Тангенс фи в электроэнергетике: что это такое, как считается, формулы

Тангенс фи в электротехнике это

А косинус фи является коэффициентом мощности. При емкостной нагрузке ток будет опережать напряжение, а при индуктивной — отставать. Если в цепь поставить идеальную индуктивность, то угол между током I и напряжением U будет составлять 90 электрических градусов. В приведенном примере понятие коэффициента мощности возникает из-за индуктивной нагрузки.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Компенсация реактивной мощности. Tg фи в электротехнике
• 3. 2 Выбор числа и мощности трансформаторов цтп с учетом компенсации реактивной мощности
• Увеличение косинуса фи
• Косинус фи, тангенс фи
• Коэффициент мощности косинус фи — наглядное объяснение простыми словами.
• Форум / Электрика / Тангенс Фи
• Коэффициент мощности
• Коэффициент мощности
• Реактивная мощность и cos фи

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 43 Коэффициент мощности

Компенсация реактивной мощности. Tg фи в электротехнике

А косинус фи является коэффициентом мощности. При емкостной нагрузке ток будет опережать напряжение, а при индуктивной — отставать. Если в цепь поставить идеальную индуктивность, то угол между током I и напряжением U будет составлять 90 электрических градусов. В приведенном примере понятие коэффициента мощности возникает из-за индуктивной нагрузки. На практике чисто индуктивная нагрузка невозможна, обязательно присутствует какое-то активное сопротивление, то есть нужно рассматривать смешанную нагрузку.

Коэффициент мощности — это отношение активной мощности P к полной S , и формула принимает вид:. Рассмотрим пример, допустим, нам необходимо передать активную мощность Вт, то есть при активной нагрузке действующее значение напряжения будет равно В, а ток — 1,5А. Для осуществления передачи той же мощности, но при косинус фи 0,8 смешанной нагрузке ток в цепи возрастет , а если протекает больший ток, то будет нагрев, и, возможно, необходимо сделать выбор провода с большим сечением. Ваше имя: Комментарий:.

Коэффициент мощности — косинус фи. Электрическая сеть может содержать чисто активную, чисто реактивную и смешанную нагрузку. Профффесор Так ведь это при индуктивной нагрузке!!! Читайте толстые книги, изданные при тов. За такие ошибки тогда расстреливали, так как такие ошибки портили нацию. Иван Это утверждение будет верным, если принять направление электрического тока по часовой стрелке. Что является ошибкой. Надеюсь меня не одного расстреляют. Миру мир. Александр31 Учим электротехнику Век учись,век живи.

А значит при емкостной нагрузки вектор тока А-фазы будет опережать,векто р напряжения фазы А на угол Хс так называемая перекомпенсация.

Индуктивный характер на оборот. Вадим Андрей Дмитрий38 Пользователь под ником Александр31 мало того, что этого не знает, так ещё и писать по-русски грамотно не умеет — «наоборот» пишется слитно!! Аркадий Мы подключили индуктивность к батарейке. Вроде так? Руслан В индуктивности напряжение направим вертикально, а ток горизонтально вправо, двигаемся против часовой стрелки и видим, что напряжение опережает ток. Артём Ктв Виктор Иванович К.

Векторы трехфазной системы вращаются против часовой стрелки. Напоминаю, функция cos — четная, поэтому значение -cosФи углов меньше минус 90 градусов величина положительная. Павел Я уже человек в годах, но мне понадобилось это узнать, и я узнал! Спасибо ребята за просвещение! Мади Возможно узнать если да то как? Engineer При наличии емкостной или индуктивной составляющей, ток будет увеличиваться. Как же тогда ток будет больше? Уася AlexSnow Кто объясним глупому созданию?

Hellsya Guest Активную буквой P. Григорий Поэтому ток и напряжение это измерение самого тока и оно никуда не может ни отставать ни обгонять. Так как если нет напряжения нет тока то есть напряжение ноль ток ноль. Ноль не может отставать. То есть извините конечно но это просто дичь. Серик Толя Нужно выбрать ответ: 0,8; 0,6; 0,5; 0,4. Я выбрал 0,5. Алекс Обновить список комментариев.

Электрические машины Низковольтная аппаратура Комплектующие Общие сведения. Онлайн калькуляторы Контура заземления Комплексных чисел Автоматических выключателей Делителя напряжения Теплового баланса шкафа Объемного потока вентилятора Выбора солнечных панелей. Правила сайта Контакты. Онлайн калькуляторы. Контура заземления. Комплексных чисел. Автоматических выключателей.

Делителя напряжения. Теплового баланса шкафа. Выбора солнечных панелей.

3.2 Выбор числа и мощности трансформаторов цтп с учетом компенсации реактивной мощности

СерегаХ Ну да — но так уже писали. Сейчас видимо немного поразернутей просят. Приведенные примеры хороши для трехфазных нагрузок и по моим рекомендациям числовые значения совпадают полностью. Для однофазных нагрузок дело обстоит несколько иначе. Нагрузки без учета коэффициентов спроса. Во втором варианте пропустил деление на В ячейках все нормально.

Коэффицие́нт мо́щности — безразмерная физическая величина, характеризующая отличать понятие «коэффициент мощности» от понятия «косинус фи», На практике это означает, что при работе на нагрузку с реактивной . Источники питания · Силовая электроника · Мощность · Электротехника.

Увеличение косинуса фи

В электродвигателе, а также в трансформаторе для работы необходимо создать магнитное поле. Это поле в цепях переменного тока меняется по синусоиде, причем энергия, с ним связанная, в течение половины периода течет от генератора к токоприемнику, а в следующий полупериод возвращается обратно в генератор. Такая энергия называется реактивной. Протекание ее проявляется в виде добавочного тока, отстающего от напряжения, как показано на рис. Этот ток, протекая от генератора к приемнику и обратно, не производит полезной работы, а только вызывает дополнительное нагревание проводов, то есть дополнительные потери активной энергии. Подробнее про реактивную мощность читайте здесь: Мощность и потери энергии в цепи переменного тока. Активный и реактивный токи, протекающие в проводе, складываются в один общий ток, который замеряется амперметром.

Косинус фи, тангенс фи

Технически необходимая степень КРМ в каждой точке сети определяется параметрами линий, соединяющих эту точку с источниками питания. Эти параметры индивидуальны для каждой точки и, следовательно, для каждого потребителя. Однако тарифы на электроэнергию не устанавливаются индивидуально для каждого потребителя, а дифференцируются только по четырем уровням напряжения питания: кВ и выше, 35 кВ, кВ и 0,4 кВ. Дифференциация условий потребления генерации реактивной мощности для потребителей, присоединенных к сетям кВ и ниже , в новом документе также осуществлена по четырем группам напряжений сетей, что представляется правильным.

Регистрация Вход. Ответы Mail.

Коэффициент мощности косинус фи — наглядное объяснение простыми словами.

В целях уменьшения потерь активной мощности и электроэнергии в трансформаторах реактивная нагрузка на напряжения до В, создаваемая асинхронными двигателями, компенсируется с помощью статических конденсаторов на стороне низкого напряжения. Учитывая компенсацию реактивной мощности на напряжение до В, производится окончательный выбор мощности трансформаторов цеховых ТП. Ниже приводится пример расчета для ТП. Необходимая мощность компенсирующих устройств со стороны низшего напряжения определяется по формуле. Тогда реактивная мощность, передаваемая из сети по стороне низшего напряжения трансформатора Q с , квар, составит.

Форум / Электрика / Тангенс Фи

Передача электрической энергии неизбежно сопровождается потерями. Часть мощности рассеивается при прохождении тока по линии электропередач, проводам и кабелям: любой провод имеет ненулевое активное сопротивление. Часть электрической мощности, пришедшая к потребителю, используется для совершения полезной работы и тепловое рассеяние на нагрузке у потребителя. Но не вся дошедшая до потребителя мощность к нему попадает. В чем причина, и куда девается остальная электроэнергия? Причина нерационального использования электроэнергии — характер сопротивления нагрузки. Электрические цепи характеризуются сопротивлением переменному току, и это сопротивление имеет активную и реактивную составляющую. На активном сопротивлении электрическая мощность рассеивается, реактивное сопротивление не рассеивает мощность, но создает фазовый сдвиг между переменным напряжением и током.

Электротехника / Как найти общий cos разных потребителей (Прочитано раз) Средне взвешенный косинус это полнейшая муть. т.к. тангенс фи можно получить из косинуса фи, то я нахожу средний.

Коэффициент мощности

Таким образом, используя диаграмму рис. Персональные инструменты Создать учётную запись Представиться системе. Просмотры Статья Обсуждение Просмотр История. На других языках.

Коэффициент мощности

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Косинус фи

Основной Распродажа — Sale! Акция — Супер цена! Популярные товары:. Сервисное обслуживание продукции ATEN. Для клиентов.

Рассмотрим такие понятия, как: реактивная мощность , коэффициент мощности cos фи , низкое значение Cos FI и способы его повышения.

Реактивная мощность и cos фи

Карта — кто знает какой тангенс фи для оргтехники в общем? В декабре молодогвардейцы провели мониторинг качества работы Wi-Fi в городском транспорте страны — наземном, подземном и даже водном. В работе есть: таблицы более 10 шт. Вычтите из этой Q мощность Вашей КУ и посчитайте какой угол будет. А также что такое активная и реактивная мощность.

Вес кабелей определяем по формуле 2. Капитальные затраты на кабельные линии, выключатели и трансформаторы цеховых ТП вычисляются аналогично приведенной методике в разделе 2. Расчеты по определению капитальных затрат на систему внутризаводского электроснабжения приведены в таблице 3. Капитальные затраты на строительную часть кабельных линий, то есть на траншеи, определяются в зависимости от длины линии и стоимости одного километра траншеи с учетом количества кабелей в ней по формуле.

Коэффициент Мощности Цепи Переменного Тока Таблица © Уловки производителей

В реальной жизни нагрузка, как правило, имеет индуктивный характер (ток отстает от напряжения), и является активно-реактивной. Поэтому всегда, когда говорят о сдвиге фаз и о косинусе, имеют ввиду индуктивную нагрузку.

Коэффициент мощности светодиодных светильников: сравнение с лампами накаливания, косинус фи

Положение точки присоединения потребителя к электрической сети	tgφ	cosɸ
Напряжением 110 кВ (154 кВ)	0.5	0.9
Напряжением 35 кВ (60 кВ)	0.4	0.93
Напряжением 6-20 кВ	0.4	0.93
Напряжением 0,4 кВ	0.35	0.94

Рассмотрев треугольник сопротивлений, можно понять смысл термина «тангенс фи». Это отношение между реактивной и активной составляющими нагрузки. Тангенс угла потерь также используется в электроэнергетике, но более привычным является показатель cos(φ).

Tg фи в электротехнике – КОЭФФИЦИЕНТ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ТАНГЕНС ФИ — Коэффициент мощности (cos φ, косинус фи ), Полная (кажущаяся), активная и реактивная мощность электродвигателя — ESR Energy — Дизельные генераторы, электростанции, цены на дизель-генераторные установки

Мощность, Вт	Световой поток, лм
Накаливания	Светодиодные	Люминесцентные
25	3	6	255
40	5	11	430
60	9	15	720
75	11	19	955
100	14	18	1350
150	19	45	1850
200	27	70	2650

Как измерить косинус фи

При недозагрузке электродвигателя потребляемая им активная мощность уменьшается пропорционально нагрузке. В то же время реактивная мощность изменяется меньше. Поэтому чем меньше нагрузка двигателя, тем с меньшим коэффициентом мощности он работает. В разделе Техника на вопрос для чего нужен тангенс фи в электроэнергетики.

В тренде:

Эффективность энергопотребления зависит от соотношения между активной и реактивной составляющими полного сопротивления нагрузки. Расчет трансформаторов остальных цеховых ТП с учетом компенсации реактивной мощности на стороне низшего напряжения трансформаторов проводится аналогично, а результаты выбора и расчета рекомендуется привести в таблице 3.2.

Мнение эксперта

Знайка, самый умный эксперт в Цветочном городе

Если у вас есть вопросы, задавайте их мне!

Задать вопрос эксперту

Особенности компенсации реактивной мощности в сетях напряжением 6.3-10.5/0,4 кВ При tgф1 потребитель потребляет реактивную мощность индуктивный характер. Малый вес конденсаторов, отсутствие вращающихся частей, незначительные потери энергии в них, легкость обслуживания, безопасность и надежность в работе дают возможность широкого применения статических конденсаторов для повышения cos φ двигателей.

Это легко объяснить отличием технологией производства светодиодной и требованиям, предъявляемым к ним. Поэтому, чтобы сделать правильный выбор и приобрести прибор заявленным характеристикам, нужно найти проверенного поставщика, имеющего соответствующие .

Мощности в электродвигателе

Значение коэффициента мощности	Высокое	Хорошее	Удовлетворительное	Низкое	Неудовлетворительное
cos ⁡ φ	0,95…1	0,8…0,95	0,65…0,8	0,5…0,65	0…0,5
λ	95…100 %	80…95 %	65…80 %	50…65 %	0…50 %

Для чего нужно делать расчет освещенности?

Важным показателем также является световой поток. Он непосредственно зависит от мощности изделия. Для дома лучше всего подойдут показатели в 5-10 Вт. При желании замены эквивалент мощности светодиодных ламп можно найти в указанной выше таблице. Важно понимать, что на срок службы существенно влияет количество циклов включения отключения.

Компенсация реактивной мощности в сетях напряжением 6.3-10.5/0,4 кВ

Общая относительная погрешность рассмотренных методов равна сумме относительных погрешностей каждого прибора, поэтому точность косвенных методов невелика. Так, например, асинхронный двигатель в 400 кВт при 1000 оборотах в минуту имеет «косинус фи», равный при полной нагрузке 0,83. При ¾ нагрузки тот же двигатель имеет cos φ = 0,8. При ½ нагрузке cos φ = 0,7 и при ¼ нагрузки cos φ = 0,5.

Мнение эксперта

Знайка, самый умный эксперт в Цветочном городе

Если у вас есть вопросы, задавайте их мне!

Задать вопрос эксперту

Цветовая температура Исходя из экспертных оценок они могут быть установлены на уровнях. Вторым шагом будет расчёт нужного количества ламп и их мощности. Для этого необходимо разделить полученное в первых расчётах число на величину светового потока указанную на лампах в подобранных осветительных приборах

В статье:

• 1 Коэффициент мощности светодиодных светильников: сравнение с лампами накаливания, косинус фи
• 2 Tg фи в электротехнике – КОЭФФИЦИЕНТ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ТАНГЕНС ФИ — Коэффициент мощности (cos φ, косинус фи ), Полная (кажущаяся), активная и реактивная мощность электродвигателя — ESR Energy — Дизельные генераторы, электростанции, цены на дизель-генераторные установки
• 3 Как измерить косинус фи
• 4 Мощности в электродвигателе
• 5 Для чего нужно делать расчет освещенности?

Силовые трансформаторы — Тестирование коэффициента мощности/тангенса угла дельты

Обзор

Трансформаторы являются важным элементом оборудования, играющим жизненно важную роль в различных отраслях промышленности. Крайне важно, чтобы этот актив оставался в первоклассном исправном и надежном состоянии. Отраслевые эксперты, OEM-производители и IEEE C57.152 разработали строгие рекомендации, которые клиенты могут принять и гарантировать, что их критически важные для бизнеса активы (трансформатор) находятся в хорошем состоянии, не вызывая их ненужных простоев и больших финансовых потерь. В связи с этим в этой статье основное внимание уделяется электрическим тестам под названием «Коэффициент мощности» или «Tangent Delta TEST», который является одним из рекомендуемых и наиболее популярных диагностических тестов для силовых трансформаторов. Его также называют тестом емкости и коэффициента рассеяния.

Измерение общего коэффициента мощности используется для оценки целостности системы изоляции силового трансформатора. Эта изоляционная система в основном состоит из целлюлозной изоляции и изолирующей жидкости (например, минерального масла, природного эфира и силикона), которые могут быть повреждены по одной или нескольким из следующих причин:

• Естественное старение и износ
• Перегрев
• Попадание влаги
• Локализованные дефекты (такие как частичный разряд, пустоты, трещины, частичное или полное короткое замыкание)

Когда система изоляции силового трансформатора выходит из строя, изоляция становится механически и/или электрически слабее, что может привести к преждевременному выходу из строя. Этот тест помогает прогнозировать оставшийся срок службы трансформатора.

Почему это называется измерением коэффициента мощности?

Ну, это форма испытания переменным током, при котором подается напряжение и измеряется ток утечки или потери электрической изоляции. По сути, это испытание изоляции продвинутого уровня, которое используется для оценки целостности электрической изоляции. Коэффициент мощности представляет собой косинус угла φ, который также называется cos(φ), между выходным напряжением и измеренным током. Простая иллюстрация показана ниже:

Коэффициент мощности также иногда называют коэффициентом рассеяния, ИЛИ называемым тангенсом (δ), который рассчитывается через тангенс угла δ между измеренным током и идеальным током, который возник бы, если бы не было потерь. Математическое соотношение показано ниже:

Для идеальной изоляции фазы, т.е. в емкостной цепи, ток опережает напряжение на 90°, а мы знаем стоимость (90°)=0, следовательно, для идеальной изоляции КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ равен НУЛЮ. Но мы знаем, что никакая изоляция не идеальна, потому что всегда будет небольшой ток утечки, который будет протекать через изоляцию. Этот ток утечки в основном состоит из двух компонентов (1) ограничительного тока (2) емкостного тока, поэтому у нас никогда не будет нулевого коэффициента мощности. Однако со временем изоляция обмоток трансформатора ослабевает, что может быть отражено в результатах этого испытания.

Как проводится этот тест?

Перед выполнением этого испытания важно понимать различные уровни изоляции в трансформаторе. Для силового трансформатора с двумя обмотками есть три компонента изоляции, которые можно изолировать и проверить при проведении проверки общего коэффициента мощности, включая:

1. CH: Изоляция обмотки высокого напряжения относительно земли, включая высоковольтную изоляцию изоляция проходного изолятора
2. CL: Изоляция обмотки низкого напряжения относительно земли, включая изоляцию ввода низкого напряжения
3. CHL: изоляция между высоким и низким напряжением (межобмоточная), которая не включает изоляцию проходного изолятора

.

Ниже показано диэлектрическое представление двухобмоточного трансформатора:

Измерение коэффициента мощности чрезвычайно чувствительно к погодным условиям. Этот тест должен проводиться в благоприятных условиях. Во время дождя или снега этого испытания следует избегать. Только обученный персонал должен быть допущен к проведению этого испытания.

Этот анализ измерения общего коэффициента мощности может быть выполнен с использованием одной или нескольких из следующих стратегий:

• Сравнение по времени (тренд)
• Применение отраслевых ограничений и рекомендаций (IEEE C57.152)
• Сравнение аналогичных устройств

Тест коэффициента мощности обычно выполняется при напряжении 10 кВ или получаются значения, эквивалентные 10 кВ. Если испытательное значение превышает номинальное значение обмотки, испытание проводят на уровне или немного ниже номинального значения трансформатора. В стандарте IEEE C57.152 указано, что для заполненных минеральным маслом трансформаторов с номинальной мощностью более 500 кВА значение коэффициента мощности ниже 0,5 % (0,4 % для трансформаторов с номинальной мощностью более 230 кВ) обычно свидетельствует о здоровой изоляции. Значение коэффициента мощности в диапазоне от 0,5% до 1% обычно указывает на изношенную или изношенную изоляцию, которая может потребовать дальнейшего изучения и/или контроля.

Заключение

Специалист по техническому обслуживанию должен рассмотреть вопрос о включении этого теста в рекомендуемый тест контроля состояния силового трансформатора, и, в зависимости от текущего состояния трансформатора, может быть целесообразно проводить этот тест каждые 5 лет.

Основы измерения электрической мощности

Основные измерения электрической мощности

Понимание производства электроэнергии, потери мощности и различных типов измеряемой мощности может быть пугающим. Ниже приведен обзор основных измерений электрической и механической мощности.

Электрический ток, напряжение и сопротивление

Любое обсуждение электричества неизбежно приводит к электрическому току, напряжению и сопротивлению. Эти концепции показаны ниже на рисунке 1. Электрический ток представляет собой поток самого электричества и измеряется в единицах, называемых амперами (А). Напряжение — это сила, которая заставляет электричество течь, и измеряется в единицах, называемых вольтами (V или U). Сопротивление выражает сложность, с которой протекает электричество, и измеряется в единицах, называемых омами (Ом).

На рисунке ниже эти отношения показаны в виде электрических цепей. В электрической цепи электрический ток проходит через различные типы нагрузки, включая сопротивление, индуктивность и емкость, от положительной полярности источников питания, таких как батареи, а затем возвращается к отрицательной полярности источника питания. Нагрузка — это термин, обычно используемый для обозначения чего-то, что получает электричество от источника питания и работает (обеспечивает свет, в случае лампочки).

Рисунок 1 – Основные компоненты электрической цепи

Мощность

Электрическая энергия может быть преобразована в другие формы энергии и использована. Например, его можно преобразовать в тепло в электронагревателе, в крутящий момент в двигателе или в свет в люминесцентной или ртутной лампе. В подобных примерах работа, совершаемая электричеством за определенный период времени (или затрачиваемая электрическая энергия), называется электрической мощностью. Единицей электрической мощности является ватт (Вт). 1 ватт эквивалентен работе в 1 джоуль, выполненной за 1 секунду.

В электрических системах напряжение — это сила, необходимая для перемещения электронов. Ток — это скорость потока заряда в секунду через материал, к которому приложено определенное напряжение. Взяв напряжение и умножив его на соответствующий ток, можно определить мощность.

Мощность постоянного тока (постоянного тока)

Постоянный ток или постоянный ток относится к системам питания, в которых используется одна полярность напряжения и тока, однако амплитуда может изменяться (циклически или случайным образом).

Рисунок 2. Базовая схема, показывающая напряжение и ток с источником постоянного напряжения электрический ток, напряжение и сопротивление. Закон Ома гласит, что электрический ток течет пропорционально напряжению. Ниже показана формула для выражения отношения между током (I) и напряжением (U).

По этой формуле ток (I) уменьшается с увеличением значения R и, наоборот, ток (I) увеличивается с уменьшением значения R. R здесь представляет собой сопротивление (или электрическое сопротивление). Другими словами, мы видим, что по мере увеличения или уменьшения сопротивления (R) ток течет с меньшей или большей легкостью. Эту формулу можно переписать, как показано ниже. Если известны два значения тока, напряжения и сопротивления, можно получить оставшееся значение.

Мощность постоянного тока (DC) P (Вт) определяется путем умножения приложенного напряжения (U) на ток I (А), как показано выше. В приведенном ниже примере количество электроэнергии, определяемое предыдущим уравнением, извлекается из источника питания и потребляется сопротивлением R (в омах) каждую секунду. По закону Ома мы можем переписать формулу следующим образом:

Электрические цепи постоянного тока поддерживают постоянный ток и напряжение без циклических изменений. Таким образом, очень просто получить мощность постоянного тока (P) с результирующей формой волны, показанной ниже.

Электропитание переменного тока

Электропитание, обычно используемое в Японии, работает при напряжении 100 В переменного тока. Эти 100 В представляют собой напряжение, выраженное как среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение).

100 В от стенных розеток наблюдаются в виде чистых синусоидальных волн, как показано на рисунке ниже. Мы можем видеть, что полярность меняется циклами, и что напряжения постоянно колеблются. Формы сигналов напряжения переменного тока имеют чистые синусоидальные волны, такие как график на рис. 3, а также множество других волн, таких как искаженные волны, такие как обычные формы, такие как треугольная и прямоугольная волна. Чтобы установить размер этих волн переменного тока и напряжения, нам нужны значения, которые используют тот же стандарт. Поэтому используется среднеквадратичное значение (rms), которое было установлено на основе постоянного тока и напряжения.

Рисунок 3. Изменение полярности переменного напряжения в синусоидальных, треугольных и прямоугольных импульсах измеряется в Arms и Urms. В приведенном выше примере 100 В — это напряжение, выраженное как среднеквадратичное значение (среднеквадратичное значение).

Простое среднее значение синусоиды равно нулю, поэтому требуется другое уравнение. Вот почему используется среднеквадратичное значение (rms), которое было установлено на основе постоянного тока и напряжения. Он основан на количестве работы, выполняемой определенным количеством постоянного тока и напряжения, и выражает, используя те же значения, что и для постоянного тока и напряжения, величину переменного тока и напряжения, которые выполняют ту же работу.

Если теплотворная способность при подаче напряжения постоянного тока на резистор такая же, как теплотворная способность при подаче переменного тока другой формы волны, то среднеквадратичное значение напряжения переменного тока равно значению напряжения постоянного тока.

Например, теплотворная способность при подаче постоянного напряжения 100 В на резистор 10 Ом такая же, как теплотворная способность при подаче на тот же резистор переменного тока 100 В. Понятие среднеквадратичного значения то же самое для электрического тока.

Рис. 4. Равная теплотворная способность сигналов постоянного и переменного тока

 

Теплотворная способность относится к количеству выполненной работы, поэтому следующая формула рассчитывает мощность как теплотворную способность.

В качестве примера на следующей диаграмме показаны колебания мощности в зависимости от времени при подаче постоянного тока 1 A и переменного тока 1 ампер на резистор 10 Ом.

Рис. 5. Зависимость мощности от времени при постоянном и переменном токе

 

Поскольку при постоянном токе нет колебаний значения тока, значение мощности остается постоянным и составляет 10 Вт. Однако, поскольку значение тока постоянно колеблется при переменном токе, значение мощности колеблется со временем. То, что эти два типа мощности (теплотворная способность) равны, равнозначно утверждению, что средние значения Pdc и P1 – Pn равны. Это выражается в виде формулы ниже.

 

Здесь резистор (R) постоянный, поэтому им можно пренебречь. Следующее выражает результирующую связь между постоянным током и переменным током.

Максимально уменьшая интервал между I1 и In в этой формуле, в конечном итоге Irms дает квадратный корень из площади части, заключенной в сигнале, деленный на время. Это выражается в виде формулы ниже.

Важно знать, что постоянный ток силой 1 А выполняет такую ​​же работу, как переменный среднеквадратичный ток силой 1 ампер. При постоянном и устойчивом постоянном токе вы можете получить значение мощности, просто умножив ток на напряжение.

Однако переменный ток не так прост, как постоянный, из-за разности фаз между током и напряжением. Ниже приведены три типа переменного тока. Как правило, мощность и потребляемая мощность относятся к активной мощности.

Мощность в системах переменного тока

Как и в случае с постоянным током, значение мощности (мгновенное значение мощности) в определенный момент времени для переменного тока можно получить путем умножения напряжения и тока для этого момента времени.

При переменном токе, поскольку и ток, и напряжение циклически колеблются, значения мощности также постоянно колеблются. Это показано на следующей диаграмме.

В качестве энергии в секунду мощность может быть получена из среднего значения мгновенной энергии, т. е. площади части, заключенной в форму волны, по времени. Формула выглядит следующим образом:

Например, если к резистору приложен ток 1 ампер и напряжение 100 ампер, как показано ниже, мощность становится равной 100 Вт при расчете по приведенной выше формуле.

 

При подаче тока и напряжения на резистор результирующие формы сигналов показаны на рис. 6 ниже.

Рис. 6. Отсутствие разности фаз при чисто резистивной нагрузке

 

Говорят, что ток и напряжение находятся «в фазе» по полярности и времени, когда кривые тока и напряжения проходят через нуль. Ток и напряжение всегда совпадают по фазе, когда нагрузка состоит только из сопротивления.

Когда в нагрузке помимо сопротивления есть катушка, возникает фазовый сдвиг между сигналами напряжения и тока. Это отставание называется разностью фаз и показано на рис. 7.9.0005

Рисунок 7. Разность фаз, характерная для индуктивной и емкостной нагрузки

 

Разность фаз обычно выражается как Φ (фи), а единицей измерения являются радианы, но часто указывается в градусах. В приведенном ниже примере точка A начинается с точки P и совершает один оборот по окружности O. Расстояние между точкой A и прямой линией, проходящей через центр O и точку P (красная линия) в качестве оси Y и ∠AOP (φ), так как ось X приводит к синусоидальной волне ниже.

Рис. 8. Синусоидальная волна с фазой

   

На рис. 9 показаны кривые тока и напряжения, сдвинутые по фазе на 60°. При рассмотрении положения на окружности напряжения (u) и тока (i) в соответствии с приведенным выше примером ∠uoi постоянна в каждый момент времени. Угол этого ∠uoi указывает размер разности фаз между напряжением (u) и током (i).

Рис. 9. Синусоиды напряжения и тока с разностью фаз

 

Три типа нагрузки цепи переменного тока показаны на рис. 10. Как показано ниже, разность фаз между током и напряжением возникает в зависимости от типа нагрузки.

Рис. 10. Фазное и векторное представление цепей переменного тока с резистивной, индуктивной или емкостной нагрузкой
 

С фазами ток может отставать по отношению к напряжению или опережать его. Ток отстает на 90⁰, когда нагрузка состоит только из индуктивности, и опережает на 90⁰, когда только емкость. Когда существуют все три типа, разность фаз колеблется в соответствии с соотношением размеров каждого компонента. Далее, давайте посмотрим на мощность, когда есть разность фаз между током и напряжением.

Мощность переменного тока с разницей фаз

При наличии разности фаз между током и напряжением происходит мгновенное изменение энергии, как показано на рисунке 11. полярность напряжения меняется в промежутках между ними, мгновенная мощность становится отрицательной. Мощность представляет собой среднее значение мгновенной энергии, поэтому мощность становится меньше, чем когда ток и напряжение совпадают по фазе (пунктирная линия).

Рисунок 11. Мгновенная энергия, когда напряжение и ток имеют разность фаз. Треугольник мощности, показанный на рис. 12, помогает проиллюстрировать энергопотребление в индуктивной или емкостной цепи. Треугольник мощности представляет собой прямоугольный треугольник, показывающий соотношение четырех основных элементов: активной мощности, реактивной мощности, полной мощности и коэффициента мощности.

Рис. 12. Треугольник мощности показывает соотношение активной и реактивной мощности.

 

Активная мощность

Активная мощность (P) — это реальная мощность, которую устройство потребляет и выполняет реальную работу в электрической цепи. Активная мощность рассчитывается ниже в ваттах (Вт).

Реактивная мощность

Реактивная мощность (Q) — это мощность, которая не потребляется устройством и передается туда и обратно между источником питания и нагрузкой. Иногда называемая безваттной мощностью, реактивная мощность забирает мощность из цепи из-за фазового сдвига, создаваемого емкостными и/или индуктивными компонентами. Этот фазовый сдвиг уменьшает количество активной мощности для выполнения работы и усложняет расчет мощности. Реактивная мощность рассчитывается ниже и выражается в реактивных вольт-амперах (ВАр). В цепи постоянного тока нет реактивной мощности.

Полная мощность

Полная мощность (S) представляет собой гипотенузу треугольника мощности, состоящего из вектора сложения активной мощности (P) и реактивной мощности (Q). Расчет полной мощности представляет собой произведение среднеквадратичного значения напряжения на среднеквадратичное значение тока в вольт-амперах (ВА).

Коэффициент мощности

При определении коэффициента мощности для синусоидальных волн коэффициент мощности равен косинусу угла между напряжением и током (Cos Φ). Он определяется как коэффициент мощности «смещения» и верен только для синусоидальных волн. Для всех других форм сигналов (не синусоидальных волн) коэффициент мощности определяется как мощность в ваттах, деленная на полную мощность в амперах напряжения. Это называется «истинным» коэффициентом мощности и может использоваться для всех форм сигналов, как синусоидальных, так и несинусоидальных, с использованием квалификатора λ (лямбда).

Коэффициент мощности (λ) увеличивается или уменьшается в зависимости от величины разности фаз (φ). Рисунок 13 иллюстрирует это явление. Рис. 13. Коэффициент мощности с различной разностью фаз разность фаз увеличивается; коэффициент мощности равен 0,5 (активная мощность составляет 1/2 полной мощности) при разности фаз 60⁰ и 0 при разнице фаз 90⁰. Коэффициент мощности 0 означает, что ток течет к нагрузке, но она не совершает никакой работы.

 

Векторное отображение переменного тока

Смещение по времени между напряжением и током называется разностью фаз, а Φ — фазовым углом. Смещение по времени в основном вызвано нагрузкой, на которую подается питание. В общем, разность фаз равна нулю, когда нагрузка является чисто резистивной. Ток отстает от напряжения, когда нагрузка индуктивная. Ток опережает напряжение, когда нагрузка емкостная.

Рис. 14. Смещение фаз между напряжением и током при чисто индуктивной или емкостной нагрузке

 

Векторное отображение используется для четкой передачи зависимости величины и фазы между напряжением и током. Положительный фазовый угол представлен углом против часовой стрелки относительно вертикальной оси.

Рис. 15. Векторная диаграмма отображает зависимость величины и фазы между напряжением и током

 

Системы питания переменного тока

Электропитание переменного тока может быть однофазным или многофазным. Однофазное электричество используется для питания обычных бытовых и офисных электроприборов, но для распределения электроэнергии и подачи электроэнергии непосредственно на оборудование большей мощности почти повсеместно используются трехфазные системы переменного тока.

Схемы однофазных соединений

Для однофазных цепей существуют две распространенные схемы подключения. Наиболее распространена однофазная двухпроводная схема. Другая — однофазная трехпроводная схема, обычно встречающаяся в бытовых приборах.

Однофазная 2-проводная система (1P2W)

Обеспечивает подачу однофазного переменного тока с использованием двух проводников. Самая простая система, она используется при подключении источников питания ко многим электрическим устройствам, таким как бытовая электроника. При подключении ваттметра к однофазной двухпроводной системе перед подключением необходимо учитывать несколько моментов.

Рисунок 16 – Различные схемы подключения однофазной двухпроводной системы

 

Влияние паразитной емкости

При измерении однофазного устройства влияние паразитной емкости на точность измерения можно свести к минимуму, подключив клемму токового входа прибора к стороне, ближайшей к потенциалу земли источника питания. Рисунок 17. Схема подключения для минимизации паразитной емкости Когда измеренный ток относительно мал, подключите клемму измерения тока между клеммой измерения напряжения и нагрузкой.

Рис. 18. Схема подключения при относительно большом измеряемом токе

 

Двухфазная трехпроводная система (1P3W)

Обеспечивает подачу однофазного переменного тока с использованием трех проводников. Однофазная трехпроводная система является наиболее распространенной системой распределения электроэнергии. Электричество, поставляемое большинству домохозяйств, подается с помощью этой системы. Следующее требует двух ваттметров для измерения двух напряжений (U1, U2) и двух токов (I1, I2).

Рисунок 19. Двухфазная трехпроводная система

 

Схемы подключения трехфазной сети

В отличие от однофазных систем, по проводникам трехфазного источника питания течет переменный ток одинаковой частоты. и амплитуда напряжения относительно общего эталона, но с разницей фаз в одну треть периода. Трехфазные системы имеют преимущества перед однофазными, которые делают их пригодными для передачи энергии и в таких приложениях, как асинхронные двигатели.

Характеристики трехфазных систем

• Ток и напряжение на каждой фазе имеют разность фаз 120° в сбалансированной системе.
• Линейное напряжение — это напряжение, измеренное между любыми двумя линиями в трехфазной цепи.
• Фазное напряжение — это напряжение, измеренное на нагрузке в фазе
• Линейный ток — это ток в любой одной линии между трехфазным источником и нагрузкой.
• Фазный ток – это ток через любой компонент, состоящий из трехфазного источника или нагрузки.
• При соединении треугольником линейное напряжение совпадает с фазным напряжением. Для синусоидальных волн линейный ток в √3 раза превышает фазный ток.
• При соединении звездой линейное напряжение в √3 раза превышает фазное напряжение, а токи одинаковы.
• Трехфазные источники питания могут передавать в три раза больше энергии, используя всего в 1,5 раза больше проводов, чем однофазные источники питания (т. е. три вместо двух). Таким образом, отношение емкости к материалу проводника удваивается.
• Трехфазные системы также могут создавать вращающееся магнитное поле с заданным направлением и постоянной величиной, что упрощает конструкцию электродвигателей.

До сих пор источник питания и нагрузка были соединены двумя проводниками. Это известно как однофазная двухпроводная система. При питании переменным током существует однофазное и трехфазное питание со следующими доступными системами электропитания. Трехфазное питание можно использовать в трехпроводной или четырехпроводной конфигурации в режиме звезды или треугольника.

На диаграммах на рис. 20 показаны источник и нагрузка в конфигурации «треугольник» или «звезда» (звезда).

Рисунок 20. Трехфазные конфигурации треугольник и звезда (WYE)

 

Теорема Блонделя

необходимы для наиболее точного измерения. Теорема утверждает, что мощность, подводимая к системе из N проводников, равна алгебраической сумме мощностей, измеренных N ваттметрами. Кроме того, если общая точка расположена на одном из проводников, то счетчик этого проводника может быть удален и требуется только N-1 счетчиков.

Трехфазное соединение звездой (3P4W)

Измерение относительно простое, если объектом измерения является трехфазная 4-проводная система. Как показано на схеме ниже, трехфазная четырехпроводная схема предполагает подключение ваттметров к каждой фазе на основе нейтрального проводника. Получите мощность для каждой фазы, измеряя напряжение (фазное напряжение) и ток (фазный ток) для каждой фазы с помощью разных ваттметров. В сумме это даст значение трехфазной мощности переменного тока. Для измерения трехфазной четырехпроводной мощности требуются три ваттметра.

Рис. 21. Трехфазное соединение звездой (3P4W)

 

Полная мощность, активная мощность и реактивная мощность для трехфазной мощности представляют собой сумму каждой фазы.

Трехфазный ваттметр Delta Two (3P3W)

Измерение в трехфазной 3-проводной системе немного сложнее, поскольку нейтральный проводник использовался в качестве основы для трехфазной 4-проводной системы. система отсутствует и фазное напряжение не может быть измерено. Измерение в трехфазной трехпроводной системе включает получение значения трехфазной мощности переменного тока с использованием метода, называемого методом двух ваттметров.

Применяя теорему Блонделя и используя метод двух ваттметров, мы можем получить значения трехфазной мощности переменного тока. Схема подключения для метода двух ваттметров и векторная карта приведены ниже.

 

Вывод теоремы Блонделя приведен ниже.

 

Вышеприведенный расчет показывает, что мы можем получить значения трехфазной мощности переменного тока из двухлинейных значений мощности и двухфазных значений тока. Поскольку этот метод требует контроля только двух токов и двух напряжений вместо трех, упрощается установка и конфигурация проводки. Он также может точно измерять мощность в сбалансированной или несбалансированной системе. Его гибкость и недорогая установка делают его подходящим для производственных испытаний, в которых требуется измерение только мощности или нескольких других параметров.

Другими словами, для измерения трехфазной мощности мощность может быть получена путем измерения мощности для каждой фазы и расчета суммы. Для метода двух ваттметров уравнение показано ниже.

Трехфазное соединение треугольником (3V3A)

Существует еще один метод измерения в трехфазной трехпроводной системе: трехфазное трехфазное измерение (3V3A). Как и метод двух ваттметров, этот метод измеряет ток фазы T и линейное напряжение между R и S. Ниже представлена ​​схема подключения.

Рис. 22. Трехфазное соединение треугольником (3V3A)

 

Поскольку трехфазный метод измерения трех токов (3V3A) измеряет ток фазы T, он позволяет увидеть баланс токов между фазами, что было невозможно при использовании метод двух ваттметров. Для инженерных и научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ лучше всего подходит трехфазный

трехпроводной с трехваттметровым методом, так как он дает дополнительную информацию, которую можно использовать для балансировки нагрузки и определения истинного коэффициента мощности. В этом методе используются все три напряжения и все три тока. Измеряются все три напряжения (от R до T, от S до T, от R до S).

Векторное отображение измерений трехфазного переменного тока

Мы будем использовать трехфазную систему Y «звезда», чтобы проиллюстрировать концепцию трехфазного векторного отображения. В звездной системе напряжения и токи каждой фазы смещены на 120°. Нейтральная точка Y-системы находится в центре, где теоретически сумма всех напряжений и токов равна нулю.

При проведении измерений в звездной системе, где присутствует физический нейтральный провод; напряжения будут измеряться относительно этой нейтральной точки, это называется «фазным напряжением». При проведении измерений в звездной системе, где отсутствует физический нейтральный провод; напряжения будут измеряться относительно друг друга, это называется «линейное напряжение» или «соединение треугольником». Схема соединения треугольником образует равносторонний треугольник с интервалом между напряжениями 60 градусов, в отличие от соединения звезды, где напряжение изменяется на 120 градусов. Величина линейного напряжения измеряется выше, чем фазное напряжение в √3 раза. Токи в звездной системе всегда измеряются последовательно относительно нейтральной точки, при этом угловое измерение относительно векторов напряжения обозначается Φ. Рисунок 23 иллюстрирует взаимосвязь между измерением напряжения по схеме треугольника и по схеме звезда с помощью векторной диаграммы.

Рисунок 23 – Векторная диаграмма трехфазных дельта- и звездных измерений.

 

Измерение трехфазного коэффициента мощности

Общий коэффициент мощности для трехфазной цепи определяется путем суммирования общей мощности в ваттах, деленной на общее значение ВА.

При использовании метода двух ваттметров сумма общей мощности (W1 + W2) делится на количество ВА. Однако, если нагрузка несбалансированная (фазные токи разные), это может привести к ошибке при расчете коэффициента мощности, поскольку при расчете используются только два измерения ВА. Два VA усредняются, потому что предполагается, что они равны; однако, если это не так, получается ошибочный результат. Поэтому лучше всего использовать метод трех ваттметров для несбалансированных нагрузок, поскольку он обеспечит правильный расчет коэффициента мощности как для сбалансированных, так и для несбалансированных нагрузок.

При использовании метода трех ваттметров все три измерения ВА используются при расчете приведенного выше коэффициента мощности.

Гармоники

Гармоники относятся ко всем синусоидальным волнам, частота которых является целым кратным основной волны (обычно синусоидальный сигнал линии электропередачи 50 Гц или 60 Гц или от 0 до 2 кГц для вращающихся машин). Гармоники — это искажение формы волны нормального электрического тока, обычно передаваемое нелинейными нагрузками. В отличие от линейных нагрузок, где потребляемый ток пропорционален входному напряжению и соответствует форме волны, нелинейные нагрузки, такие как двигатели с регулируемой скоростью, потребляют ток короткими прерывистыми импульсами. Когда основная волна и последующие гармонические компоненты объединяются, формы сигналов искажаются, и возникает интерференция.

Рис. 24. Искаженные формы сигналов состоят из нескольких гармонических составляющих

 

Гармоники необходимо контролировать, поскольку они могут вызывать ненормальный шум, вибрацию, нагрев или неправильную работу устройств и сокращать срок их службы. Для контроля гармоник существуют национальные и международные стандарты, такие как IEC61000-3. Поэтому инженерам необходимо обнаруживать гармоники и оценивать их влияние на компоненты, системы и подсистемы в приложении. Размер и разность фаз следует измерять не только для основной частоты, но и для каждой более высокочастотной составляющей. Высокоточные анализаторы мощности могут измерять гармоники выше 500-го порядка.

Для вращающихся машин основные амплитуды являются единственными компонентами, которые эффективно способствуют вращению оси. Все остальные гармонические компоненты приводят к потерям в виде тепла и вибрации.

Измерение гармоник

Используя режим измерения гармоник, можно измерить размер и разность фаз для каждой основной частоты, а также гармоники для каждой степени, включенной в ток, напряжение и мощность. В случае основной частоты (первичной составляющей) 50 Гц, например, третья составляющая составляет 150 Гц, пятая составляющая — 250 Гц и т. д., и возможно измерение до 500-й составляющей на частоте 2,5 кГц.

Рис. 25. Суммирование компонентов нечетных гармоник в искаженном сигнале соотношение содержания и фазы в списке.

Рис. 26. Гистограмма, показывающая энергию гармоник в зависимости от порядка. Эти измерения включают сложные уравнения, поэтому большинство компаний используют анализаторы мощности для автоматического получения результатов.

Тангенс фи в электроэнергетике: что это такое, как считается, формулы