Понятия за активна мощност и мерни единици

Активната мощност е част от общата мощност, консумирана от източника. Това, което дойде в магазина, беше погълнато от товара. Пишат, че електрическата енергия трябва да се трансформира в други видове, това не е основното. Реактивната енергия се отразява обратно към източника. Друго - темата на днешния разговор.

Основни понятия

Когато учителят говори за закона на Ом в урок по физика, той работи с активните компоненти на тока и напрежението. Така че тяхното фазово отместване е нула. И захранването излиза активно. Изчислява се като произведение на ток и напрежение. В урок по физика мощността се превръща в топлина върху абстрактно съпротивление. В живота обикновено това е отрицателният ефект от загубата на енергия върху проводниците. Полезни са:

Преобразуване на тока в движение на ротора на двигателя.
Отопление на помещения.
Осветление (осветление).
Запалване на горелката на печката.
Формиране на стандартни напрежения на изхода на захранващия блок.

Много примери. Например, трансформатор на подстанция се счита за товар за водноелектрическа централа. Топлината и звукът се губят по електропроводите, част от мощността се отразява. Последният се нарича реактивен, той описва реакцията на верига, съдържаща индуктивност (в случай на трансформатор) или капацитет на външно влияние. За известно време силата се натрупва от елементите, след което се връща обратно в обратната посока. Възниква въпросът - защо се използват такива "вредни" реактивни елементи.

Реактивните елементи преобразуват видове енергия, което често се изисква. Например, трансформатор се използва за галванично изолиране на вериги с различни напрежения. Без индуктори не е възможно да се сглоби. По същия начин са необходими кондензатори за филтриране.
Използването на реактивни елементи не винаги е вредно. Смята се за добро възпитаниеако предприятието консумира мощността, отразена от собственото си оборудване. За превишаване на лимита над допустимото ниво на реактивна мощност е възможна глоба за претоварване на електропроводи и трансформатори на подстанции. За да се избегне това, индуктивното съпротивление на двигателите се изравнява от капацитета на кондензаторните блокове. Формира се осцилаторна верига, реактивната мощност циркулира изключително през веригите на предприятието, причинявайки значителни щети, в по-голямата си част, отлагайки топлина върху окабеляването.

Всичко написано по-горе дава концепцията в най-проста форма за процесите, протичащи в мрежата. Учениците не могат да обяснят разглежданите понятия. Да кажем процеса на зареждане на кондензатор. Напрежението върху него изостава от тока. Реактивна мощност ли е? Ако кондензаторът се изключи след зареждане, централата няма да бъде глобена. Но мощността все още е реактивна - токът и напрежението имат различна фаза:

P = IU cosφ, където φ е фазовият ъгъл между напрежението и тока.

Какво е фазов ъгъл

Никола Тесла е виждал света като етер, изпълнен с вибрации с различни честоти. Материята се образува от хармоници. Тесла пророкува например:

Появата на интернет.
Централни новини по радиото и телевизията.
Покриване на планетата с енергийни мрежи.

Днес светът около нас изглежда прост. Тесла предвижда света сто години по-късно. Едно колебание във физиката и радиотехниката е удобно представено като вектор (насочен сегмент), въртящ се около началото със скорост, равна на собствената му честота. Кръговата честота се намира като ω = 2 pi f. Параметърът се използва в редица формули.

Когато източникът на ток генерира мощност, токът и напрежението се въртят в синхрон с нулево фазово изместване. Разбира се, реалността е много различна от идеала, нокакво се случва е ясно. За напрежението на вторичната намотка на трансформатора изразът е написан:

E2 = I2R2 + U2 + I2 2 Pi L, където:

I2 - ток на вторичната намотка, малко зад напрежението, но не с 90 градуса;
U2 - изходно напрежение на намотката, заедно с I2 се доставя на предприятия и други потребители;
I2R2 - загуба на топлина върху омичното съпротивление на вторичната намотка (намира се съгласно закона на Ом);
I2 2 Pi L - реактивният компонент на напрежението, както се вижда от фигурата, се отлага перпендикулярно на тока, причинявайки фазово изместване.

И така, индуктивното съпротивление води до факта, че нискокачествената енергия се доставя на потребителите. За да коригират ситуацията, те поставиха блокове от кондензатори в подстанцията. Тогава реактивните съпротивления ще се балансират взаимно и реактивната мощност ще циркулира само през територията на подстанцията. Това е лошо, но такъв е принципът на електромагнитната индукция. Доставчикът ще доставя нетната активна мощност на потребителите без фазови измествания.

Както бе споменато по-горе, предприятията ще консумират част от енергията, но влиянието на паразитните ефекти е неизбежно. Време е да си припомним определението, дадено в началото. Някои източници твърдят, че активната мощност се преобразува в други форми на енергия. Когато компенсаторната инсталация придобие реактивна мощност, тогава я отдава на индуктивност не до безкрайност. Реактивната мощност се разсейва постепенно като топлина върху кабелите. Не е правилно да се говори за някакви трансформации. Да обобщим:

В индустрията реактивната мощност се отнася до енергията, върната през електрическата верига. Ефектът от началото до края днес е негативен.
Във физиката реактивната мощност се появява веднага, когато настъпи фазово изместване. Не винагипаразитен ефект.

Двете определения са тясно свързани, неразривно присъстващи в литературата. Остава да добавим, че не винаги е необходимо да се инсталират компенсаторни инсталации в подстанции. Съпротивлението на електропроводите има подчертан капацитивен нюанс. Отрицателният ефект се балансира от умел дизайн. Понякога има нужда от инсталиране на реактори, за да се избегнат редица отрицателни точки.

Активна мощност на трифазен ток

Активната мощност на трифазна мрежа е равна на сумата от всяка от фазите. Стойността се изразява в линейни величини. При симетрична консумация токът през неутралата не се наблюдава, мощността се изразява чрез съотношенията, показани на екрана. Формулите са лесни за разбиране. В симетрична система фазовите токове са равни, както и напреженията, директно се сумират. Има коефициент 3.

От своя страна, линейното напрежение, когато е включено от триъгълник, което в обичайния случай е 380 V, е повече от фазовото напрежение в основата на три пъти. Няма разлики за токовете, те са равни на фазовите токове. Веригата звезда определя равенството на линейното напрежение с фазовото напрежение, когато токовете са по-големи от фазовите. Следователно в последната формула коефициентът е равен на корен от три.

Познавачите ще забележат, че веригата звезда работи при по-ниски напрежения, следователно консумацията на ток ще намалее. Но тук говорим за извеждане на съотношения за същата мощност. При тези условия, ако напрежението намалее, токът се увеличава. За да се изчисли реактивната мощност, представеният израз трябва да се умножи по синуса на ъгъла, а не по косинуса. Общата мощност е равна на хипотенузата на триъгълника, ограничена от посочените стойности. Изчислява се чрез просто умножаване на напрежението и тока по корен от три без участието на ъгъла.

Единици

Изложеното показва пряко, че активмощността в реалните системи е неделима от реактивната мощност. Съответно има много приложения на описаната функция. Първата стъпка е да въведете отделни стойности за показване на двата индикатора:

Активната мощност се измерва във ватове. Така се учи в часовете по физика. Мощността се показва, като правило, от измервателен уред, монтиран в електрическото табло в стълбищната клетка.
Привидната мощност се изразява във волт-ампери. Това е геометричната сума на активните и реактивните компоненти. Пълният капацитет показва за какво плаща бизнесът. Отразената енергия не е полезна, а само икономически загуби.
Реактивната мощност се изразява във вар. Понякога буквите се пишат с главни букви, оказва се: kVAR, VAR и т.н. Реактивната мощност се измерва от корпоративни измервателни уреди за различни цели: функции за фактуриране на доставчика, създаване на система за компенсиране на индуктивно съпротивление на оборудването с кондензаторни единици.

От формулите, дадени по-горе, заключаваме, че косинусът на ъгъла на фазово изместване на напрежението и тока е числено равен на съотношението на активната мощност към общата, а синусът е реактивна към общата.

Измерване на мощността

Всеки тип мощност има собствен измервателен уред. Добавяме, че физическият принцип е същият, но дизайнът на устройството е различен. Например, аналоговите модели работят на принцип, открит през зимата на 1819-1820 г. Ханс Ерстед. По-точно влиянието на проводник върху стрелката на компаса е било забелязано и преди, но не е привлякло толкова внимание, колкото се е случило през есента на 1820 г. Когато научният свят видя, че електричеството и магнетизмът са свързани.

Съвременните устройства работят по различен начин. В бъдеще измервателният уред ще бъде опростен до един процесор, който извършва дискретни трансформации на Фурие и изчислява необходимитеколичества. Ясно е, че е важно да се намери фазовото изместване и тока, напрежението е предварително дадено. Създателите на измервателните уреди знаят, че според GOST напрежението може да се движи с 10% в двете посоки. Следователно напрежението не може да се счита за дадено a priori, стойността също се измерва.

След това остава само да се умножи по дадените по-горе формули. В аналоговите устройства коефициентите се задават от предавателните числа на механизмите, броя на оборотите и т.н. В цифровите устройства е лесно, има много алгоритми за изчисляване. Използваните формули се появяват много по-рано от създаването на първия компютър. И светът чакаше изчислителна мощност, съответстваща на приложението.

Аналоговият ватметър включва основни части:

Бобина с фиксирано напрежение. За Ерстед би прозвучало странно, всяка намотка създава магнитен поток с помощта на ток. Нищо общо с напрежението. За измервателните вериги коефициентите се изчисляват внимателно, успоредно на участъка на веригата (структурно включен във ватметъра) се поставя съпротивление с високо съпротивление, което ограничава тока. Не напрежение! Малък ток контролира магнитния поток. Отклонението на стрелката е пропорционално на напрежението. Този принцип на измерване е оправдан от закона на Ом за секцията на веригата.
Бобината с постоянен ток е свързана директно към веригата. Следователно съпротивлението се очаква да бъде минимално. При високи напрежения сигналът се приема от инструментален трансформатор. Неговият коефициент на пренос се изчислява не по напрежение, както се случва, а по ток. Познавайки коефициента на пропорционалност, е лесно да се намери желаната стойност. Следователно ватметърът се настройва към използвания трансформатор или предварително се дава една единствена стойност. Тогава не се изисква настройка, но трябва да изберете трансформатора, чийто коефициент на предаване отговаря на изискванията.

Движеща се рамка със стрелка показва резултата върху циферблата. Фиксираните бобини са разположени в перпендикулярни равнини. Рамката е изработена от метална сплав или е взет индуктор. Дизайнът е изчислен така, че отклонението на стрелката да придобие желания коефициент на пропорционалност и да показва или синуса на фазовия ъгъл (за реактивна мощност), или косинуса (за активна мощност).