Активная и реактивная мощность — потребители электроэнергии на то и потребители, дабы эту энергию потреблять. Потребителя интересует та энергия, потребление которой идет ему на пользу, эту энергию можно именовать полезной, но в электротехнике ее принято именовать активной. Это энергия, которая идет на нагрев помещений, готовку еды, выработку холода, и превращаемая в механическую энергию (работа электродрелей, перфораторов, электронасосов и пр.).
Не считая активной электроэнергии существует к тому же реактивная. Это та часть полной энергии, которая не расходуется на полезную работу. Как понятно из вышесказанного, полная мощность – это активная и реактивная мощность в целом.
Активная и реактивная мощность
В понятиях активная и реактивная мощность сталкиваются противоречивые интересы потребителей электроэнергии и ее поставщиков. Потребителю прибыльно платить только за потребленную им полезную электроэнергию, поставщику прибыльно получать оплату за сумму активной и реактивной электроэнергии. Можно ли скооперировать эти кажущиеся противоречивыми требования? Да, если свести количество реактивной электроэнергии к нулю.
Активная мощность
Есть потребители электроэнергии, у каких полная и активная мощности совпадают. Это потребители, у каких нагрузка представлена активными сопротивлениями (резисторами). Посреди бытовых электроприборов примерами схожей нагрузки являются лампы накаливания, электрической плиты, жарочные шкафы и духовки, обогреватели, утюги, паяльнички и пр.
Обозначенная у этих устройств в паспорте, сразу является активная и реактивная мощность . Это тот случай, когда мощность нагрузки можно найти по известной из школьного курса физики формуле, перемножив ток нагрузки на напряжение в сети. Ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В), мощность в ваттах (Вт). Конфорка электроплиты в сети с напряжением 220 В при токе в 4,5 А потребляет мощность 4,5 х 220 = 990 (Вт).
Реактивная мощность
Время от времени, проходя по улице, можно узреть, что стекла балконов покрыты изнутри блестящей узкой пленкой. Эта пленка изъята из бракованных электрических конденсаторов, устанавливаемых с определенными целями на питающих массивных потребителей электроэнергии распределительных подстанциях. Конденсатор – обычный потребитель реактивной мощности. В отличие от потребителей активной мощности, где основным элементом конструкции является некий проводящий электричество материал (вольфрамовый проводник в лампах накаливания, нихромовая спираль в электроплитке и т.п.). В конденсаторе главный элемент – не проводящий электрический ток диэлектрик (узкая полимерная пленка либо пропитанная маслом бумага).
Реактивная емкостная мощность
Прекрасные блестящие пленки, что вы лицезрели на балконе – это обкладки конденсатора из токопроводящего узкого материала. Конденсатор замечателен тем, что он может копить электрическую энергию, а потом отдавать ее – типичный таковой аккумулятор. Если включить конденсатор в сеть неизменного тока, он зарядится краткосрочным импульсом тока, а потом ток через него протекать не будет. Возвратить конденсатор в начальное состояние можно, отключив его от источника напряжения и подключив к его обкладкам нагрузку. Некоторое время через нагрузку будет течь электрический ток, и безупречный конденсатор дает в нагрузку ровно столько электроэнергии, сколько он получил при зарядке. Присоединенная к выводам конденсатора лампочка может на куцее время вспыхнуть, электрический резистор нагреется, а неосмотрительного человека может «тряхнуть» либо даже уничтожить при достаточном напряжении на выводах и запасенном количестве электричества.
Увлекательная картина выходит при подключении конденсатора к источнику переменного электрического напряжения. Так как у источника переменного напряжения повсевременно изменяются полярность и секундное значение напряжения (в домашней электросети по закону, близкому к синусоидальному). Конденсатор будет безпрерывно заряжаться и разряжаться, через него будет безпрерывно протекать переменный ток. Но этот ток не будет совпадать по фазе с напряжением источника переменного напряжения, а будет опережать его на 90°, т.е. на четверть периода.
Это приведет к тому, что суммарно половину периода переменного напряжения конденсатор потребляет энергию из сети, а половину периода дает, при всем этом суммарная потребляемая активная электрическая мощность равна нулю. Но, так как через конденсатор течет значимый ток, который может быть измерен амперметром, принято гласить, что конденсатор – потребитель реактивной электрической мощности.
Рассчитывается реактивная мощность как произведение тока на напряжение, но единица измерения уже не ватт, а вольт-ампер реактивный (ВАр). Так, через присоединенный к сети 220 В частотой 50 Гц электрический конденсатор емкостью 4 мкФ течет ток порядка 0,3 А. Это значит, что конденсатор потребляет 0,3 х 220 = 66 (ВАр) реактивной мощности – сопоставимо с мощностью средней лампы накаливания, но конденсатор, в отличие от лампы, при всем этом не светится и не греется.
Реактивная индуктивная мощность
Если в конденсаторе ток опережает напряжение, то есть ли потребители, где ток отстает от напряжения? Ну и такие потребители, в отличие от емкостных потребителей, именуются индуктивными, оставаясь при всем этом потребителями реактивной энергии. Обычная индуктивная электрическая нагрузка – катушка с определенным количеством витков отлично проводящего провода, намотанного на замкнутый сердечник из специального магнитного материала.
На практике неплохим приближением чисто индуктивной нагрузки является работающий без нагрузки трансформатор (либо стабилизатор напряжения с автотрансформатором). Отлично сконструированный трансформатор на холостом ходу потребляет сильно мало активной мощности, потребляя мощность в главном реактивную.
Реальные потребители электроэнергии и полная электрическая мощность
Из рассмотрения особенностей емкостной и индуктивной нагрузки появляется увлекательный вопрос – что произойдет, если емкостную и индуктивную нагрузку включить сразу и параллельно. Ввиду их обратной реакции на приложенное напряжение, эти две реакции начнут восполнить друг дружку. Суммарная нагрузка окажется только емкостной либо индуктивной, и в некотором безупречном случае получится достигнуть полной компенсации. Смотреться это будет феноминально – присоединенные амперметры зафиксируют значимые (и равные!) токи через конденсатор и катушку индуктивности, и полное отсутствие тока в объединяющих их общей цепи. Описанная картина несколько нарушается только тем, что не существует безупречных конденсаторов и катушек индуктивности, но схожая идеализация помогает осознать сущность происходящих процессов.
Вернемся к реальным потребителям электроэнергии. В быту мы пользуемся в главном потребителями чисто активной мощности (примеры приведены выше), и смешанной активно-индуктивной. Это электродрели, перфораторы, электродвигатели холодильников, стиральных машин и иной домашней техники. Также к ним относятся электрические трансформаторы источников питания бытовой радиоэлектронной аппаратуры и стабилизаторов напряжения. В случае схожей смешанной нагрузки, кроме активной (полезной) мощности, нагрузка потребляет к тому же реактивную мощность, в конечном итоге полная мощность отрешается больше активной мощности. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), и всегда представляет собой произведение тока в нагрузке на напряжение на нагрузке.
Загадочный «косинус фи»
Отношение активной мощности к полной именуется в электротехнике «косинусом фи». Обозначается cos φ. Это отношение именуется также и коэффициентом мощности. Несложно созидать, что для варианта чисто активной нагрузки, где полная мощность совпадает с активной, cos φ = 1. Для случаев чисто емкостной либо индуктивной нагрузок, где нулю равна активная мощность, cos φ = 0.
В случае смешанной нагрузки значение коэффициента мощности заключается в границах от 0 до 1. Для домашней техники обычно в спектре 0,5-0,9. В среднем можно считать его равным 0,7, более четкое значение указывается в паспорте электроприбора.
За что платим?
И, в конце концов, самый увлекательный вопрос – за какой вид энергии платит потребитель. Исходя из того, что реактивная составляющая суммарной энергии не приносит потребителю никакой полезности, при всем этом долю периода реактивная энергия потребляется, а долю отдается, платить за реактивную мощность незачем. Но бес, как понятно, кроется в деталях. Так как смешанная нагрузка наращивает ток в сети, появляются препядствия на электрических станциях, где электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами, а конкретно: индуктивная нагрузка «развозбуждает» генератор, и приведение его в прежнее состояние обходится в издержки уже реальной активной мощности на его «довозбуждение».
Таким макаром, вынудить потребителя платить за потребляемую реактивную индуктивную мощность полностью справедливо. Это вдохновляет потребителя восполнить реактивную составляющую собственной нагрузки, а, так как эта составляющая в главном индуктивная, компенсация заключается в подключении конденсаторов наперед рассчитанной емкости.
Потребитель находит возможность платить меньше
Если потребителем оплачивается раздельно потребляемая активная и реактивная мощность. Он готов идти на дополнительные издержки и устанавливать на собственном предприятии батареи конденсаторов, включаемые строго по графику зависимо от средней статистики употребления электроэнергии по часам суток.
Существует также возможность установки на предприятии особых устройств (компенсаторов реактивной мощности), подключающих конденсаторы автоматом зависимо от величины и нрава потребляемой на этот момент мощности. Эти компенсаторы позволяют поднять значение коэффициента мощности с 0,6 до 0,97, т.е. фактически до единицы.
Принято также, что если соотношение потребленной реактивной энергии и общей не превосходит 0,15, то корпоративный потребитель от оплаты за реактивную энергию освобождается.
Что все-таки касается личных потребителей, то, ввиду сравнимо низкой потребляемой ими мощности, делить счета на оплату потребляемой электроэнергии на активную и реактивную не принято. Бытовые однофазовые счетчики электроэнергии учитывают только активную мощность электрической нагрузки, за нее и выставляется счет на оплату. Т.е. в текущее время даже не существует технической способности выставить персональному потребителю счет за потребленную реактивную мощность.
Особенных стимулов восполнить индуктивную составляющую нагрузки у потребителя нет, да это и трудно выполнить на техническом уровне. Повсевременно присоединенные конденсаторы при выключении индуктивной нагрузки будут никчемно нагружать подводящую проводку. За электросчетчиком (перед счетчиком тоже, но за то потребитель не платит), что вызовет потребление активной мощности с подходящим повышением счета на оплату, а автоматические компенсаторы дороги и навряд ли оправдают издержки на их приобретение.
Другое дело, что производитель время от времени устанавливает компенсационные конденсаторы на входе потребителей с индуктивной составляющей нагрузки. Эти конденсаторы, при правильном их подборе, несколько понизят энергопотери в подводящих проводах, при всем этом несколько повысив напряжение на присоединенном электроприёмнике за счет уменьшения падения напряжения на подводящих проводах.
Но, что самое главное, компенсация реактивной энергии у каждого потребителя, от квартиры до большущего предприятия, понизит токи во всех линиях электропитания, от электростанции до квартирного щитка. За счет реактивной составляющей полного тока, что уменьшит энергопотери в линиях и повысит коэффициент полезного деяния электросистем.
Активная, реактивная и полная мощность в цепи переменного тока: изучаем сущность
Все мы раз в день сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической аннотации указана мощность. Сейчас мы разберемся что все-таки это такое, узнаем виды и методы расчета.
Блок: 1/4 | Кол-во знаков: 228
Источник: https://odinelectric.ru/knowledgebase/aktivnaja-i-reaktivnaja-moshhnost-peremennogo-toka
Разглядим, что представляет активная мощность
В цепи с чисто активным сопротивлением она равна:
Если принять тогда и выйдет:
Исходя из выражений выше — активная энергия состоит из 2-ух частей — неизменной и переменной , которая изменяется с двойной частотой. Среднее ее значение
График Р(ωt)
Блок: 2/5 | Кол-во знаков: 302
Источник: https://elenergi.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html
Что такое полная мощность на примере обычной R-L цепи
Графики конфигурации моментальных значений u,i:
Графики конфигурации моментальных значений u,i:
φ — фазовый сдвиг между током и напряжением
Уравнение для S воспримет следующий вид
Подставим заместо и заменим амплитудные значения на действующие:
Значение S рассматривается как сумма 2-ух величин , где
и — секундные активные и реактивные мощности на участках R-L.
Графики p,q,s:
Как лицезреем из графика, наличие индуктивной составляющей повлекло за собой возникновение отрицательной части в полной мощности (заштрихованная часть графика), что понижает ее среднее значение. Это происходит из-за фазового сдвига, в некий момент времени ток и напряжение находятся в противофазе, потому возникает отрицательное значение S.
Итоговые выражения для действующих значений:
Активная составляющая сети выражается в ваттах (Вт), а реактивная в вольт-амперах реактивных (вар).
Полная мощность сети S, обоснована номинальными данными генератора. Для генератора она обоснована выражением:
Для обычной работы генератора ток в обмотках и напряжение на зажимах не должны превосходить номинальные значения Iн, Uн. Для генератора значения P и S одинаковы, но все-же на практике договорились S выражать в вольт-амперах (ВА).
Также энергию сети можно выразить через каждую составляющую раздельно:
Где S, P, Q – соответственно активное, реактивное и полное сопротивление сети. Они образуют треугольник мощностей:
Треугольник мощностей с преобладающей индуктивной нагрузкой
Если вспомнить аксиому Пифагора, то из прямоугольного треугольника можно получить такое выражение:
Реактивная составляющая в треугольнике является положительной (QL), когда ток отстает от напряжения, и отрицательной (QC), когда опережает:
Треугольник мощностей с преобладающей емкостной нагрузкой
Для реактивной составляющей сети справедливо алгебраическое выражение:
Из чего следует что индуктивная и емкостная энергия взаимозаменяемы. Другими словами если вы желаете уменьшить воздействие индуктивной части цепи, для вас нужно добавить емкость, и напротив. Ниже пример данной схемы :
Схема компенсации реактивной составляющей
Векторная диаграмма указывает воздействие конденсатора на cosφ. Как видно, что при включении конденсатора cosφ2> cosφ1 и Iл<I.
Векторная диаграмма
Связь между полной и реактивной энергии выражается:
сosφ – это коэффициент мощности. он указывает какую долю от полной энергии составляет активная энергия. Чем поближе он к 1, тем больше полезной энергии потребляется из сети.
Блок: 4/5 | Кол-во знаков: 2506
Источник: https://elenergi.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html
Видеоурок по мощности тока
Ниже мы покажем для вас обычное разъяснение по мощности, в каком подведем итоги по данной статье!
Блок: 3/3 | Кол-во знаков: 120
Источник: https://meanders.ru/moshhnost-v-cepi-peremennogo-i-postojannogo-toka.shtml
Обычное разъяснение с формулами
Активная мощность (P)
Другими словами активную мощность можно именовать: фактическая, реальная, нужная, настоящая мощность. В цепи неизменного тока мощность, питающая нагрузку неизменного тока, определяется как обычное произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, другими словами
так как в цепи неизменного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи неизменного тока нет никакого коэффициента мощности.
Но при синусоидальных сигналах, другими словами в цепях переменного тока, ситуация труднее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Потому среднее значение мощности (активная мощность), которая в реальности питает нагрузку, определяется как:
В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для неизменного тока: P = U I.
Формулы для активной мощности
P = U I — в цепях неизменного тока
P = U I cosθ — в однофазовых цепях переменного тока
P = √3 UL IL cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока
P = 3 UPh IPh cosθ
P =√ (ВА2 – вар2) либо
Активная мощность = √ (Полная мощность2 – Реактивная мощность2) либо
кВт = √ (кВА2 – квар2)
Реактивная мощность (Q)
Также её массивно было бы именовать никчемной либо безваттной мощностью.
Мощность, которая повсевременно перетекает туда и назад между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).
Реактивной именуется мощность, которая потребляется и потом ворачивается нагрузкой из-за её реактивных параметров. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности поначалу скапливается, а потом высвобождается в виде магнитного поля либо электрического поля в случае, соответственно, индуктивности либо конденсатора.
Реактивная мощность определяется, как
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 либо электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.
Блок: 2/4 | Кол-во знаков: 2184
Источник: https://khomovelectro.ru/articles/aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-kazhushchayasya-moshchnosti.html
Как определяют cosφ на практике
Значение коэффициента cosφ обычно обозначено на бирках электроприборов, но, если нужно измерить его на практике пользуются спец устройством – фазометром. Также с этой задачей просто управится цифровой ваттметр.
Если приобретенный коэффициент cosφ довольно низок, то его можно восполнить фактически. Осуществляется это в главном методом включения в цепь дополнительных устройств.
- Если нужно скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий обратно уже функционирующему устройству. Для компенсации работы асинхронного мотора, для примера индуктивной нагрузки, в параллель врубается конденсатор. Для компенсации синхронного мотора подключается электромагнит.
- Если нужно скорректировать задачи нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, например, это может быть дроссель с высочайшей индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.
Мощность – это один из важных характеристик электроприборов, потому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только лишь школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.
Блок: 4/4 | Кол-во знаков: 1188
Источник: https://odinelectric.ru/knowledgebase/aktivnaja-i-reaktivnaja-moshhnost-peremennogo-toka
Методы компенсации
Мы уже узнали, как оказывают влияние реактивные токи на работу устройств и оборудования с индуктивными либо ёмкостными нагрузками. Для уменьшения утрат в электрических сетях с синусоидальным током их оборудуют дополнительными устройствами компенсации.
Принцип деяния установок компенсации основан на свойствах индуктивностей и ёмкостей по сдвигу фаз в обратные стороны. К примеру, если обмотка электромотора сдвигает фазу на угол φ, то этот сдвиг можно восполнить конденсатором соответственной ёмкости, который сдвигает фазу на величину – φ. Тогда результирующий сдвиг будет приравниваться нулю.
На практике компенсирующие устройства подключают параллельно нагрузкам. В большинстве случаев они состоят из блоков конденсаторов большой ёмкости, расположенных в отдельных шкафах. Одна из таких конденсаторных установок изображена на рисунке 3. На картинке видно группы конденсаторов, применяемых для компенсации сдвигов напряжений в разных устройствах с индуктивными обмотками.
Рис. 3. Устройство компенсации
Компенсацию реактивной мощности ёмкостными нагрузками отлично иллюстрируют графики на рисунке 4. Направьте внимание на то, как эффективность компенсации находится в зависимости от напряжения сети. Чем выше сетевое напряжение, тем труднее восполнить паразитные токи (график 3).
Рис. 4. Компенсация реактивной мощности при помощи конденсаторов
Устройства компенсации нередко инсталлируются в производственных цехах, где работает много устройств на электроприводах. Утраты электричества при всем этом достаточно осязаемы, а качество тока сильно усугубляется. Конденсаторные установки удачно решают подобные трудности.
Блок: 6/8 | Кол-во знаков: 1622
Источник: https://www.asutpp.ru/reaktivnaya-moschnost.html
Необходимы ли устройства компенсации в быту?
На 1-ый взор в домашней сети не должно быть огромных реактивных токов. В стандартном наборе бытовых потребителей преобладают электрическая техника с резистивными нагрузками:
- электрочайник (Pf = 1);
- лампы накаливания (Pf = 1);
- электрическая плита (Pf = 1) и другие нагревательные приборы;
Коэффициенты мощности современной домашней техники, таковой как телек, компьютер и т.п. близки к 1. Ими можно пренебречь.
Но если речь идёт о холодильнике (Pf = 0,65), стиральной машине и микроволновой печи, то уже стоит задуматься об установке синхронных компенсаторов. Если вы нередко пользуетесь электроинструментом, сварочным аппаратом либо у вас дома работает электронасос, тогда установка устройства компенсации более чем желательна.
Экономический эффект от установки таких устройств осязаемо скажется на вашем семейном бюджете. Вы можете сберегать около 15% средств каждый месяц. Согласитесь, это не так не достаточно, беря во внимание тарифы не электроэнергию.
Попутно вы решите следующие вопросы:
- уменьшение нагрузок на индуктивные элементы и на проводку;
- улучшение свойства тока, содействующего размеренной работе электронных устройств;
- снижение уровня высших гармоник в бытовой сети.
Для того дабы ток и напряжение работали синфазно, устройства компенсации следует располагать как можно поближе к потребителям тока. Тогда настоящая отдача индуктивных электроприёмников будет принимать наибольшие значения.
Блок: 7/8 | Кол-во знаков: 1437
Источник: https://www.asutpp.ru/reaktivnaya-moschnost.html
Кол-во блоков: 10 | Общее кол-во знаков: 10207
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:
