Что такое реактивная мощность и как её рассчитать. Что такое реактивная мощность?

ВАЖНО: Это значение при расчете может быть как положительным, так и отрицательным — в зависимости от сдвига фаз.

Что такое реактивная мощность и как её рассчитать?

Начнем с термина «электричество». В самом широком смысле этот термин означает работу, выполняемую в единицу времени. В контексте электроэнергии термин мощность несколько видоизменяется: Электрическая мощность — это физическая величина, которая описывает скорость выработки электроэнергии или количество переданной или потребленной электроэнергии за единицу времени.

Понятно, что работа электричества в единицу времени определяется электрической мощностью, которая измеряется в ваттах. Мгновенная мощность на участке цепи задается формулой: P = U×I, где U и I — мгновенные значения параметров напряжения и тока на данном участке.

Строго говоря, приведенная выше формула применима только к постоянному току. В синусоидальных цепях, однако, формула работает только в том случае, если нагрузка потребителей является чисто активной. При резистивной нагрузке весь ток используется для совершения полезной работы. Примерами активных нагрузок являются резистивные устройства, такие как кипящий водонагреватель или лампочка.

При емкостной или индуктивной нагрузке в цепи возникают паразитные токи, которые не способствуют выполнению полезной работы. Сила этих токов называется реактивным током.

При индуктивной и емкостной нагрузках часть электрической энергии теряется в виде тепла, а часть препятствует выполнению полезной работы.

Физика процесса

В цепях постоянного тока вопрос о реактивной мощности не возникает. В таких цепях значения мгновенной и кажущейся мощности идентичны. Исключением являются емкостные и индуктивные нагрузки, которые включаются и выключаются.

Аналогичная ситуация с чисто активными резисторами в синусоидальных цепях. Однако если такая цепь содержит устройства с индуктивными или емкостными сопротивлениями, происходит сдвиг фаз тока и напряжения (см. рис. 1).

У индукторов фаза тока запаздывает, тогда как у конденсаторов фаза тока сдвинута так, что ток опережает напряжение. Из-за помех, вызванных гармониками тока, полная мощность разделяется на две составляющие. Емкостные и индуктивные компоненты называются реактивными компонентами отходов. Второй компонент состоит из активной мощности.

Рисунок 1: Сдвиг фазы при индуктивной нагрузке

Фазовый угол используется при расчете активных и реактивных емкостных или индуктивных сил. Если угол φ = 0, как в случае с резистивной нагрузкой, то реактивная составляющая отсутствует.

• резистор потребляет исключительно активную мощность, которая выделяется в виде тепла и света;
• катушки индуктивности провоцируют образование реактивной составляющей и возвращают её в виде магнитных полей;
• Ёмкостные элементы (конденсаторы) являются причиной появления реактивных сопротивлений.

Источник реактивной энергии

Чтобы понять природу этой энергии и определить реактивную мощность, необходимо знать, что любая электромагнитная или индуктивная машина, работающая на переменном токе, преобразует электрическую энергию в тепловую. Для того чтобы это преобразование произошло, необходимо магнитное поле. Поэтому он образуется из энергии без воды. Причина этого заключается в том, что индукционная цепь поглощает и высвобождает энергию, когда магнитное поле уменьшается дважды за цикл сетевой частоты.

Природа явления

Что такое реактивная мощность?

Начнем с термина «электричество». В самом широком смысле этот термин означает работу, выполняемую в единицу времени. В контексте электроэнергии термин мощность несколько видоизменяется: Электрическая мощность — это физическая величина, которая описывает скорость выработки электроэнергии или количество переданной или потребленной электроэнергии за единицу времени.

Понятно, что работа электричества в единицу времени определяется электрической мощностью, которая измеряется в ваттах. Мгновенная мощность на участке цепи задается формулой: P = U×I, где U и I — мгновенные значения параметров напряжения и тока на данном участке.

Строго говоря, приведенная выше формула применима только к постоянному току. В синусоидальных цепях, однако, формула работает только в том случае, если нагрузка потребителей является чисто активной. При резистивной нагрузке весь ток используется для совершения полезной работы. Примерами активных нагрузок являются резистивные устройства, такие как кипящий водонагреватель или лампочка.

При емкостной или индуктивной нагрузке в цепи возникают паразитные токи, которые не способствуют выполнению полезной работы. Сила этих токов называется реактивным током.

При индуктивной и емкостной нагрузках часть электрической энергии теряется в виде тепла, а часть препятствует выполнению полезной работы.

К устройствам с индуктивной нагрузкой относятся:

• электромоторы;
• дроссели;
• трансформаторы;
• электромагнитные реле и другие устройства, содержащие обмотки.

Емкостные нагрузки — это конденсаторы.

Физика процесса

В цепях постоянного тока вопрос о реактивной мощности не возникает. В таких цепях значения мгновенной и кажущейся мощности идентичны. Исключением являются емкостные и индуктивные нагрузки, которые включаются и выключаются.

Аналогичная ситуация с чисто активными резисторами в синусоидальных цепях. Однако если такая цепь содержит устройства с индуктивными или емкостными сопротивлениями, происходит сдвиг фаз тока и напряжения (см. рис. 1).

У индукторов фаза тока запаздывает, тогда как у конденсаторов фаза тока сдвинута так, что ток опережает напряжение. Из-за помех, вызванных гармониками тока, полная мощность разделяется на две составляющие. Емкостные и индуктивные компоненты называются реактивными компонентами отходов. Второй компонент состоит из активной мощности.

Фазовый угол используется при расчете активных и реактивных емкостных или индуктивных сил. Если угол φ = 0, как в случае с резистивной нагрузкой, то реактивная составляющая отсутствует.

Важно помнить следующее:

• резистор потребляет исключительно активную мощность, которая выделяется в виде тепла и света;
• катушки индуктивности провоцируют образование реактивной составляющей и возвращают её в виде магнитных полей;
• Ёмкостные элементы (конденсаторы) являются причиной появления реактивных сопротивлений.

Треугольник мощностей и cos φ

Для наглядности мы представляем полную мощность и ее составляющие в виде векторов (см. рис. 2). Обозначим вектор полной мощности символом S, а векторы активной и реактивной составляющих — символами P и Q, соответственно. Поскольку вектор S является суммой составляющих тока, треугольник мощности формируется по правилу сложения векторов.

Используя теорему Пифагора, вычислим коэффициент вектора S:

Отсюда мы можем определить реактивную составляющую:

Мы уже упоминали выше, что реактивная мощность зависит от сдвига фаз и, следовательно, от угла этого сдвига. Удобно выразить эту зависимость в терминах cos φ. По определению, cos φ = P/S. Это значение называется коэффициентом мощности и выражается как P_f. Поэтому P_f= cos φ = P/S.

Коэффициент мощности, т.е. cos φ, является очень важным параметром, который может быть использован для оценки эффективности работы тока. Он лежит в диапазоне от 0 до 1.

Если фазовый угол равен нулю, то cos φ = 1, что означает, что P = S, т.е. полная мощность состоит только из активной мощности, а не реактивной. Если сдвиг фаз составляет π/2, cos φ = 0, что означает, что в цепи существуют только реактивные токи (ситуация, которая не встречается на практике).

Из этого можно сделать вывод, что чем ближе коэффициент P к 1._fтем эффективнее используется ток. Для современных генераторов, например, приемлемым считается коэффициент от 0,75 до 0,85.

Это приведет к тому, что суммарно половину периода переменного напряжения конденсатор потребляет энергию из сети, а половину периода отдает, при этом суммарная потребляемая активная электрическая мощность равна нулю. Но, поскольку через конденсатор течет значительный ток, который может быть измерен амперметром, принято говорить, что конденсатор – потребитель реактивной электрической мощности.

Реактивная мощность рассчитывается как произведение тока и напряжения, но единицей измерения теперь являются не ватты, а вольт-ампер-реактивная мощность (VAR). Например, электрический конденсатор емкостью 4 мкФ, подключенный к сети 220 В с частотой 50 Гц, пропускает ток около 0,3 А. Это означает, что конденсатор имеет реактивную мощность 0,5 А. Это означает, что конденсатор потребляет 0,3 x 220 = 66 реактивной мощности, сравнимой с мощностью средней лампочки, но в отличие от лампочки, конденсатор не загорается и не нагревается.

Реактивная индуктивная мощность

Если ток в конденсаторе опережает напряжение, существуют ли потребители, у которых ток отстает от напряжения? Да, и эти нагрузки называются индуктивными, в отличие от емкостных, и они остаются реактивными энергетическими нагрузками. Типичная индуктивная электрическая нагрузка представляет собой катушку с определенным количеством витков высокопроводящего провода, заключенного в замкнутый сердечник из специального магнитного материала.

На практике хорошим приближением к чисто индуктивной нагрузке является ненагруженный трансформатор (или автотрансформаторный регулятор напряжения). Хорошо спроектированный трансформатор потребляет очень мало активной мощности во время инерции и потребляет в основном реактивную мощность.

Фактические электрические нагрузки и общая электрическая мощность

При рассмотрении характеристик емкостных и индуктивных нагрузок возникает интересный вопрос: что происходит, когда емкостные и индуктивные нагрузки соединены параллельно? Из-за их противоположных реакций на приложенное напряжение эти две реакции начинают уравновешивать друг друга. Общая нагрузка будет только емкостной или индуктивной, и в идеале можно будет добиться полной компенсации. Это кажется парадоксальным, поскольку подключенный амперметр покажет значительные (и одинаковые!) токи через конденсатор и индуктор, но никакого тока в общей цепи, соединяющей их. Описанную картину лишь немного нарушает тот факт, что не существует идеальных конденсаторов и индукторов, но такая идеализация помогает понять природу происходящих процессов.

Давайте вернемся к реальным потребителям электроэнергии. В повседневной жизни мы в основном используем чисто активные потребители тока (примеры см. выше) и смешанные активно-индуктивные потребители тока. К ним относятся электродрели, перфораторы, электродвигатели для холодильников, стиральных машин и других бытовых приборов. Они также включают трансформаторы питания для бытовой электроники и стабилизаторы напряжения. При таких смешанных нагрузках нагрузка потребляет реактивную мощность в дополнение к активной мощности (полезной мощности), так что кажущаяся мощность больше активной. Кажущаяся мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и всегда является произведением тока нагрузки и напряжения нагрузки.

Загадочный «косинус фи

Принято также, что если соотношение потребленной реактивной энергии и общей не превышает 0,15, то корпоративный потребитель от оплаты за реактивную энергию освобождается.

Для индивидуальных потребителей не принято разделять счета за электроэнергию по активной и реактивной мощности из-за относительно низкого потребления электроэнергии. Однофазные бытовые счетчики электроэнергии измеряют только активную мощность электрической нагрузки, за которую выставляется счет. Другими словами, в настоящее время даже технически невозможно выставлять счета отдельным потребителям за реактивную мощность.

У потребителя нет особого стимула компенсировать индуктивную составляющую нагрузки, и сделать это технически сложно. Постоянно подключенные конденсаторы излишне нагружают линию питания, когда индуктивная нагрузка отключена. За счетчиком электроэнергии (и до счетчика, но потребитель за него не платит), что приведет к активному потреблению энергии с соответствующим увеличением счета, а автоматические компенсаторы стоят дорого и вряд ли оправдают свои первоначальные затраты.

Еще один момент — производитель иногда включает компенсационные конденсаторы на входе потребителей с индуктивной нагрузкой. При правильных размерах эти конденсаторы несколько уменьшают потери мощности в силовых кабелях и в то же время повышают напряжение подключенного оборудования за счет уменьшения падения напряжения на силовых кабелях.

Самое главное, компенсация реактивной мощности снижает токи во всех линиях электропередачи, от электростанции до жилого щита, при любой нагрузке, от дома до крупного предприятия. За счет составляющей реактивной мощности полного тока, что снижает потери энергии на линиях и повышает эффективность электросетей.

Похожие темы:

• Приборы для экономии электроэнергии. работа и альтернатива
• Компенсация реактивной мощности. Виды и нагрузки. Применение
• Перекос фаз. Причины возникновения и устранение. Защита
• Качество электроэнергии. Показатели и характеристики. Факторы
• Трехфазные и однофазные сети. Отличия. Преимущества и недостатки
• Глухозаземленная нейтраль
• Изолированная нейтраль. Устройство и принцип действия

Практическое истолкование коэффициента мощности

Многие люди замечают несоответствие при рассмотрении реактивной мощности на практике. Для уменьшения коэффициента рекомендуется подключать большие конденсаторы параллельно обмоткам двигателя. Индуктивное сопротивление уравновешивает емкостное сопротивление, и ток снова совпадает с фазой напряжения. По этой причине это трудно понять:

1. Допустим, к источнику переменного напряжения подключили первичную обмотку трансформатора.
2. В идеале активное сопротивление равно нулю. Мощность должна быть реактивной. Но это плохо: угол между напряжением и током стремятся сделать нулевым!

Количество энергии, запасенной в поле, определяется величиной индуктивности или емкости. Об этом можно прочитать в любом университетском учебнике физики (Курс физики Жданова и Маранджяна, т. 2, с. 234). Точнее, она пропорциональна квадрату величины. Теория реактивной мощности предполагает, что в каждый период времени некоторая энергия накапливается паразитными индуктивностями и емкостями, а затем отдается во внешнюю цепь. Внутри колебательного контура существует своеобразная циркуляция. Соединительные провода сильно нагреваются, если индуктивность слишком далеко от емкости.

Но. Колебательный процесс не оказывает влияния на работу двигателей и трансформаторов. Теория реактивной мощности предполагает, что вся энергия колеблется. До последней капли. В трансформаторе двигатель активно «утекает» энергию из поля, совершая работу и создавая ток во вторичной обмотке. Энергия не может циркулировать между источником и нагрузкой.

В реальной схеме трудно подобрать отдельные детали. В качестве меры предосторожности поставщики требуют, чтобы конденсаторы устанавливались параллельно обмотке двигателя, чтобы энергия циркулировала в локальной зоне, не выходила наружу и не нагревала соединительные кабели. Важно избегать чрезмерной компенсации. Если емкость конденсаторов слишком велика, батарея вызовет увеличение коэффициента мощности.

Что касается сдвига фаз, то он происходит во вторичной обмотке трансформатора подстанции. Здесь вопрос не в этом. Когда двигатель работает, часть энергии не преобразуется в полезную работу, а отражается. Результатом является коэффициент мощности. Та часть индуктивности, которая способствует этому, является недостатком инженерной конструкции. Часть, которая не является полезной. Компенсируйте это добавлением блоков конденсаторов.

Правильность настройки подтверждается отсутствием сдвига фаз между напряжением и током работающего двигателя. Избыточная энергия циркулирует между избыточной индуктивностью обмотки и полем установленного конденсатора. Цель этой меры — избежать нагрева проводников сети.

Что предлагают под видом экономии электроэнергии

Сеть предлагает покупку энергосберегающих устройств. Компенсаторы реактивной мощности. Важно не переусердствовать. Допустим, компенсатор может показаться разумным рядом с включенным компрессором холодильника или коллекторным двигателем пылесоса, но заряжать квартиру мерами при включенных лампочках — сомнительная затея. Перед установкой убедитесь, что вам известна разность фаз напряжения и тока и что вы правильно рассчитали размер конденсаторного поля. В противном случае, если вы не укажете пальцем в небо и не попадете в яблочко, ваши усилия по сохранению природы потерпят неудачу.

Вторым аспектом коррекции коэффициента мощности является измерение. Это делается для больших ферм с мощными двигателями, создающими большие фазовые углы. Вводятся специальные счетчики реактивной мощности, которые оплачиваются по тарифу. Для расчета коэффициента нагрузки используются оценки тепловых потерь в кабеле, ухудшение эксплуатационных характеристик кабельной сети и некоторые другие факторы.

Перспективы дальнейшего изучения реактивной энергии, как явления

Реактивная мощность действует как эффект отражения энергии. Идеальные цепи не имеют такого эффекта. Реактивная мощность возникает в виде тепла, выделяющегося в активном сопротивлении кабельных линий, искажая форму синусоидальной волны. Отдельная тема для обсуждения. В случае отклонений двигатели работают не так плавно, нарушается работа трансформаторов.

• Активная мощность
• Мощность электрического тока
• Как определить мощность и ток электродвигателя
• Потребляемая мощность стиральной машины

Мощность активная, реактивная и полная

Вышеуказанные понятия рассматриваются в контексте нагрузки. Активная мощность потребляется обычным проводником. При увеличении силы тока энергия расходуется на повышение температуры (нагревательный элемент котла) или на производство света (нить накаливания).

Индуктивная нагрузка и конденсатор потребляют реактивную мощность. В этих вариантах энергия преобразуется в магнитное (электрическое) поле. Суммарная величина — это суммарная мощность.

Смысл реактивной нагрузки

Каждая реактивная нагрузка приводит к временному сдвигу между фазами тока и напряжения. Это значение измеряется в градусах. Наиболее очевидным является векторное представление электрических параметров. При подключении катушки напряжение предшествует току. Угол между ними обозначается в формулах буквой «ϕ» («Фи» по-гречески).

Временные и векторные диаграммы показывают, как изменяются наиболее важные параметры при подключении индуктивных (емкостных) элементов.

На рисунке показано, что векторы «меняются местами» при подключении емкостной нагрузки. В идеальных условиях сдвиг между векторами составляет 90°. В реальности необходимо учитывать влияние электрического сопротивления цепи и несовершенство чертежей. Учитывая характеристики компонентов, считайте, что в индукторе (емкости), при сохранении параметров источника питания, ток (напряжение) изменяется равномерно.

Почему в сети напряжение переменное

Чтобы объяснить нынешнюю ситуацию, нам необходимо сделать краткий исторический экскурс в прошлое. Электричество известно человечеству уже сотни (по некоторым данным, тысячи) лет. Однако реальное массовое использование этой энергии началось сравнительно недавно — в конце 19 века. Именно тогда (в 1879 году) Эдисон запатентовал первое работающее устройство, которое помогло решить проблемы освещения. Он начал строить сеть постоянного тока для питания ламп.

Десять лет спустя Тесла разработал генераторы переменного тока. После ожесточенной конкуренции победил его метод передачи энергии на большие расстояния. Этот результат объясняется скорее рыночными методами, чем тщательным сравнением потребительских характеристик.

Для справки. Нью-Йоркское метро до сих пор работает на постоянном токе.

Выгода от переменного напряжения

Ниже перечислены основные потребительские преимущества этого варианта:

• простая конструкция генераторов/ электродвигателей;
• минимальные потери при передаче электроэнергии на сравнительно небольшие расстояния;
• простота преобразования напряжения с применением трансформатора;
• поддержание стабильности оборотов электрических приводов без лишних трудностей;
• отсутствие полярности.

Каждый из них может быть рассмотрен подробно. Например, генератор переменного тока (электродвигатель) несложно построить без скользящих щеток и постоянных магнитов. Простота конструкции обеспечивает:

• разумную стоимость;
• минимальные затраты при обслуживании и ремонте;
• долговечность;
• надежность.

Активная, реактивная и полная мощности в формулах

Для расчета или измерения мощности используются основные формулы: Полная, активная и реактивная мощность:

• активная мощность = полная * cosϕ;
• реактивная = напряжение * ток * sinϕ.

Для простоты можно начать с примера, основанного на цепи постоянного тока, для которой применима знакомая формула:

Это активная мощность (рабочая мощность, полная мощность). Единицами измерения являются ватты (Вт), киловатты (кВт) и другие производные. Если сопротивление ( R ) подключено, его можно рассчитать следующим образом:

Простота исчезает, когда рассматриваются синусоидальные сигналы. Это параметры стандартных сетей электропитания (220/380 В). Активная мощность в этом случае зависит от разности фаз между векторами тока и напряжения.

Соответствующие отношения выражаются следующим образом:

Эта формула подходит для расчета стандартной сети 220 В, используемой большинством обычных потребителей. Мощные насосы и станки подключаются к трехфазной сети 380 В. Для этого варианта требуется коррекция:

Па = √3 * U * I * cosϕ = 1,732 * U * I * cosϕ.

Реактивная мощность (Pq) не только потребляется нагрузкой, но и поступает обратно в электросеть. Реактивная мощность определяется следующим образом:

Для информации. Она измеряется в реактивных вольт-амперах (var).

Для расчета полной мощности в формулу вводятся данные, перечисленные выше:

Что такое реактивная мощность

Эта мощность может быть классифицирована как реактивная мощность, поскольку она указывает на передачу энергии между источником питания и нагрузкой. В этом случае недоступный энергетический потенциал только увеличивает потери.

Треугольник мощностей

На рисунке ниже показано графическое представление мощностей рядом с принципиальной схемой. Соответствующие векторы указывают на силы:

• S – полная;
• Q – реактивная;
• P – активная.

Коэффициент мощности

Этот термин относится к потерям, вызванным неиспользуемой нагрузкой. Термин — cosϕ.

Коррекция cos ϕ

Для компенсации фазового угла используются дополнительные электрические компоненты. Если нагрузка индуктивная, параллельно подключается конденсатор. Емкость рассчитывается по следующей формуле:

C=I/(w*U), где w — угловая частота.

Как и где измеряют cos ϕ

Потери определяются колебаниями тока, напряжения и мощности в цепях с большой реактивной нагрузкой:

Специальный прибор, «фазометр», можно найти в магазине или взять напрокат. Специализированные сервисы предлагают онлайн расчет электрических параметров.

Процесс колебаний в цепях переменного тока сопровождается изменением магнитного (электрического) поля для индуктивной или емкостной нагрузки.

Электроприборы, влияющие на качество потребления

При подключении ламп и нагревателей коэффициент мощности равен единице. Он снижается до 0,7 или менее, когда в цепь включаются энергоемкие электродвигатели и другие компоненты с реактивными элементами.

Правильное применение определений и расчетов мощности может помочь оптимизировать планирование электросети, принимая во внимание характеристики подключаемых нагрузок. Приведенная выше информация полезна для определения размеров проводки, выключателей и защитных устройств. Совместное использование этих знаний позволит сделать электроснабжение более надежным и предотвратить возникновение или развитие аварий.

Что такое активная и реактивная мощность переменного электрического тока?

Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, без которых наша жизнь, кажется, замирает. И каждое из этих устройств имеет номинальную мощность в своем техническом паспорте. Сегодня мы узнаем, что это такое, какие бывают виды и как их рассчитать.

Электроприборы, подключенные к электросети, работают в цепи переменного тока, поэтому мы рассмотрим питание в этих условиях. Но сначала общее определение власти.

Мощность — это физическая величина, указывающая на скорость преобразования или передачи электрической энергии.

В более узком смысле электрическая мощность описывается как отношение работы, выполненной за определенный период времени, к этому периоду времени.

Чтобы сделать это определение менее научным: Мощность — это количество энергии, потребляемой потребителем за определенный период времени. Самый простой пример — обычная лампочка. Скорость, с которой лампочка преобразует потребляемую электроэнергию в тепло и свет, является ее мощностью. Чем выше начальная мощность лампочки, тем больше энергии она будет потреблять и тем больше света излучать.

Поскольку в данном случае имеет место не только процесс преобразования электрической энергии в другую форму (свет, тепло и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного полей, возникает сдвиг фаз между током и напряжением, который необходимо учитывать в дальнейших расчетах.

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

Понятие активной мощности

Активная «полезная» мощность — это та часть мощности, которая непосредственно связана с процессом преобразования тока в другую форму энергии. Этот показатель обозначается латинской буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Читайте также.

Он рассчитывается по следующей формуле: P = U⋅I⋅cosφ,

Где U и I — среднеквадратичные напряжения и токи соответственно, cos φ — косинус фазового угла между напряжением и током.

ВАЖНО: Приведенная выше формула подходит для цепей 220 В, но более крупные машины обычно используют цепи 380 В. В этом случае умножьте формулу на квадратный корень из трех или умножьте на 1,73.

Понятие реактивной мощности

«Вредная» реактивная мощность — это мощность, возникающая при работе оборудования с индуктивной или емкостной нагрузкой и отражающая возникающие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая передается от поставщика электроэнергии к потребителю, а затем возвращается обратно в сеть.

Разумеется, его нельзя использовать, к тому же он наносит большой ущерб энергосистеме, поэтому его обычно компенсируют.

Он обозначается латинской буквой Q.

ЗАБЫТО! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт), а в вольт-ампер-реактивной мощности (VAR).

Рассчитывается по формуле:

Где U и I — среднеквадратичное значение напряжения и тока в цепи соответственно, sinφ — синус фазового угла между напряжением и током.

ВАЖНО: Это значение при расчете может быть как положительным, так и отрицательным — в зависимости от сдвига фаз.

Определение активной, реактивной и кажущейся мощности Пример расчета

Все расчеты основаны на приведенных выше формулах и дельте мощности. Давайте рассмотрим задачу, которая часто встречается на практике.

Обычно приборы маркируются номинальной активной мощностью и значением cosφ. Имея эту информацию, легко рассчитать реактивную и общую составляющие.

Для этого необходимо разделить активную мощность на cos ϕ и получить произведение тока и напряжения. Это и будет кажущаяся мощность.

Исходя из треугольника мощности, реактивная мощность равна квадрату разницы между квадратами полной и активной мощности.

Как измеряют cosφ на практике

Значение cos ϕ обычно указывается на этикетках оборудования, но если необходимо измерить его на практике, можно использовать специальный прибор, называемый спектрометром. Цифровой вольтметр также может легко выполнить эту задачу.

Читайте также: Что такое ШИМ — широтно-импульсная модуляция?

Если результирующий cosφ достаточно мал, его можно практически компенсировать. В основном это делается путем интеграции дополнительных устройств в схему.

1. Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
2. Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.

Мощность — это один из самых важных показателей электрооборудования, поэтому знать, что это такое и как ее рассчитать, полезно не только для студентов и людей, специализирующихся на инженерном деле, но и для всех нас.

Как перевести амперы в ватты и наоборот?

Как перевести амперы в киловатты?

Как рассчитать падение напряжения на длине кабеля в электрических сетях?

Что такое коэффициент трансформации трансформатора?

Что такое диэлектрическая постоянная?

Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы, как рассчитать, таблица

Треугольник мощностей

Формула для расчета кажущейся мощности, активной мощности и реактивной мощности может четко описать взаимосвязь между этими тремя аспектами. Однако более четкое выражение их взаимодействия можно увидеть на плоскости в виде силового треугольника. Поскольку все они тригонометрически связаны. Угол, образующийся между полной мощностью и активной мощностью, называется фазовым углом и хорошо виден на рисунке.

См. также: Подключение лампы через выключатель: схемы и инструкции.

Формулы и единицы измерения

Единица измерения реактивной мощности такая же, как и для кажущейся мощности — вольт-ампер, VAR — в то время как для активной мощности используется единица ватт.

Активная и реактивная мощности вместе называются кажущейся мощностью. Он рассчитывается по следующей простой формуле:

√ (активная мощность2 + реактивная мощность2).

То есть, необходимо найти квадратный корень из суммы квадрата активной мощности и квадрата реактивной мощности.

Как найти реактивную мощность:

√ (полная мощность2 — активная мощность2).

То есть, квадратный корень из квадрата активной мощности, деленный на квадрат кажущейся мощности. Для расчета активной мощности применяется соответствующая формула:

√ (валовая мощность2 — активная мощность2)

Квадрат квадрата реактивной мощности, вычтенный из квадрата кажущейся мощности.

Для точных расчетов в некоторых случаях могут потребоваться другие формулы. Для однофазных цепей можно использовать отдельную формулу:

Однако в трехфазных цепях уже действует следующее:

P = √3 VL IL cos θ

Это важно: в любом случае обращайте внимание на единицы измерения. Киловатты должны быть переведены в ватты перед расчетом формул. Киловольтбары соответственно преобразуются в вольтабары.

Как найти активную, реактивную и полную мощность

Коэффициент реактивной мощности позволяет оптимизировать работу и предотвратить нагрев устройства. Специалисты обычно используют больше параметров в своих расчетах, чтобы компенсировать негативные аспекты реактивной мощности. Но для обычных физических задач приведенная выше формула вполне применима.

Полная мощность, реальная мощность и реактивная мощность для чайников могут быть представлены различными формулами. Важно лишь запомнить законные единицы измерения, текущие обозначения и треугольник силы, чтобы иметь возможность справиться с расчетами.

Баланс мощностей цепи переменного тока│Активная, реактивная и полная мощности