Что такое реактивная мощность в электрических цепях. Как измеряется реактивная мощность. Почему важна компенсация реактивной мощности. Какие существуют методы компенсации реактивной мощности. Как реактивная мощность влияет на работу энергосистемы.
Понятие реактивной мощности в электротехнике
Реактивная мощность — это один из важнейших параметров в электрических цепях переменного тока. В отличие от активной мощности, которая совершает полезную работу, реактивная мощность циркулирует между источником и потребителем, не совершая полезной работы.
Основные характеристики реактивной мощности:
- Измеряется в вольт-амперах реактивных (ВАр)
- Обозначается буквой Q
- Возникает из-за наличия в цепи индуктивных и емкостных элементов
- Не совершает полезной работы, но нагружает сеть
Причины возникновения реактивной мощности
Реактивная мощность появляется в электрических цепях из-за наличия реактивных элементов — катушек индуктивности и конденсаторов. Эти элементы создают сдвиг фаз между током и напряжением:
- В индуктивной нагрузке ток отстает от напряжения
- В емкостной нагрузке ток опережает напряжение
Сдвиг фаз приводит к тому, что часть энергии периодически запасается в магнитном или электрическом поле и возвращается обратно в сеть. Эта циркулирующая энергия и является реактивной мощностью.
Влияние реактивной мощности на работу электрических сетей
Циркуляция реактивной мощности в сети приводит к ряду негативных последствий:
- Увеличение потерь в линиях электропередачи и трансформаторах
- Снижение пропускной способности сети
- Ухудшение качества напряжения
- Необходимость увеличения мощности генераторов
Поэтому важно контролировать и компенсировать реактивную мощность для повышения эффективности работы энергосистемы.
Методы измерения реактивной мощности
Для измерения реактивной мощности применяются специальные приборы — варметры. Принцип их работы основан на измерении сдвига фаз между током и напряжением.
Основные методы измерения реактивной мощности:
- Метод двух ваттметров
- Метод трех ваттметров
- Метод одного ваттметра с искусственным сдвигом фаз
- Электронные цифровые варметры
В современных электронных счетчиках электроэнергии также реализована функция измерения реактивной мощности и энергии.
Компенсация реактивной мощности: цели и методы
Компенсация реактивной мощности направлена на снижение ее циркуляции в сети. Основные цели компенсации:
- Разгрузка питающих линий и трансформаторов
- Снижение потерь электроэнергии
- Улучшение качества напряжения
- Увеличение пропускной способности сети
Для компенсации применяют следующие методы:
- Установка конденсаторных батарей
- Использование синхронных компенсаторов
- Применение статических тиристорных компенсаторов
- Оптимизация режимов работы оборудования
Правильный выбор метода компенсации позволяет значительно повысить эффективность работы электрической сети.
Расчет и нормирование реактивной мощности
Для определения необходимой степени компенсации реактивной мощности проводят ее расчет и нормирование. Основные этапы:
- Определение расчетной реактивной нагрузки
- Выбор экономически обоснованного коэффициента мощности
- Расчет мощности компенсирующих устройств
- Выбор типа и места установки компенсаторов
Нормирование реактивной мощности осуществляется энергоснабжающими организациями. Потребители должны поддерживать заданный коэффициент мощности.
Влияние компенсации реактивной мощности на качество электроэнергии
Грамотная компенсация реактивной мощности позволяет улучшить ряд показателей качества электроэнергии:
- Снижение отклонений напряжения
- Уменьшение несимметрии напряжений
- Снижение несинусоидальности напряжения
- Уменьшение колебаний напряжения
Это достигается за счет снижения реактивных токов в сети и стабилизации напряжения. Однако при неправильном выборе средств компенсации возможно ухудшение качества электроэнергии.
Экономические аспекты компенсации реактивной мощности
Внедрение компенсации реактивной мощности требует определенных затрат, но при этом дает значительный экономический эффект:
- Снижение платы за потребленную электроэнергию
- Уменьшение потерь в сетях
- Увеличение пропускной способности существующего оборудования
- Снижение капитальных затрат на развитие сетей
Срок окупаемости установок компенсации обычно составляет 1-3 года. При этом важно правильно рассчитать необходимую мощность компенсирующих устройств.
Таким образом, компенсация реактивной мощности является эффективным способом повышения энергоэффективности и снижения затрат на электроснабжение.
Измерение электрической мощности в звуковом диапазоне частот
Измерение электрической мощности в звуковом диапазоне частот
ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕГЛАВА ПЕРВАЯ. ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ИЗМЕРЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ 1-1. МОЩНОСТЬ В ЦЕПЯХ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 1-2. ПРЯМЫЕ И КОСВЕННЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ Методы прямых измерений мощности. Методические погрешности измерений мощности. 1-3. МЕТОД НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ И МЕТОД СРАВНЕНИЯ ПРИ ИЗМЕРЕНИЯХ МОЩНОСТИ Особенности измерений мощности постоянного тока методом сравнения. Особенности измерений мощности переменного тока методом сравнения. 1-4. ИЗМЕРЕНИЯ МОЩНОСТИ МЕТОДОМ ОДНОВРЕМЕННОГО СРАВНЕНИЯ 1-6. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ Измерительные преобразователи мощности с фукциональным преобразованием входных величин. Измерительные преобразователи мощности с модуляцией входных сигналов. ГЛАВА ВТОРАЯ. ПРИБОРЫ НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ ОЦЕНКИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИИ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ 2-1.  ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ И ФЕРРОДИНАМИЧЕСКИЕ ВАТТМЕТРЫПогрешности, вызванные реактивностью цепей прибора. Погрешности, вызванные вихревыми токами. Погрешность от взаимной индуктивности. Температурная погрешность. Погрешности от влияния внешних магнитных полей. Основные методы компенсации погрешностей ваттметров. Ваттметры с электронными усилителями во входных цепях. 2-2. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ ВАТТМЕТРЫ 2-3. ВАТТМЕТРЫ С ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ХОЛЛА 2-4. ВАТТМЕТРЫ С МОДУЛЯЦИОННЫМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ МОЩНОСТИ ГЛАВА ТРЕТЬЯ. ПРИБОРЫ СРАВНЕНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МОЩНОСТИ 3-1. ВИДЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДА СРАВНЕНИЯ 3-2. ПРИБОРЫ СРАВНЕНИЯ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ МОЩНОСТИ 3-3. ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ПРИБОРОВ СРАВНЕНИЯ 3-4. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ СРАВНЕНИЯ С ПАССИВНЫМИ СУММАТОРАМИ ВХОДНЫХ ВЕЛИЧИН Погрешности сравнения, вызванные неидеальностью сумматоров.  Методы уменьшения погрешностей, вызванных неидеальностью термопреобразователей и сумматоров входных величин. 3-5. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ СРАВНЕНИЙ С АКТИВНЫМИ СУММАТОРАМИ ВХОДНЫХ ВЕЛИЧИН Термоэлектрические измерительные преобразователи мощности с тремя квадраторами. Одновременное сравнение мощностей термоэлектрическим измерительным преобразователем мощности. ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ВАТТМЕТРОВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА 4-2. ЦИФРОВЫЕ ВАТТМЕТРЫ С АВТОМАТИЧЕСКОЙ КОРРЕКЦИЕЙ ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ 4-3. ЦИФРОВЫЕ ВАТТМЕТРЫ С НЕПОЛНЫМ АНАЛОГОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ВХОДНЫХ ВЕЛИЧИН 4-4. ЦИФРОВОЙ МИКРОВАТТМЕТР С АДДИТИВНОЙ КОРРЕКЦИЕЙ МЕТОДИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ 4-5. ЦИФРОВОЙ ВАТТМЕТР, ОСНОВАННЫЙ НА МЕТОДЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ 4-6. ЦИФРОВЫЕ ВАТТМЕТРЫ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ МОЩНОСТИ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ ИЛИ ЧАСТОТУ Цифровой ваттметр с терморезонансными преобразователями.  ГЛАВА ПЯТАЯ. ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА 5-1. ВИДЫ ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 5-2. РЕЗИСТИВНЫЕ ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ 5-3. РЕДИСТИВНЫЕ ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТОКА 5-4. РЕЗИСТОРЫ ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА Реактивность проволочных резисторов. ГЛАВА ШЕСТАЯ. ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ МОЩНОСТИ 6-1. ОСОБЕННОСТИ ПОВЕРКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ МОЩНОСТИ 6-2. КОМПЛЕКТНАЯ ПОВЕРКА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ МОЩНОСТИ Установки для комплектной поверки СИМ. Автоматизированные установки для комплектной поверки амперметров, вольтметров и ваттметров. Структуры установок для автоматического определения погрешностей. Установка поверочная полуавтоматическая универсальная УППУ-1. 6-3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-РАСЧЕТНЫЕ МЕТОДЫ ПОВЕРКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ МОЩНОСТИ Определение погрешности перехода от постоянного тока к переменному. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ |
Для чего нужна компенсация реактивной мощности
Реактивная мощность и энергия ухудшают показатели работы энергосистемы, то есть загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход топлива; увеличиваются потери в подводящих сетях и приемниках, увеличивается падение напряжения в сетях.
В электрических машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а косинус фи уменьшается при малой нагрузке. Например, если косинус фи двигателей переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40. Малонагруженные трансформаторы также имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Поэтому, применять компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети снижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.
Кроме этого, реактивная мощность наряду с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, поэтому составляет значительную часть счета за электроэнергию. Способы снижения потребления реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности Наиболее действенным и эффективным способом снижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности(конденсаторных установок). Использование конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет: разгрузить питающие линии электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства; снизить расходы на оплату электроэнергии при использовании определенного типа установок снизить уровень высших гармоник; подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз; сделать распределительные сети более надежными и экономичными.Добавить вопрос/отзыв
Преобразователи мощности переменного тока
- Домашний
- Аналоговые преобразователи
- Преобразователи мощности переменного тока
Преобразователи и передатчики мощности серии CR6200 предназначены для обеспечения управляемого выходного сигнала, пропорционального средней среднеквадратичной мощности.
Эти устройства специально предназначены для эффективного решения большинства задач измерения мощности. Установки предназначены для работы в системах с синусоидальными формами напряжения и тока.
Активная мощность переменного тока 6 Реактивная мощность переменного тока 6
CR6210
Преобразователь активной мощности переменного тока — однофазный
$215,94
Подробнее
CR6211
Преобразователь реактивной мощности переменного тока — однофазный
$215,94
Подробнее
CR6230
Преобразователь активной мощности переменного тока — 2 фазы, 3 провода
315,59 долларов США
Подробнее
CR6231
Преобразователь реактивной мощности переменного тока — 2 фазы, 3 провода с выходом 0–5 В постоянного тока
315,59 долларов США
Подробнее
CR6250
Датчик активной мощности переменного тока — 3 фазы, 4 провода
417,49 долларов США
Подробнее
CR6251
Датчик реактивной мощности переменного тока — 3 фазы, 4 провода
417,49 долларов США
Подробнее
CR6220
Преобразователь мощности переменного тока — однофазный
$238,07
Подробнее
CR6221
Преобразователь реактивной мощности переменного тока — однофазный
$238,07
Подробнее
CR6241
Преобразователь реактивной мощности переменного тока — 2 фазы, 3 провода, выход 4–20 мА пост.
тока
$340,52
Подробнее
CR6261
Датчик реактивной мощности переменного тока — 3 фазы, 4 провода, выход 4–20 мА пост. тока
419,75 долларов США
Подробнее
CR6240
Преобразователь активной мощности переменного тока — 2-элементный, 3-проводной, с выходом 4–20 мА пост. тока
$340,52
Подробнее
CR6260
Датчик активной мощности переменного тока — 3 фазы, 4 провода
419,75 долларов США
Подробнее
Реальная, реактивная и полная мощность
За кулисами происходит сложный процесс при включении любого электрического предмета. Электричество должно подаваться в сеть и, в конечном счете, на компонент.
В процесс вносят вклад различные типы мощности, которые мы более подробно объясним в этой статье, включая активную мощность, реактивную мощность, комплексную мощность и полную мощность.
Реальная мощность находится в цепи переменного тока (AC) и измеряется в ваттах. Он выполняет фактическую работу в цепи, обеспечивая электричеством каждый элемент, находящийся под напряжением. Он также известен как «активная мощность», потому что это тип, который направляется через сеть, прежде чем подавать питание на предметы, начиная от вашего телефона и заканчивая лампочками.
Реактивная мощность отличается от реальной мощности. Он не электрифицирует предметы напрямую, но все же играет роль в энергосистеме, обеспечивая равномерное движение электричества между генераторами и конденсаторами (область хранения электроэнергии). Он подается в систему по мере необходимости, чтобы обеспечить баланс между высокими и низкими напряжениями. Рассмотрим идеальную цепь переменного тока, состоящую из источника и обобщенной нагрузки, где ток и напряжение синусоидальны.
Если нагрузка чисто резистивная, две величины одновременно меняют свою полярность, направление потока энергии не меняется на обратное — и течет только реальная мощность. Если нагрузка чисто реактивная, то напряжение и ток равны 90 градусов не совпадают по фазе, и поток чистой мощности отсутствует. Эта энергия, текущая назад и вперед, известна как реактивная мощность. Если конденсатор и катушка индуктивности соединены параллельно, то токи, протекающие через катушку индуктивности и конденсатор, противодействуют друг другу и имеют тенденцию компенсировать, а не добавлять. Обычно считается, что конденсаторы генерируют реактивную мощность, а катушки индуктивности — потребляют ее. Это основной механизм управления коэффициентом мощности при передаче электроэнергии; конденсаторы (или катушки индуктивности) вставляются в цепь, чтобы частично компенсировать реактивную мощность нагрузки. Практическая нагрузка будет иметь резистивную, индуктивную и емкостную части, поэтому в нагрузку будет поступать как активная, так и реактивная мощность.
Комплексная мощность представляет собой сумму активной мощности и реактивной мощности. Полная мощность представляет собой векторную сумму активной и реактивной мощности. Он представляет собой два типа мощности — реальный тип, который был отправлен для включения элементов, и реактивный, который остается в цепи переменного тока. Полная мощность представляет собой среднеквадратичное значение (RMS или rms) напряжения и тока. Полная мощность удобна для определения размеров оборудования или проводки. Однако суммирование кажущейся мощности для двух нагрузок не даст точного значения полной кажущейся мощности, если они не имеют одинакового смещения между током и напряжением.
Инженеры используют следующие термины для описания потока энергии в системе (и назначают каждому из них разные единицы):
- • Активная мощность (P) [Единица измерения: Вт]
- • Реактивная мощность (Q) [единица измерения: вар]
- • Комплексная мощность (S): комплексное значение S называется комплексной мощностью.
- • Полная мощность (|S|) [единица измерения: ВА]: абсолютное значение комплексной мощности S.
На схеме P – активная мощность, Q – реактивная мощность (в данном случае отрицательная), S – комплексная мощность; а длина S — кажущаяся мощность.
Единицей измерения всех форм мощности является ватт (обозначение: Вт). Однако эта единица обычно зарезервирована для активной составляющей мощности. Полная мощность обычно выражается в вольт-амперах (ВА), поскольку она представляет собой простое произведение среднеквадратичного значения напряжения и среднеквадратичного значения тока. Единице реактивной мощности присваивается специальное сокращение «ВАР», что означает реактивный вольт-ампер (поскольку поток реактивной мощности не передает полезной энергии в нагрузку, ее иногда называют «безваттной» мощностью).
Обратите внимание, что не имеет смысла присваивать комплексной мощности одну единицу, потому что это комплексное число; поэтому он определяется как пара из двух единиц: W и VAR.
Понимание взаимосвязи между этими тремя величинами лежит в основе понимания энергетики. Математическая связь между ними может быть представлена векторами или выражена комплексными числами (где j — мнимая единица).
КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ:
Коэффициент мощности измеряет эффективность системы электропитания переменного тока. Коэффициент мощности – это реальная мощность на единицу полной мощности. (pf = Вт·ч/ВА·ч) Коэффициент мощности, равный единице, идеален, а 99% это хорошо. Там, где сигналы чисто синусоидальные, коэффициент мощности равен косинусу фазового угла (f) между синусоидальными сигналами тока и напряжения. По этой причине в технических паспортах оборудования и на паспортных табличках коэффициент мощности часто указывается как «cosf».
Коэффициент мощности равен 1, когда напряжение и ток совпадают по фазе; и равен нулю, когда ток опережает или отстает от напряжения на 90 градусов. Коэффициенты мощности обычно обозначаются как «опережающие» или «отстающие», чтобы показать знак фазового угла, где опережение указывает на отрицательный знак. Для двух систем, передающих одинаковое количество активной мощности, система с более низким коэффициентом мощности будет иметь более высокие циркулирующие токи. Это происходит из-за энергии, которая возвращается к источнику из запасов энергии в нагрузке. Эти более высокие токи в практической системе приведут к более высоким потерям и снизят общую эффективность передачи. Цепь с более низким коэффициентом мощности будет иметь более высокую полную мощность и потери при том же самом количестве передаваемой мощности. Чисто емкостные цепи вызывают реактивную мощность, при этом форма волны тока опережает волну напряжения на 90 градусов, в то время как чисто индуктивные цепи вызывают реактивную мощность, при этом форма волны тока отстает от формы волны напряжения на 90 градусов.
Результатом этого является то, что емкостные и индуктивные элементы схемы имеют тенденцию компенсировать друг друга.
ПОТОК РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ:
При передаче и распределении электроэнергии значительные усилия прилагаются для контроля потока реактивной мощности. Обычно это делается автоматически путем включения и выключения катушек индуктивности или конденсаторных батарей, регулировки возбуждения генератора и другими способами. Розничные торговцы электроэнергией могут использовать счетчики электроэнергии, которые измеряют реактивную мощность, чтобы финансово наказать клиентов с низким коэффициентом мощности. Это особенно актуально для заказчиков, эксплуатирующих высокоиндуктивные нагрузки, такие как двигатели на водяных насосных станциях.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ БАТАРЕЯ:
Выходной ток зависит от состояния батареи.
Интеллектуальное зарядное устройство может контролировать напряжение, температуру и/или время зарядки аккумулятора, чтобы определить оптимальный зарядный ток в данный момент. Зарядка прекращается, когда сочетание напряжения, температуры и/или времени указывает на то, что батарея полностью заряжена.
Для Ni-Cd и NiMH аккумуляторов напряжение на аккумуляторе медленно увеличивается в процессе зарядки, пока аккумулятор не будет полностью заряжен. После этого напряжение снижается, что указывает интеллектуальному зарядному устройству на то, что аккумулятор полностью заряжен. Такие зарядные устройства часто маркируются буквой «V» или «дельта-V», что указывает на то, что они контролируют изменение напряжения.
Типичное интеллектуальное зарядное устройство быстро заряжает аккумулятор примерно до 85% от его максимальной емкости менее чем за час, а затем переключается на подзарядку, которая занимает несколько часов, чтобы полностью зарядить аккумулятор.
ВОЛЬТ-АМПЕР:
Вольт-ампер в электрическом выражении означает количество полной мощности в цепи переменного тока, равное току в один ампер при ЭДС в один вольт.
Это эквивалентно ваттам для нереактивных цепей следующим образом:
- • 10 кВ·А = мощность 10 000 Вт (где префикс k равен килограмму)
- • 10 МВ·А = мощность 10 000 000 Вт (где M равно мега)
В то время как вольт-ампер и ватт эквивалентны по размеру, можно найти продукты, оцененные как в ВА, так и в ваттах с разными номерами. Это обычная практика в системах ИБП (источник бесперебойного питания). Номинальная мощность в ВА — это полная мощность, которую может производить ИБП, а номинальная мощность в ваттах — это реальная мощность (или реальная мощность), которую он генерирует, в отличие от реактивной мощности. Реактивная мощность возникает из-за емкости и индуктивности компонентов нагрузки, которая питается от цепи переменного тока. При чисто резистивной нагрузке (например, лампы накаливания) кажущаяся мощность равна реальной мощности, а количество используемых ВА и ватт будет эквивалентным.
