивной мощности выведены в отдельное приложение к договору, которое стороны просто-напросто не подписали.

В такой ситуации, действия по взиманию платы за реактивную мощность с потребителя – неправомерны и потребитель вправе игнорировать соответствующие требования по оплате, что, в свою очередь, составляет экономию потребителя.

Правильная оценка существующих договорных условий с энергокомпанией в части необходимости оплаты стоимости реактивной мощности – одно из нескольких направлений в процедуре оптимизации, предлагаемой ООО «ЦПО групп» своим клиентам /energetika-optimizatsiy

Благодаря этой процедуре предприятия имеют реальный шанс существенно сэкономить на затратах по электроэнергии.

Получить коммерческое предложение

Провели вебинар на тему: «Бизнес этика и добросовестность при работе с Европейскими партнерами»

С 22 июня 2021 залогодатель вправе выбрать передаваемый объем прав по договору залога ценных бумаг

Telegram Vkontakte Youtube

8 (495) 150-50-45

Москва

8 (812) 603-45-25

Санкт-Петербург

Юридический консалтинг

Арбитражные споры

Судебные споры

Сделки с недвижимостью

Налоговое право

Трудовое право

Интеллектуальная собственность

IT и персональные данные

Антимонопольные дела

Юрист по энергетике

Сопровождение бизнеса

Корпоративное право

Обслуживание бизнеса

Регистрация НКО

Помощь по 115-ФЗ

Due Diligence

Закупки 44-ФЗ и 223-ФЗ

Банкротство юридических лиц

Опционные соглашения

Включение в реестр российского ПО

Международное право

Таможенное право и ВЭД

Зарубежные активы

Регистрация зарубежных компаний

Недвижимость за границей

Контролируемые иностранные компании

Юрист-международник

Международные сделки

Международная регистрация товарных знаков

Активная, реактивная и полная мощность

Мгновенная мощность p, потребляемая на данном участке цепи, определяется как произведение мгновенных значений тока i и напряжения u:

. (11)

Из соотношения (11) видно, что мгновенная мощность p, в зависимости от значения синусов, может быть как положительной, так и отрицательной.

Физический смысл положительного значения мгновенной мощности в том, что это мощность, поступающая в цепь от источника (генератора). Под отрицательной мощностью понимают мощность, отдаваемую в цепь и генератору в процессе разрядки конденсатора, а также обусловленную током самоиндукции.

Практический интерес представляет не мгновенная мощность, а так называемая активная мощность, которая определяется как среднее значение мгновенной мощности, потребляемой на данном участке цепи за достаточно большой промежуток времени. Поскольку мгновенная мощность изменяется периодически, то усреднение достаточно провести за один период T = 2/:

. (12)

После преобразования произведения синусов и выполнения интегрирования выражения (12) получим выражение для активной мощности:

. (13)

Для контроля за параметрами электрической цепи используются измерительные приборы, амперметры и вольтметры. Механическое перемещение стрелок, «световых зайчиков» и других элементов, позволяющих регистрировать показание прибора, обусловлено работой тока в течение определенного промежутка времени на участке цепи, где включен прибор. Поэтому измерительные приборы не могут показать мгновенные значения силы тока и напряжения, в том числе и амплитудные их значения.

Показания амперметров и вольтметров в цепи переменного тока соответствуют, так называемым, действующим (эффективным) значениям силы тока I и напряжения U.

Действующим значением силы переменного тока называется сила такого постоянного тока, при протекании которого в том же сопротивлении R за одинаковое время, равное целому числу периодов T, выделяется такая же энергия, как и при протекании переменного тока. Из этого определения следует, что

. (14)

Если сила тока изменяется по гармоническому закону (1), то после подстановки этого выражения в соотношение (14) и интегрирования следует, что

. (15)

Аналогично определяется и действующее значение переменного напряжения

. (16)

Поскольку действующие значения отличаются от амплитудных только постоянным коэффициентом, то для них, на основании, рассмотренной на рисунке 3 векторной диаграммы, можно построить треугольник напряжений (рисунок 5).

К роме того, использование действующих значений позволяет несколько упростить математические соотношения. Так выражение (13) с учетом соотношений (15) и (16) можно записать в виде

. (17)

Из соотношений (13) и (17) следует, что активная мощность P зависит не только от амплитудных или действующих значений силы тока и напряжения, но и от сдвига фаз  между током и напряжением. Максимальное значение мощности, потребляемое данной цепью P_max = IU, характеризует мощность, поступающую в цепь от источника (генератора), называется полной мощностью, обозначается S, и достигается при  = 0, т.е. в случае, когда, согласно соотношению (10), реактивное сопротивление цепи равно нулю.

Следовательно, величина

(18)

показывает, какую часть активная мощность в цепи составляет от полной мощности. Величина cos называется коэффициентом мощности.

Рассмотрим физические процессы, определяющие то, что, в общем случае, коэффициент мощности всегда меньше единицы, т.е. активная мощность всегда меньше полной мощности, поступающей в цепь.

Энергия, поступающая в цепь от источника, расходуется на выделение тепла и энергию магнитного и электрического полей, которые возникают в катушке индуктивности и конденсаторе. Следовательно, полная мощность, поступающая в цепь от источника, может быть представлена следующим образом:

, (19)

где P_R — тепловая мощность, выделяющаяся в резисторе, P_C — скорость изменения энергии электрического поля в конденсаторе, P_L— скорость изменения магнитного поля в катушке индуктивности. Последние две величины можно также рассматривать, как мощности, потребляемые емкостной и индуктивной нагрузками.

Получим в явном виде зависимость введенных мощностей от времени:

, (20)

, (21)

. (22)

С оотношение (20) для мощности, выделяющейся на активном сопротивлении, показывает, что эта величина изменяется во времени с циклической частотой в два раза большей, чем ток и напряжение. График зависимости этой величины от времени представлен на рисунке 6 и показывает, что мощность, потребляемая активной нагрузкой, всегда положительная величина.

Среднее значение этой мощности за период, с учетом связи между напряжениями на рисунке 4 и формул (15) и (16):

Следовательно, по физическому смыслу, введенная ранее, активная мощность P представляет собой энергию, которая в виде тепла выделяется в единицу времени на сопротивлении R , т.е. уходит из цепи (поэтому это сопротивление и называется активным). Активная мощность измеряется в ваттах (Вт).

Мощность, потребляемая емкостной и индуктивной нагрузкой, также изменяется в зависимости от времени с циклической частотой в два раза большей, чем ток и напряжение. Но, в отличие от активной мощности, эти величины могут иметь положительные и отрицательные значения, что наглядно представляют графики на рисунке 6.

Рассчитаем средние значения этих мощностей за период:

Физический смысл равенства нулю среднего значения мощности, потребляемой емкостной нагрузкой за период в том, что, сколько энергии забирается конденсатором из цепи в те доли периода, когда конденсатор заряжается, столько же энергии отдается в цепь при его разрядке.

Аналогичные процессы происходят на участке цепи с соленоидом. Следовательно, в емкостной и индуктивной нагрузках, энергия не уходит из цепи. Дважды за период изменения тока энергия в этих нагрузках забирается и дважды за период отдается обратно в цепь и генератору. Поэтому емкостная и индуктивная нагрузки называются реактивными, и соответственно общее емкостное и индуктивное сопротивление называется реактивным.

Общая мощность, потребляемая реактивной нагрузкой

Рассчитаем энергию, потребляемую за четверть периода в емкостной и реактивной нагрузках:

. (23)

Для характеристики меры обменной энергии между реактивной нагрузкой и цепью с генератором вводят понятие реактивной мощности

. (24)

В качестве единицы измерения реактивной мощности используется вольт-ампер реактивный (ВАр).

Соотношение между полной, активной и реактивной мощностями можно также получить из так называемого «треугольника мощностей». Треугольник мощностей, представленный на рисунке 7, получается из треугольника напряжений при умножении всех сторон последнего (рисунок 4) на величину, равную действующему значению силы тока в цепи.

Из треугольника мощностей следует, что

. (25)

Н а практике конструкция, габариты и, следовательно, стоимость различных приборов и устройств определяются не активной или реактивной мощностями, которые зависят от режима работы цепи, а полной мощностью, т.е. действующими значениями тока и напряжения, на которые рассчитано устройство.

Поэтому на корпусах реальных устройств указывается значение полной мощности. Чтобы отличить при расчетах полную мощность от активной и реактивной мощностей, за единицу измерения полной мощности принят Вольт-Ампер (ВА). Распределение полной мощности в цепи, как следует из выше изложенного, зависит от вида нагрузки. Как уже обсуждалось, долю, которую составляет активная мощность от полной мощности, поступающей в сеть, определяет коэффициент мощности, значение которого можно также выразить из треугольника напряжений на рисунке 4:

Если в участке цепи имеются только емкостное и индуктивное сопротивления (L  1/(C)  0, R  0), то сдвиг фаз  =  2. Тогда cos = 0 и, несмотря на наличие напряжения и тока в цепи (U  0, I  0), активная мощность P = 0. Поэтому, как обсуждалось выше, сопротивление X_L-X_C= L  1/(C) называется неактивным, или реактивным.

Если нагрузка «чисто индуктивная» (R  0, 1/(C)  0, L  0, tg = + ,  = + /2), то напряжение опережает ток на /2 или по времени на 1/4 периода T. В этом случае коэффициент мощности также равен нулю cos=0. Но проволочные обмотки реальных индуктивных катушек, если они не находятся в сверхпроводящем состоянии, всегда обладают определенным активным сопротивлением R и поэтому сдвиг фаз  в них меньше, чем /2.

Для «чисто емкостной нагрузки» (R  0, L  0, 1/(C)  0, tg = — ,  = — /2) напряжение отстает от тока на /2 и коэффициент мощности также равен нулю.

Если индуктивное и емкостное сопротивления участка цепи одинаковы (L = 1/(C)) или рассматриваемый участок цепи содержит только активное сопротивление (L  0, 1/(C)  0, R  0, tg = 0,  = 0), то напряжение и ток совпадают по фазе, а коэффициент мощности равен cos=1.

Следовательно, коэффициент мощности определяет долю потребляемой мощности в данной цепи.

Остальная часть полной мощности, в виде мощности тока самоиндукции, генерируемого в цепи потребителя, и мощности тока разряда конденсатора, возвращается обратно в цепь и к генератору. Эта мощность теряется, идя на нагревание проводов в линии передач.

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:

Значительно уменьшается нагрузка силовых трансформаторов;
Провода меньше нагреваются, это не только положительно влияет на их работу, но и повышает безопасность;
У сигнальных и радиоустройств уменьшаются помехи;
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.

РазноеЭнергия конденсатора

РазноеАвтоматические выключатели

Упрощенные расчеты компенсации реактивной мощности для объектов подразделений энергетиков | Публикации

Анонс: статья содержит упрощенные расчеты компенсации реактивной мощности для подразделений энергетиков объектов с силовыми сетями типовой конфигурации, а также рассматривает вопросы определение эквивалентного рабочего времени нагрузки в силовой сети предприятия, эквивалентной активной мощности и мощности для компенсации перетока реактивной энергии.

Большинство конфигураций сетей промышленных предприятий подобны показанным на рисунке ниже, однако, если какой-либо из фидеров вторичного распределительного щита (SDB-п) выступать в качестве основного источника электропитания для других сегментов нагрузок процедура остается той же (т. е. иерархия сети сохраняется и расчет ниже может применяться к двум другим фазам).

Поток тока (I) в каждой линии из-за сопротивления (R_L) вызывают потерю активной мощности (∆Р) в виде:

ΔP=I²*R_L (1)

Комплексная (полная) мощность S, передаваемая по линии сети состоит из активной (Р) и реактивной (Q) составляющих, и может быть представлена формулами:

S=V*I, откуда комплексный ток I=(P + Q)/V (2)

Подставляя (2) в (1), получаем потери активной мощности:

ΔP=I²*R_L=(P² + Q²)*R_L/V²(3)

Преобразуя (3), получаем:

ΔP=P²*R_L/V²+Q²*R_L/V²=ΔP_P+ΔP_Q (4),

где ΔP_P — реальные и не компенсируемые потери активной мощности, обусловленные сопротивлением сети, а ΔP_Q — потери за счет перетока реактивной энергии, которые можно компенсировать по формуле:

ΔP_Q=(1/V²)*Q²*R_L (5)

Объем компенсирующей реактивной мощности Qc должен быть экономически и технически целесообразным и найден из общей формулы для каждого сегмента или фазы сети:

ΔP_Qi=(1/V²)*Σⁿ_I₌₁(Q_i — Q_ci)²*R_Li (6)

Общая потребляемая активная энергия (A_p) за определенный период времени (обычно один месяц) равна площади под кривой потребляемой активной мощности (𝑃(𝑡)) в течение рабочего времени (𝑇₍_𝑤/_𝑚)), как показано на рис. ниже и может быть выражено математически формулой:

A_p=∫₀⁽^𝑤/^𝑚)𝑃(𝑡)*dt=P_avg*𝑇₍_𝑤/_𝑚)(7)

Потребляемая активная энергия промышленного предприятия при односменном режиме работы (кВт*ч/месяц)

Та же площадь под кривой может быть выражена через эквивалентное рабочее время (𝑇₍_𝑤/_𝑚)(_eg)) и эквивалентную активную мощность (P_avg₍_eg)) (пунктирная линия на рис. выше) по формуле:

A_p=∫₀⁽^𝑤/^𝑚)(^eq)𝑃_avg(_eg)*dt=P_avg₍_eg)*𝑇₍_𝑤/_𝑚)(_eg)(8)

Т. е. области под кривыми на (прямые и пунктирные линии) соответствуют соответственно формулам (7) и (8), равны, а значения A_p (в кВт*ч) можно извлечь из ежемесячного счета за электроэнергию, как сумму активной энергии, потребленной по дневному и ночному тарифу за месяц. Наряду с этим, значения P_avg₍_eg) и 𝑇₍_𝑤/_𝑚)(_eg)из (8) нужно находить расчетным способом.

Определение эквивалентного рабочего времени нагрузки в силовой сети предприятия

Эквивалентное рабочее время более одного месяца (𝑇₍_𝑤/_𝑚)(_eg)) в часах можно определить, как сумму часов в рабочем режиме (потребляемая энергия A_p₍_w)), в период простоев (энергия A_p₍_aw)) и в выходные, праздничные дни (A_p₍_hd)), что соответственно представлено в виде трех слагаемых в формуле ниже:

𝑇₍_𝑤/_𝑚)(_eg)=(n_s/3)*(D₍_w/_y)/365)*n₍_h/_m)+((3 — n_s)/3)*(D₍_w/_y)/365)*n₍_h/_m)*(A_p₍_aw)/A_p₍_w))+(365 — D₍_w/_y))*(Ap₍_aw)/A_p₍_w))*24₍_h/_d)/12₍_m/_y)) (9)

Если предприятие работает в три смены в сутки по 8 часов в смену без остановок в течение года (например, в аэропорты, отделения неотложной помощи и т. д.), то п_s=3, а D₍_w/_y)=365 и, значит второе и третье слагаемое в (9) будет равны нулю.

Если предприятие работает в три смены (п_s=3) в сутки по 8 часов в смену с остановкой на выходные и праздники (промышленные объекты, некоторые химические заводы и пр.), то второе слагаемое (9) будет равно нулю, а если предприятие работает в одну-две смены (п_s=1 или п_s=2), 5 дней в неделю, кроме выходных, праздников, то в расчете будут использоваться все слагаемые формулы (9).

Определение эквивалентной активной мощности

При известных значениях эквивалентного рабочего времени нагрузки в силовой сети предприятия (в часах) и среднем потреблении энергии A_p (в кВт*ч) эквивалентная активная мощность может быть найдена (из 8) по формуле:

P_avg₍_eg)=A_p/ 𝑇₍_𝑤/_𝑚)(_eg)(11)

Подставляя значение P_avg₍_eg) из (11) в формулу ниже, определяем величину компенсирующей реактивной мощности (Qc), необходимой для повышения коэффициента мощности от cosϕ₁ к cosϕ₂, но используя tanϕ, как более точный критерий соотношения активной и реактивной энергии:

Q_c=P_avg(eg)*(tanϕ₁ — tanϕ₂) (12)

График, показывающий объемы (Q_c) в (12), показан на рис. ниже.

Эффект от компенсации реактивной мощности, где S1, S2 — полная мощность до и после компенсации (кВА), Q1, Q2 — реактивная мощность до и после компенсации (кВАр), ϕ1, ϕ2 — угол нагрузки до и после компенсации

При этом по сети с учетом min ΔР, отсутствия рисков перекомпенсации и Q_c = Σ^𝑛_i=1Q_ci для оптимизации затрат должны выполняться условия:

Q_ci₍_min₎≤Q_ci БОЛЬШЕQ_i (13)

Математическое решение вопроса методом Лагранжа позволяет получить простые базовые формулы:

для расчетов обратного значения эквивалентного сопротивления 1/R_eg
1/R_eg=1/R_L₁+ 1/R_L₂+…+ 1/R_Ln (14)
для оптимального значения Q_ciQ_ci = Q_i — (Q — Q_c)*R_eg/R_L (15)

где:

Q_ci — мощность конденсаторной батареи на SDB-i линии сети в кВАр,
Q_i — реактивная нагрузка на SDB-i линии сети в кВАр, суммарная реактивная нагрузка в силовой сети в кВАр,
Q_c — мощность компенсирующих конденсаторов из (12).

Для определения реальной финансовой целесообразности применения конденсаторных установок компенсации реактивной мощности могут быть использованы формулы из этого материала, но важно учитывать следующие безусловные факты: компенсация реактивной мощности имеет ряд «косвенных» технических выгод от увеличения срока службы оборудования, кабельных линий, до повышения качества электроэнергии и снижения рисков аварийности силовой сети; для любой силовой сети сегодня нужно рассматривать проблемы, как компенсации реактивной мощности, так и нивелирования гармонических искажений, что имеет свои технические и финансовые преимущества.

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.

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.
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.
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

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 примерно 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.

Разница между активной и реактивной мощностью [обновлено в 2022 г.]

Последнее обновление: 27 августа 2022 г. / Автор Сандип Бхандари / Проверка фактов / 5 минут

В физике мощность является очень важным понятием для учащихся.

Мощность является результатом напряжения и тока. Эта концепция одинаково важна во всех отраслях машиностроения, начиная от машиностроения и заканчивая электроникой.

Активная и реактивная мощность
Основное различие между активной и реактивной мощностью заключается в том, что в случае активной мощности мощность используется в цепи, а реактивная мощность является мнимой и предполагается, что она используется в цепь для вспомогательных целей. Активная мощность однонаправленная, а реактивная мощность двунаправленная.
Активная мощность — это мощность, используемая в цепи. Активная мощность существует как в цепях переменного, так и постоянного тока. Эта мощность существует, когда ток совпадает по фазе с напряжением.
Эта энергия видна и может быть измерена, поэтому она называется реальной мощностью.
Реактивная мощность – это мощность, которая передается от источника выброса к нагрузке и обратно от нагрузки к выходной мощности. Реактивная мощность – это мнимая мощность в цепи.
Эта сила является воображаемой, так как неизвестно, что она течет. Эта мощность течет за счет реактивных компонентов в цепи.
Таблица сравнения активной и реактивной мощности
Параметры сравнения Active Power Реактивная мощность
Определение . Это сила, которая является Travels от источника. Это мощность, которая проходит от источника эмерджентности к нагрузке и возвращается обратно к источнику.
Направление Однонаправленный, то есть движется в одном направлении. Двунаправленный, то есть движется в обоих направлениях.
Цепи, используемые в Используется в цепях переменного и постоянного тока. Используется только в цепях SC.
Использование Используется для преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Не преобразует, а создает электрический поток в цепи.
Примеры Активная мощность используется в тостере, обогревателе, кофемашине и т. д. Реактивная мощность используется в холодильниках, кондиционерах и т. д.
Что такое активная мощность?
В электротехнике и электронике активная мощность является очень важным понятием для базовых знаний. Активная мощность — это мощность, используемая в цепи. Активная мощность существует как в цепях переменного, так и постоянного тока.
Эта мощность существует, когда ток находится в фазе с напряжением. Эта сила видна и может быть измерена, поэтому она называется реальной силой.
Когда используется термин «мощность», он относится только к активной мощности. Единица активной мощности такая же, как и у мощности, то есть «Ватт».
В практической области электроэнергетики используются киловатты (кВт) и мегаватты (мВт). Активная мощность измеряется во всех цепях, чтобы понять рассеиваемую мощность в цепи.
Используемая активная мощность обозначается символом «P». Формула для активной мощности: P=V I cos ø, «ø» — это угол между фазой между током и напряжением.
Активная мощность отображается, когда ток находится в фазе с напряжением, т.е. ø составляет 0 градусов или 180 градусов. Активная мощность используется для преобразования электрической энергии в другие виды энергии.
Например, электрическая энергия в яркость, как в лампе накаливания, или электрическая энергия в свет и т. д. Некоторые устройства, которые работают по этому принципу, — это тостер, обогреватель, кофемашина и т. д.
Что такое реактивная мощность?
В концепции мощности реактивная мощность — это мощность, которая невидима, но существует вместе с реальной мощностью.
Реактивная мощность – это мощность, которая проходит от источника выброса к нагрузке и обратно от нагрузки к выходной мощности.
Реактивная мощность – это мнимая мощность в цепи. Эта сила воображаема, поскольку неизвестно, течет ли она. Эта мощность течет за счет реактивных компонентов в цепи.
Реактивная мощность – это результирующая мощность в случае цепи переменного тока, когда ток не совпадает по фазе с напряжением. В основном это наблюдается при токе 90 градусов не совпадают по фазе с напряжением.
Эта реактивная мощность является двунаправленной. То есть она течет от возникающего источника к нагрузке, а нагрузка — к источнику появления.
Реактивная мощность — это форма мощности, но единица измерения этой мощности не выражается в ваттах. В основном это выражается в «var» в системах питания переменного тока.
Реактивная мощность выражается как Q. Формула реактивной мощности: Q= V I sin ø. Здесь «ø» — фазовый угол между током и напряжением, обычно равный 90 градусов.
Основные различия между активной и реактивной мощностью
Активная мощность — это мощность, которая проходит от источника выхода к нагрузке, в отличие от реактивной мощности, которая передается от источника выхода к нагрузке и возвращается обратно к источнику. Это мощность, которая движется от источника эмерджентности к нагрузке и возвращается обратно к источнику.
Активная мощность является однонаправленной, то есть движется в одном направлении. С другой стороны, реактивная мощность является двунаправленной, то есть движется в обоих направлениях.
Активная мощность используется как в цепях переменного, так и постоянного тока, тогда как реактивная мощность используется только в цепях переменного тока.
Активная мощность используется для преобразования электрической энергии в другие формы энергии, в отличие от того, что реактивная мощность не преобразует, а создает электрический поток в цепи.
Активная мощность используется в тостерах, обогревателях, кофемашинах и т. д., с другой стороны, реактивная мощность используется в холодильниках, кондиционерах и т. д.
Заключение
Существует три типа мощности в цепях переменного тока и в цепях постоянного тока. Это активная мощность, полная мощность и реактивная мощность.
Активная мощность и реактивная мощность описаны выше. Вкратце кажущаяся мощность представляет собой результирующую мощность активной и реактивной мощности.
Некоторые из этих типов сил могут быть измерены, но не описаны логически. Таким образом, активная мощность рассматривается как реальная мощность или мощность.
Символы, формулы и определения активной и реактивной мощности описаны для устранения сомнений относительно этих видов мощности в области физики и техники .
Ссылки
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/57998/
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/317624/
9033 Поиск » Любая разница» в Google. Оцените этот пост!
[Всего: 0]
Один запрос?
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы быть полезным для вас. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/семьей. SHARING IS ♥️
Содержание
сообщите об этом объявлении
Разница между осушителем и обогревателем [обновлено в 2022 г.]
Последнее обновление: 7 сентября 2022 г. / By Chara Yadav / Факт проверен / 5 минут
Зимой вам нужны приборы, которые создают теплую атмосферу в вашем доме. Различные такие приборы появились с развитием технологий.
Осушители и нагреватели являются наиболее распространенными формами среди них. Оба они могут служить для обогрева помещения. Но чтобы знать, какой из них лучше всего подходит для вашего места, важно знать разницу между ними.
Осушитель и обогреватель
Основное различие между осушителем и обогревателем заключается в том, что осушитель удаляет влагу из помещения, тогда как обогреватель просто повышает температуру в помещении. Осушитель обогревает помещение, уменьшая влажность воздуха. В то время как нагреватель проходит горячий воздух от прибора, нагревает место.
Осушители имеют специальный механизм для удаления влаги из воздуха. Когда воздух проходит через влагопоглотитель прибора, влага поглощается влагопоглотителем.
Так осушители постоянно удаляют влагу из воздушного потока и снижают влажность в помещении.
Обогреватель представляет собой удобное нагревательное устройство, обеспечивающее локальное и целенаправленное нагревание. Он работает путем преобразования одной формы энергии в другую.
Это приборы, которые можно переносить или закреплять на месте для обогрева небольших помещений в доме, офисе и т. д.
Таблица сравнения осушителя и обогревателя
Сравнительные параметры Осушитель Обогреватель
Значение Осушитель – это прибор, предназначенный для удаления влаги из помещения. Обогреватель — это прибор, обеспечивающий тепло за счет повышения температуры в помещении.
Теплопроизводительность По сравнению с обогревателями осушители имеют меньшую теплопроизводительность. Это нагревательное устройство, основное назначение которого — обогрев помещения.
Снижение влажности Осушители удаляют влагу из воздуха с помощью влагопоглотителей. В обогревателях обычно отсутствует средство для удаления влаги из воздуха.
Стоимость Высокие начальные затраты при значительном снижении накладных расходов. Низкая стоимость запуска при высоких затратах на техническое обслуживание.
Энергопотребление Осушителям требуется больше электроэнергии. Обогреватели потребляют мало энергии в виде электричества или газа.
Что такое осушитель
?
Осушитель — это прибор, работающий по принципу простого конденсатора. Теплый воздух из окружающей среды втягивается в их змеевик через систему вентиляторов.
Змеевики выдерживают низкие температуры. При соприкосновении со змеевиком теплый воздух превращается в капли воды. Эти конденсированные капли воды остаются внутри осушителей.
Осушитель снижает влажность в помещении до 30–59процент. Большинство осушителей оснащены устройством, которое измеряет и отображает относительную влажность в помещении.
Вы можете легко установить желаемый процент влажности.
Осушители подразделяются на 4 различных типа:
1) Осушители с тепловым насосом – они используют тепловой насос и теплообменники для снижения влажности воздуха в помещении.
2) Вентилятор-осушитель – использует вытяжной вентилятор и датчик для удаления воздуха и влаги. В основном используется в подвальных помещениях.
3) Химический абсорбент. Они состоят из гидрофильного материала, такого как силикагель, для поглощения капель воды. В основном используется в жилых помещениях.
Осушитель имеет длинный список преимуществ. Уменьшает присутствие аллергенов и раздражителей во влажных помещениях дома.
Людям, страдающим аллергией и сердечными заболеваниями, рекомендуется использовать этот прибор для защиты от влаги.
Что такое нагреватель
?
Обогреватели используются для обогрева небольших помещений. Они меньше по мощности и эффективности, чем системы центрального отопления.
Итак, в отличие от систем центрального отопления, комнатные обогреватели подходят только для помещений с несколькими людьми. Их можно использовать в местах для больных и пожилых людей с малой подвижностью.
На рынке доступны нагреватели различной мощности. Вы можете выбрать обогреватели в зависимости от размера комнаты и людей, которые они могут вместить.
Эти нагреватели также имеют панель для установки и контроля температуры и времени работы нагревателя. Эта панель упрощает использование для людей всех возрастов.
Существует два основных типа обогревателей: электрические и газовые. Один работает на электроэнергии, а другой использует газ в качестве источника энергии.
Эти нагреватели подразделяются на два основных типа в зависимости от их рабочего механизма.
1)Конвекторный обогреватель : Конвекторный обогреватель нагревает воздух вокруг себя, после чего воздух естественным образом циркулирует в помещении. Они обычно долго работают, но значительно равномерно прогревают все помещение в течение нескольких часов.
2) Излучающий обогреватель : Излучающий обогреватель быстро, но на короткое время обогревает небольшое пространство комнаты. Они обеспечивают быстрый направленный нагрев, который неравномерно прогревает комнату. У них нет термостатов и таймеров.
Основные различия между осушителем и обогревателем
Обогреватели излучают тепло в помещение путем преобразования электрического тока или использования газа в тепло. Осушители не имеют каких-либо специальных средств для обогрева помещения. Но удаляя влагу из воздуха, он фактически нагревает помещение. Это может быть хорошо зимой, в то время как в летние дни это может быть пугающе.
Обогреватели не имеют механизма удаления влаги. Повышение температуры помещения увеличивает влажность в помещении, так как нагревает капли воды. Это может просто уменьшить количество капель воды в воздухе только при условии надлежащей вентиляции. С другой стороны, осушители удаляют сырость в помещении, немного нагревая его.
По сравнению с утилизацией затрат на электроэнергию осушителям требуется больше энергии для удаления влаги и обогрева помещения. В то время как обогреватели нагревают помещение при значительно меньших затратах энергии. Таким образом, нагреватели экономят затраты на более высокое потребление энергии по сравнению с осушителями.
В нагревателях используются различные типы источников энергии, такие как барный огонь, масло, галоген и т. д. В то же время различные типы систем, такие как вентилятор и тепловой насос. Обогреватели снижают вероятность различных аллергий, в то время как обогреватели могут усилить определенные аллергии, так как повышают влажность в помещении.
Заключение
Для уже сухих мест с надлежащей изоляцией и вентилятором лучше всего подходят обогреватели. Обогреватели будут равномерно излучать необходимое количество тепла в помещении.
Вы можете установить температуру и время с помощью термостата, чтобы значительно обеспечить уютное и комфортное пространство.
Для помещений, находящихся во влажной среде и сырых местах, требуются осушители. В таких местах осушители удаляют воду из помещения и незначительно повышают температуру в помещении.
Хотя обогревает помещение неравномерно.
Выбор между осушителем и обогревателем может быть трудным. Но вышеперечисленные факторы могут помочь вам определиться с одним из них предстоящей зимой.
Ссылки
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778813002466
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136403281139002 https1 onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/j.1365-2222.1995.tb01048.x
https://www.osti.gov/etdeweb/biblio/8129997
Найдите «Спроси любую разницу» в Google . Оцените этот пост!
[Всего: 0]
Один запрос?
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы быть полезным для вас. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/семьей. SHARING IS ♥️
Содержание
сообщить об этом объявлении
Поставщики и ресурсы RF Wireless
Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов RF и Wireless. На сайте представлены статьи, учебные пособия, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тесты и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.
Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и дисциплинам MBA.
Статьи о системах на основе IoT
Система обнаружения падений для пожилых людей на основе IoT : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падения IoT. Подробнее➤
См. также другие статьи о системах на основе IoT:
• Система очистки туалетов AirCraft. • Система измерения удара при столкновении • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной розничной торговли • Система мониторинга качества воды • Система интеллектуальной сети • Умная система освещения на основе Zigbee • Умная система парковки на базе Zigbee • Умная система парковки на базе LoRaWAN.
Радиочастотные беспроводные изделия
Этот раздел статей охватывает статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE/3GPP и т. д. , стандарты. Он также охватывает статьи, связанные с испытаниями и измерениями, посвященные испытаниям на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF/PHY. СМ. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ >>.
Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH была рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Подробнее➤
Основные сведения о повторителях и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов повторителей, используемых в беспроводных технологиях. Подробнее➤
Основы и типы замираний : В этой статье рассматриваются маломасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные замирания, быстрые замирания и т. д., используемые в беспроводной связи. Подробнее➤
Архитектура сотового телефона 5G : в этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Подробнее➤
Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи по соседнему каналу, помехи в одном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. д. Подробнее➤
Раздел 5G NR
В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (новое радио), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. д. 5G NR Краткий справочный указатель >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • БАЗОВЫЙ НАБОР 5G NR • Форматы 5G NR DCI • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Опорные сигналы 5G NR • 5G NR m-Sequence • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • MAC-уровень 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень PDCP 5G NR
Руководства по беспроводным технологиям
В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводным сетям. Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, беспроводная сеть, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. д. См. ИНДЕКС УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ >>
Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы, посвященные технологии 5G:
Учебник по основам 5G Диапазоны частот учебник по миллиметровым волнам Рамка волны 5G мм Зондирование канала миллиметровых волн 5G 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Архитектура сети 5G Сетевые интерфейсы 5G NR звучание канала Типы каналов 5G FDD против TDD Нарезка сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G ТФ
В этом учебнике GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура кадров GSM или иерархия кадров, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM или настройка вызова или процедура включения питания, Вызов MO, вызов MT, модуляция VAMOS, AMR, MSK, GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы мобильного телефона, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Читать дальше.
LTE Tutorial , описывающий архитектуру системы LTE, включая основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он предоставляет ссылку на обзор системы LTE, радиоинтерфейс LTE, терминологию LTE, категории LTE UE, структуру кадра LTE, физический уровень LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, Voice Over LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE advanced.➤Подробнее.
RF Technology Материал 907:15
На этой странице мира беспроводных радиочастот описывается пошаговое проектирование преобразователя частоты на примере повышающего преобразователя частоты 70 МГц в диапазон C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, амортизирующие прокладки. ➤Читать дальше.
➤ Проектирование и разработка радиочастотного приемопередатчика ➤Дизайн радиочастотного фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковых ➤Основы волновода
Секция испытаний и измерений 907:15
В этом разделе рассматриваются ресурсы по контролю и измерению, контрольно-измерительное оборудование для тестирования тестируемых устройств на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE. ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для контрольно-измерительных приборов. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤ Измерения физического уровня ➤ Тестирование устройства WiMAX на соответствие ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤ Тест на соответствие TD-SCDMA
Волоконно-оптическая технология
Волоконно-оптический компонент основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д. Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. ИНДЕКС оптических компонентов >>
➤Руководство по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤Основы SONET ➤ Структура кадра SDH ➤ SONET против SDH
Поставщики беспроводных радиочастотных устройств, производители
Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.
Поставщики ВЧ-компонентов, включая ВЧ-изолятор, ВЧ-циркулятор, ВЧ-смеситель, ВЧ-усилитель, ВЧ-адаптер, ВЧ-разъем, ВЧ-модулятор, ВЧ-трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, осциллятор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексер, дуплексер, чип-резистор, чип-конденсатор, чип-индуктор, ответвитель, ЭМС, программное обеспечение RF Design, диэлектрический материал, диод и т. д. Поставщики радиочастотных компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤ РЧ-циркулятор ➤РЧ-изолятор ➤Кристаллический осциллятор
MATLAB, Labview, Embedded Исходные коды
Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. СМОТРИТЕ ИНДЕКС ИСТОЧНИКОВ >>
➤ 3–8 код декодера VHDL ➤Скремблер-дескремблер Код MATLAB ➤32-битный код ALU Verilog ➤ T, D, JK, SR триггер коды labview

*Общая медицинская информация*
Сделайте эти пять простых вещей, чтобы помочь остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: Мойте их часто
2. ЛОКОТЬ: Кашляйте в него
3. ЛИЦО: Не прикасайтесь к нему
4. НОГИ: Держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВУЙТЕ: Болен? Оставайтесь дома
Используйте технологию отслеживания контактов >> , следуйте рекомендациям по социальному дистанцированию >> и установить систему наблюдения за данными >> спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таких стран, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19так как это заразное заболевание.
Радиочастотные калькуляторы и преобразователи
Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Они охватывают беспроводные технологии, такие как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. д. СМ. КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤ 5G NR ARFCN и преобразование частоты ➤ Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤ LTE EARFCN для преобразования частоты ➤ Калькулятор антенны Yagi ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR
IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии
В разделе, посвященном IoT, рассматриваются беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT+, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие. Он также охватывает датчики IoT, компоненты IoT и компании IoT.
См. главную страницу IoT>> и следующие ссылки.
➤РЕЗЬБА ➤EnOcean ➤ Учебник LoRa ➤ Учебник по SIGFOX ➤ WHDI ➤6LoWPAN ➤Зигби RF4CE ➤NFC ➤Лонворкс ➤CEBus ➤УПБ

СВЯЗАННЫЕ ПОСТЫ

Учебники по беспроводным радиочастотам
GSM ТД-СКДМА ваймакс LTE UMTS GPRS CDMA SCADA беспроводная сеть 802.11ac 802.11ad GPS Зигби z-волна Bluetooth СШП Интернет вещей Т&М спутник Антенна РАДАР RFID

Различные типы датчиков
Датчик приближения Датчик присутствия против датчика движения Датчик LVDT и RVDT Датчик положения, смещения и уровня датчик силы и датчик деформации Датчик температуры датчик давления Датчик влажности датчик МЭМС Сенсорный датчик Тактильный датчик Беспроводной датчик Датчик движения Датчик LoRaWAN Световой датчик Ультразвуковой датчик Датчик массового расхода воздуха Инфразвуковой датчик Датчик скорости Датчик дыма Инфракрасный датчик Датчик ЭДС Датчик уровня Активный датчик движения против пассивного датчика движения

Поделиться этой страницей

Перевести эту страницу
СТАТЬИ Раздел T&M ТЕРМИНОЛОГИИ Учебники Работа и карьера ПОСТАВЩИКИ Интернет вещей Онлайн калькуляторы исходные коды ПРИЛОЖЕНИЕ. ЗАМЕТКИ Всемирный веб-сайт T&M
Принцип управления активной и реактивной мощностью
1 Управление активной и реактивной мощностью в энергосистеме
Управление активной и реактивной мощностью можно описать двумя основными уравнениями:
P = U1*U2/X*sin(разность фаз между U1 и U2).
В сети передачи напряжения в установившемся режиме сильно не изменяются, а X остается неизменным, поэтому на активную мощность может влиять только разность фаз напряжений. Из этого уравнения также видно, что существует связь между изменением напряжения и потоком активной мощности, которая становится очень важной в слабых системах.
Также мы наблюдаем, что P = 0, когда угловая разница между напряжениями равна 0,
2. Q = (U1*U1-U1*U2*cos(разность фаз между U1 и U2))/X
Из этого уравнения видно, что поток реактивной мощности является функцией разности напряжений как разность фаз в сети передачи относительно мала, поэтому cos(разница фаз между U1 и U2) всегда будет оставаться близкой к 1 в установившемся режиме работы.
Из этого уравнения видно, что существует связь между разностью фаз между U1 и U2 и потоком реактивной мощности, которую можно наблюдать, если фаза либо U1, либо U2 изменяется при ступенчатой характеристике.
Мы также можем видеть, что связь неизбежна, но становится терпимой в сетях с низким импедансом / высокой мощностью короткого замыкания. В слабых системах связь усложняет задачу.
2 Работа преобразователей и регулятор мощности
Работа преобразователей не отличается от описанной выше. Преобразователи обычно подают напряжение (выход либо пропорционально-интегрального контроллера тока, либо напряжение, генерируемое любым другим способом, например, методом формирования сетки) на клеммы, к которым они подключены. Управление активной и реактивной мощностью точно следует двум уравнениям, описанным выше.
Фазовый угол регулируется изменением q-составляющей выходного напряжения преобразователя, а величина напряжения — изменением d-составляющей выходного напряжения преобразователя. Однако существует связь между d- и q-компонентами во вращающейся системе отсчета. Скорость вращения рамы определяется PLL.
Теперь, когда речь идет о преобразователях, необходимо учитывать некоторые аспекты, которые обсуждаются ниже.
Рассмотрим ситуацию, в которой импеданс преобразователя равен нулю, т.е. преобразователь подключен непосредственно к клемме без какого-либо импеданса. В таком случае X = 0, следовательно, P, как и Q, должны быть равны нулю. В идеальном случае это означает, что нет возможности управлять мощностью преобразователя через управление. Однако есть две ситуации, которые следует учитывать:
Сильная сеть (низкий импеданс/высокая мощность короткого замыкания/высокая инерция): в этом случае преобразователь не сможет влиять на напряжение и фазу сети, поэтому P и Q от преобразователя будут равны 0.
Слабая сеть (высокий импеданс/низкая мощность короткого замыкания/низкая инерционность): в этом случае преобразователь может влиять на напряжение и фазу сети, но это может привести к нестабильности, поскольку PLL склонен к нестабильности в слабых сетях. .
3 Нестабильность PLL
Рассмотрим систему, в которой небольшое возмущение возбуждает систему, и рассмотрим напряжение. Возмущение вызовет значительное изменение напряжения, если система слабая. Изменение вызовет колебания напряжения. Теперь, поскольку мы хотим синхронизировать наш преобразователь с помощью PLL, PLL может быть не в состоянии получить правильный угол, поскольку напряжение продолжает колебаться/искажаться, что, в свою очередь, приводит к тому, что преобразователь неправильно подает токи, поскольку PLL не может оценить правильный угол, что еще больше усугубляет ситуацию. Теперь учтите, что PLL работает быстро, это сделает ситуацию еще хуже, чем раньше. Представьте себе два преобразователя, пытающихся синхронизироваться с системой с малой инерцией/малой мощностью короткого замыкания.
4 Синхронизация / PLL и управление формированием сетки
Что касается управления формированием сетки, принцип остается тем же, единственное отличие состоит в том, что синхронизация больше не зависит от PLL, а зависит от других средств.
Идея синхронизации очень проста. Мы хотим ввести ток в сеть, наложив напряжение с определенной фазой на импеданс (в основном реактивное сопротивление). Теперь рассмотрим ситуацию, в которой угол наложенного напряжения не совпадает по фазе с напряжением сети, в которую мы хотим подавать токи. Это не сработает. Следовательно, PLL, который помогает нам получить угол сети, и мы синхронизируем наше управление с этим углом, следовательно, происходит правильное введение токов.
PLL можно заменить любым другим способом. Идея состоит в том, чтобы получить правильный угол сети, в которую должны вводиться токи.
5 Подача тока в слабую систему
Подача токов в слабую сеть имеет решающее значение. Система может быть не в состоянии поглотить вводимые токи, что приведет к коллапсу системы.
Рассмотрим ситуацию, когда напряжение сети становится равным 0 на клемме, к которой подключен преобразователь, из-за сплошного трехфазного короткого замыкания. Теперь преобразователь не будет измерять 0 p.u. напряжение, так как оно обычно подключается через импеданс к сети (я объяснил выше, почему). Управление преобразователем попытается ввести в сеть действительную и мнимую части токов в соответствии со стратегией управления внешним контуром, но сеть не сможет их поглотить, так как напряжение равно 0. В этом случае система только выживет. , если инжектируемые токи соответствуют полному сопротивлению сети, и именно здесь сетевые преобразователи выходят из строя и преобладают сеткообразующие преобразователи.
Еще один момент для размышления. Рассмотрим слабую систему, в которой преобразователь GF пытается синхронизироваться с помощью синхронизации питания. Синхронизация произойдет только в том случае, если преобразователь GF сможет подать мощность для получения правильного угла. Что произойдет, если сеть не сможет поглотить мощность? или есть более одного преобразователя GF?
6 Формирование сетки не означает поведение источника напряжения
И последнее замечание относительно управления формированием сетки. Регулятор GF не должен действовать как источник напряжения, единственное, о чем следует позаботиться, это правильная синхронизация и расчет опорных токов таким образом, чтобы инжектируемые токи не оказывали негативного влияния на систему.
Что означает коэффициент мощности?
Низкий коэффициент мощности снижает пропускную способность электрической системы за счет увеличения протекающего тока. Поэтому иметь низкий коэффициент мощности неэффективно и дорого. Но что такое коэффициент мощности и что на него влияет?
Типичная распределительная система ограничена по величине тока, которую она может нести; коэффициент мощности, выраженный в процентах, является показателем величины полного тока, который может быть использован для создания работы (активной мощности). Чем ближе коэффициент мощности к 1,00 (100%), тем меньше ток, необходимый для выполнения указанной работы.
Например, нагрузка с коэффициентом мощности 0,80 означает, что только 80% мощности эффективно используется для выполнения работы. В идеальном мире вся мощность, получаемая из энергосистемы, должна быть преобразована в полезную работу, но в реальном мире это не так. Для полного описания коэффициента мощности необходимы сложные уравнения. Однако для более простого понимания Министерство энергетики США использует простую аналогию с мощностью, необходимой лошади, чтобы тянуть тележку по рельсам.
В идеале лошадь должна быть размещена перед вагоном, чтобы обеспечить наиболее эффективное тяговое усилие; однако это не всегда возможно. Угол буксировки отражает изменение коэффициента мощности: чем меньше угол, тем лучше коэффициент мощности, чем больше угол, тем ниже коэффициент мощности (рис. 1).
1. Углы влияют на полезную работу. Показанная здесь аналогия обеспечивает визуализацию, помогающую понять коэффициент мощности. Коэффициент мощности определяется как отношение реальной (рабочей) мощности к полной (полной) мощности. Если лошадь вести ближе к центру следа, угол бокового увода уменьшается, и реальная мощность приближается к значению кажущейся мощности. Источник: Министерство энергетики США
Полная энергия, необходимая для тяги вагона, равна полной мощности. Фактическая энергия, движущая вагон, является реальной силой. Энергия, не используемая из-за угла тяги лошади, является реактивной мощностью. Другими словами, реальная мощность, также называемая рабочей мощностью (кВт), выполняет фактическую работу движения, тепла и света. Реактивная мощность или нерабочая мощность (кВар) поддерживает магнитное поле реактивной нагрузки (обычно индуктивной). Ток, используемый для создания реактивной мощности, не используется для создания работы; однако этот ток ложится бременем на систему распределения, поставщика электроэнергии и счета за электроэнергию объекта.
Векторная сумма рабочей мощности и нерабочей мощности представляет собой полную мощность (полную мощность):
Полная мощность = √ (активная мощность ² + реактивная мощность ² )
, которая используется для расчета коэффициента мощности:
Коэффициент мощности = Активная мощность / Полная мощность = косинус угла (ϕ)
Основы напряжения и тока
Чтобы понять коэффициент мощности, мы должны сначала понять некоторые основы теории переменного тока (AC) и связанные с ней формы сигналов. Напряжение в системе переменного тока чередуется между положительным и отрицательным (в синусоидальной форме) и заставляет ток вести себя аналогичным образом. Это происходит 60 раз в секунду (в системе с частотой 60 Гц) в диапазоне от 0 до 360 градусов. В отличие от систем переменного тока, напряжение в системе постоянного постоянного тока (DC) не изменяется.
Поскольку мгновенное значение напряжения переменного тока постоянно изменяется, наука определила другую меру для величин переменного тока, а именно среднеквадратичное значение. Среднеквадратичное значение сигнала переменного тока дает тот же эффект нагрева, что и сигнал постоянного тока того же значения.
Среднеквадратичное значение представляет собой квадратный корень из среднего арифметического квадратов набора мгновенных значений за период (цикл). Когда напряжение и ток являются чисто синусоидальными, среднеквадратичное значение напряжения и тока можно найти по пиковому (pk) напряжению и току:
V _RMS = V _pk / √2
119. 5 V _RMS = 169 V _pk / 1.414
Similarly,
I _RMS = I _pk / √2
75 A _RMS = 106 A _pk / 1,414
Вы можете спросить себя, какое отношение это имеет к коэффициенту мощности? Для расчета мощности переменного тока требуется знание среднеквадратичного значения напряжения, среднеквадратичного значения тока и синусоидального фазового соотношения. Итак, резюмируя, среднеквадратичное значение — это мера нагревательного эффекта, рассчитанная по форме волны, которая позволяет сравнивать переменный ток с постоянным. Любой фазовый сдвиг от чистой синусоидальной формы сигнала указывает на коэффициент мощности.
Ниже приведено сравнение того, как коэффициент мощности влияет на выходную мощность кВА при двух разных однофазных нагрузках.
Для электронагревателя мощностью 9 кВт (120 В перем. тока, 75 А) с входным коэффициентом мощности (PF) 1,0:
P = √1ϕ x 120 В перем. тока x 75 A x 1,0 PF = 9 кВт
кВА = √1ϕ x 120 В переменного тока x 75 A = 9 кВА
Для зарядного устройства мощностью 9 кВт (120 В переменного тока, 75 A) с входным коэффициентом мощности 0,866:
P = √1ϕ x 120 В переменного тока x 86,6 A x 0,866 PF = 9 кВт
кВА = √1ϕ x 120 В переменного тока x 86,6 A = 10,392 кВА
Хотя каждая нагрузка потребляет 9 кВт мощности, входной коэффициент мощности зарядного устройства составляет 0,866. Более низкий коэффициент мощности требует для работы дополнительных 11,6 А, которые в конечном итоге предоставляются энергетической компанией. Необходимо не только приобрести дополнительный реактивный ток, но и увеличить размер распределительной системы, чтобы справиться с дополнительным током.
Что влияет на коэффициент мощности?
Коэффициент мощности относится к соотношению между активной (полезной мощностью) и полной (полной) мощностью. Это отношение является мерой того, насколько эффективно используется электроэнергия.
Линейные резистивные нагрузки. В системе переменного тока нагрузки классифицируются по способу потребления тока. Линейная резистивная нагрузка — это чисто резистивная нагрузка, не содержащая ни индуктивных, ни емкостных компонентов, таких как электрические обогреватели и лампы накаливания. Кривые напряжения и тока пересекают нулевую координату в одной и той же точке.
Кривая мощности (P) на рис. 2 рассчитана по напряжению (V) и току (I), показанным в положительной области графика. В этом примере напряжение и ток составляют 120 ВСКЗ и 75 АСКЗ соответственно. Произведение двух равно 9кВА или 9 кВт. Напряжение и ток находятся «в фазе», и 100% мощности (рабочей мощности) эффективно используются для выполнения полезной работы. Коэффициент мощности для этого типа нагрузки равен 1,0.
2. Линейные активные нагрузки. Напряжение и ток совпадают по фазе с коэффициентом мощности, равным 1,0 для чисто резистивных нагрузок. Предоставлено Ametek Solidstate Controls
Линейные нерезистивные/реактивные нагрузки. Необычно найти чисто активные нагрузки; большинство нагрузок имеют дополнительную реактивную составляющую. Эти нерезистивные/реактивные нагрузки составляют большой процент всех нагрузок. Форма волны тока смещена от формы волны напряжения так, что она находится «в противофазе». Если нагрузка индуктивная, ток отстает от напряжения; если нагрузка емкостная, ток опережает.
Промышленные объекты, как правило, имеют отстающие нагрузки коэффициента мощности (индуктивные нагрузки). Этими типами нагрузок могут быть асинхронные двигатели, дроссели и трансформаторы. Нагрузки с опережающим коэффициентом мощности (емкостные нагрузки) менее распространены и обычно представляют собой подземные кабели или некоторые импульсные источники питания.
На рис. 3 та же нагрузка, что и на рис. 2, теперь имеет кривые напряжения и тока, сдвинутые по фазе на 30 градусов. Поскольку это индуктивная форма волны, ток теперь отстает.
3. Индуктивные нагрузки. Напряжение и ток не совпадают по фазе для линейных нерезистивных/реактивных нагрузок. В этом примере с индуктивной нагрузкой ток отстает от напряжения на 30 градусов при коэффициенте мощности 0,866. Предоставлено Ametek Solidstate Controls
Нелинейные нагрузки — гармоники. Современные промышленные установки имеют не только резистивные, индуктивные и емкостные нагрузки, но многие из них также включают полупроводниковое оборудование, такое как импульсные источники питания, приводы постоянного тока, частотно-регулируемые приводы (VFD), электронный балласт, дуговые сварочные аппараты и датчики температуры. -управляемые печи. Это все нелинейные нагрузки или нагрузки, для которых ток несинусоидален, даже когда напряжение синусоидально. Несинусоидальный характер этих сигналов выражается с помощью гармоник.
Гармоники — это сигналы различной амплитуды на частотах, кратных основной частоте напряжения (50 Гц или 60 Гц). Они накладываются на синусоидальную форму волны тока для создания общей формы волны тока. Рисунок 4 является примером такой формы волны тока.
4. Нелинейные нагрузки. На этом графике показаны формы сигналов напряжения и тока нелинейного источника питания с гармониками. Для наглядности он показан без 30-градусного фазового сдвига тока. Предоставлено Ametek Solidstate Controls
Среднеквадратичное значение всего тока находится путем суммирования среднеквадратичного значения каждой гармоники тока. При частоте сигнала 60 Гц это означает, что частота 2-й гармоники будет равна 120 Гц (60 Гц x 2 = 120 Гц), а частоты 3-й, 4-й и 5-й гармоник будут равны 180 Гц, 240 Гц и 300 Гц соответственно. Гармоники, кратные основной частоте, могут быть выражены как 2f, 3f, 4f и т. д.
Текущее полное гармоническое искажение (THD) представляет собой сумму всех гармонических составляющих формы волны тока по сравнению с основной составляющей волны тока. . Как показано ниже, это отношение среднеквадратичного значения гармоник тока к среднеквадратичному значению основного тока.
I _THD = среднеквадратичные гармоники текущих гармоник / среднеквадратичные среды фундаментального тока = √ (I ₂ ² + I ₃ ² + I ₄ ² +…) / I _{1 ₄ ² +…) / I _{1 _{x 100%}}}
Для чисто синусоидальных сигналов фазовый сдвиг между напряжением и током достаточен для количественного определения коэффициента мощности (PF). Для сигналов, которые не являются синусоидальными, термин «коэффициент мощности смещения» (DpPF) используется для количественной оценки фазового сдвига между основными частотами двух сигналов (составляющими 50 Гц или 60 Гц). Для тех же несинусоидальных сигналов определен термин для количественной оценки влияния гармоник на коэффициент мощности. Этот термин называется коэффициентом мощности искажения (DF).
DF = 1 / √(1 + THD ² )
Чтобы найти общий коэффициент мощности (PF _T ), используется следующее уравнение:
Корреляция коэффициента мощности
Для линейных нагрузок треугольник мощности представляет собой прямоугольный треугольник, показывающий соотношение между рабочей, реактивной и полной мощностью. Соотношение между рабочей и полной мощностью – это PF. Значение может варьироваться от 0,0 до 1,0.
Рабочая мощность, также называемая истинной мощностью, реальной мощностью или активной мощностью, выполняет фактическую работу движения/обогрева/освещения и т. д. и измеряется в ваттах (Вт). Реактивная мощность поддерживает магнитное или электрическое поле в устройствах, таких как соленоидные катушки, обмотки двигателей, обмотки трансформаторов, конденсаторы и балласты, не выполняя реальной работы.