Содержание
7. Мощность в цепи с индуктивностью
Мгновенная мощность
т.к.
,
то
.
Из формулы видно,
что мощность на индуктивности колеблется
с удвоенной частотой и принимает как
положительные, так и отрицательные
значения (см. временную диаграмму для
мощности).
Активная мощность
За период изменения
тока в цепи поступление и возврат энергии
в индуктивности равны друг другу. Энергия
поступает от источника и временно
запасается в магнитном поле индуктивности,
а затем возвращается источнику при
исчезновении магнитного поля. Т.о,
происходит колебание энергии между
источником и индуктивностью. В среднем
катушка не потребляет энергии и
следовательно, активная мощность равна
нулю: Р
= 0.
Такой режим работы
электрической цепи является вредным,
поскольку существуют встречные потоки
энергии, бесполезно загружаются провода,
и в результате снижается пропускная
способность линии.
Реактивная мощность
Для количественной
характеристики интенсивности обмена
энергией между источником и катушкой
служит реактивная мощность
,
Реактивная мощность
обозначается [Q].
Единицей реактивной мощности является
вольт-ампер реактивный (Вар).
8. Электрическая цепь с емкостью
Конденсатор –
элемент цепи, обладающий значительной
емкостью.
Конструктивно
конденсатор представляет собой две
пластины с большой поверхностью;
выполнены они из проводящего материала
и разделены слоем диэлектрика.
Конденсатор
характеризуется емкостью С. Емкость
определяет величину заряда, который
накапливается на пластинах при разности
потенциалов 1 В:
С=
Хотя пластины
конденсатора и разделены слоем
диэлектрика, при переменном напряжении
ток в цепи с конденсатором существует.
Это связано с тем, что синусоидальное
напряжение непрерывно меняется по
значению и направлению, =>но, и заряд
на пластинах конденсатора непрерывно
меняется.
Это изменение
заряда и связанное с ним движение
электронов и есть электрический ток в
цепи.
Рассмотрим электрическую цепь, состоящую
из источника питания и конденсатора
емкостью С.
Пусть в цепи с |
Так как
,
а q=C∙uC,
то
,
и следовательно,
В результате
интегрирования получаем
,
где
– амплитуда напряжения на емкости.
Таким образом, ток
в цепи с емкостью опережает по фазе
напряжение на
(или, что то же самое, напряжение отстает
по фазе от тока на
).
Векторная |
Это объясняется
тем, что напряжение на обкладках
конденсатора появляется только после
возникновения тока.
Емкость запасает
внутри себя энергию электрического
поля.
Обозначим
,
ХС
– емкостное сопротивление цепи.
Из формулы видно,
что с увеличением частоты емкость
уменьшается.
Закон Ома для цепи
с емкостью
– закон Ома для
амплитудных значений;
– закон Ома для
действующих значений;
– закон Ома в
комплексной форме.
Множитель (–j)
перед емкостным сопротивлением ХС
необходим для обеспечения сдвига фаз
между током и напряжением.
9. Мощность в цепи с емкостью
Мгновенная мощность
(см. график на
временной диаграмме)
Из графика и формулы
для мгновенной мощности следует, что в
цепи с емкостью, так же, как и в цепи с
индуктивностью, происходит переход
энергии от источника к нагрузке, и
наоборот. В данном случае энергия
источника преобразуется в энергию
электрического поля конденсатора.
Мощность колеблется
с удвоенной частотой. За период изменения
тока, поступление и возврат энергии в
емкостном элементе равны друг другу.
Это значит, что, сколько энергии поступает
в нагрузку, столько же возвращается
обратно в генератор. Энергия здесь не
тратится, а колеблется между нагрузкой
и генератором. В результате этого
снижается пропускная способность линии.
Средняя мощность
в цепи с емкостью Р = 0.
Реактивная мощность
Для количественной
характеристики интенсивности обмена
энергией между источником и конденсатором
служит реактивная мощность:
Мощности в цепи переменного тока
В цепи переменного тока ток и напряжение
изменяются по гармоническому закону,
и между ними может быть ещё фазовый
сдвиг
.
Учитывая это, можно говорить о мгновенной
мощности, мощности в конкретный момент
времени t.
Активная мощность
В результате простых тригонометрических
преобразований (формула произведение
синусов)получили два слагаемых
,
— имеет постоянное значение
Где
— фазовый угол между током и напряжением.
Эта мощность получила название активная
мощность. Сомножитель
называется «коэффициент мощности
».
Если ток и напряжение совпадают по
направлению, т.е.
,
то
,
и активная мощность максимальна (в цепи
отсутствуют реактивные элементы).
Второе слагаемое:
—
мощность, изменяющаяся с удвоенной
частотой по отношению к частоте тока и
напряжения.
Рисунок 11. Мгновенная мощность в
электрической цепи с индуктивностью
Из рисунка видно, что напряжение
опережает ток, следовательно, цепь имеет
индуктивный характер.
Активная мощность
приподнята над осью
на
величину P. Относительно
этого уровня гармонически изменяется
мощность
,
то есть мощность Р это среднее
значение за период Т мощности р.
Положительное значение р соответствует
мощности, потребляемой цепью (мощности
отдаваемой источником в цепь),
отрицательные значения р – мощности,
возвращаемой источнику реактивным
элементом (в данном случае индуктивностью).
Умножение на
это определение проекции одного вектора
на другой, следовательно, переходя на
комплексную плоскость
,
то есть
Реактивная мощность
Реактивная мощность – это мощность
возвращаемая источнику энергии за счет
обмена электоромагнитной энергией. Она
обозначается Q.
Аналогично можно получить для реактивной
мощности
скалярное
значение
В комплексом виде
Обратите внимание, что в формулах
определения Р и Q стоит
действующее значение тока, а не
комплексное, для которого вёлся расчет.
Единица измерения реактивной мощности
Вар – Вольт-Ампер реактивный.
Полная мощность
Полная
мощность это произведение действующих
значений тока и напряжения
,
где
—
полное сопротивление цепи.
Единица
измерения полной мощности «ВА» —
«Вольт-Ампер».
Треугольник мощностей
Так как
,
то
и
Полная, активная и реактивная мощности
связаны таким же соотношением как
стороны прямоугольного треугольника.
Для комплексных мощностей
Рисунок 12. Треугольник мощностей
Если цепь будет иметь ёмкостной характер,
то реактивная мощность
То угол
меньше нуля. Комплексная мощность
(сложение векторов):
Знак «+» относится к индуктивности,
«минус» — к ёмкости.
Баланс мощностей
Баланс
должен выполняться по всем трём мощностям.
Обычно он составляется для комплексной
мощности
Где
спряжённый
вектор вектору
,
то есть у
меняется
знак в показателе степени экспоненты
в показательной форме записи комплексного
числа
,
сопряженный
Заключение
В цепях с гармонически изменяющимся
источником энергии возникает гармонически
изменяющийся ток, которому оказывают
сопротивление не только диссипативные
элементы, но и частотно зависимые
сопротивления — индуктивное и ёмкостное.
Наличие реактивных сопротивлений
приводит к фазовому сдвигу между током
и напряжением. Чтобы не находить каждый
раз фазовый сдвиг при расчете цепей,
используется символический метод
расчета (векторный), при котором расчет
ведётся методами цепей постоянного
тока, а фазовые углы получаются в процессе
расчета.
Активная, реактивная и полная мощность | Самое простое объяснение
Активная, реактивная и полная мощность | Самое простое объяснение
https://www.
theelectricalguy.in/wp-content/uploads/2020/06/maxresdefault-1024×576.jpg
1024
576
Гаурав Дж.
Гаурав Дж.
https://secure.gravatar.com/avatar/87a2d2e0182faacb2e003da0504ad293?s=96&d=mm&r=g
Знание активной, реактивной и полной мощности является обязательным для инженера-электрика. Но в большинстве случаев мы приходим к путанице во всех этих силах. И, следовательно, если вы хотите получить кристально ясное объяснение активной, реактивной и полной мощности, я бы порекомендовал вам посмотреть это руководство.
В этом уроке мы узнаем о
- Мгновенная мощность
- Активная мощность
- Реактивная мощность
- Различие между активной и реактивной мощностью
- Полная мощность
- Коэффициент мощности
В конце этого руководства у нас также будет информация о коэффициенте мощности, поэтому обязательно прочтите ее до конца.
Прежде чем мы начнем объяснение, обратите внимание, что понятие активной, реактивной и полной мощности применимо только для систем переменного тока . Понятие активной, реактивной и полной мощности не применимо для систем постоянного тока.
Чтобы понять, что такое активная, реактивная и полная мощность, мы сначала должны узнать, что такое мгновенная мощность.
Мгновенная мощность
Чтобы понять мгновенную мощность, рассмотрим следующий пример. Резистивная нагрузка подключена к сети переменного тока 230 В.
Допустим, я хочу рассчитать мощность в момент времени «t», и для этого мне нужно умножить напряжение и ток в момент времени «t». Это даст нам мощность в конкретный момент «t». Эта сила называется мгновенная мощность . Почему мгновенно? Потому что мы измерили его в конкретный момент.
Мгновенная мощность может быть положительной или отрицательной. Теперь вы можете спросить, что такое положительная сила или отрицательная сила? Итак, давайте разберемся с концепцией положительной силы и отрицательной силы.
Положительная мощность
Мощность называется положительной мощностью, когда она течет от источника к нагрузке. В приведенном выше примере мощность является положительной, если она поступает от источника переменного тока 230 В к нагрузке.
Отрицательная сила
Когда энергия течет от владыки к источнику, эта сила называется отрицательной силой. В приведенном выше примере мощность отрицательна, если она поступает от нагрузки к источнику переменного тока 230 В.
Теперь возникает вопрос, как мощность может передаваться от нагрузки к источнику? И в каком случае это происходит? Мы увидим об этом через несколько минут.
Перейти к содержанию
Активная мощность (P)
Чтобы понять активную мощность, снова рассмотрим схему, показанную ниже. В приведенной ниже схеме мы подключили источник переменного тока 230 В к чисто резистивной нагрузке.
Как известно, в чисто резистивной цепи напряжение и ток совпадают по фазе. В фазе означает, что
- напряжение и ток достигают своего положительного пика в одно и то же время
- Они становятся равными нулю в то же время
- Также они одновременно достигают своего отрицательного пика.
Если вы нарисуете кривую напряжения и тока резистивной цепи, она будет выглядеть так.
Чтобы рассчитать мощность в этой цепи, вы можете перемножить напряжение и ток в любой момент, и вы обнаружите, что результирующая мощность является только положительной мощностью.
А такая мощность, которая всегда остается положительной, называется активной мощностью.
Свойства активной мощности
- Она всегда положительна
- Не меняет своего направления
- Поток мощности всегда идет от источника к нагрузке
Перейти к содержанию
Реактивная мощность (Q)
Чтобы понять, что такое реактивная мощность, в нашем примере мы заменим резистивную нагрузку чисто емкостной нагрузкой, как показано на рисунке ниже.
Если вы нарисуете форму вида напряжения и тока для этой схемы, она будет выглядеть так.
Как видите, ток опережает напряжение. Или просто ток опережает напряжение.
Это указывает на то, что напряжение и ток в этой цепи не совпадают по фазе. Противофаза означает,
- Напряжение и ток не достигают своего положительного пика одновременно
- Они не становятся равными нулю одновременно
- И они также не достигают своего отрицательного пика одновременно.
Итак, если вы рассчитаете мощность в момент времени, показанный на рисунке ниже, вы получите положительную мощность, потому что и напряжение, и ток положительны.
Если вы подсчитаете мощность в указанный ниже момент времени, вы получите отрицательную мощность, потому что напряжение положительное, а ток отрицательный. А отрицательное умножить на положительное Отрицательное .
На что указывает эта отрицательная сила? Это говорит нам о том, что мощность передается от нагрузки к источнику.
Если продолжить расчет мощности в цепи, форма волны сохранится.
Эта сила движется вперед и назад, как маятник, не совершая никакой полезной работы в системе.
И этот тип мощности называется реактивной мощностью.Конденсатор, катушка индуктивности и любое устройство без футеровки может подавать/поглощать реактивную мощность в систему.
Почему мощность течет от нагрузки к источнику?
При положительном питании конденсатор заряжается или накапливает в нем энергию. Когда мощность становится отрицательной, конденсатор разряжается или высвобождает накопленную энергию. И это причина, по которой мощность течет от нагрузки к источнику.
Свойства реактивной мощности
- Эта мощность может быть как положительной, так и отрицательной.
- Он представляет собой только мощность, которая движется вперед и назад, не совершая никакой полезной работы.
- Обозначается буквой «Q» и измеряется в вар (реактивный вольт-ампер).
- Конденсатор, катушка индуктивности и любое нелинейное устройство может вводить/поглощать реактивную мощность в систему
Различие между активной и реактивной мощностью
- Мы не можем преобразовать активную мощность в реактивную, а реактивную мощность в активную.
- Активная мощность является отдельной величиной, а реактивная мощность является отдельной величиной.
- Обе мощности создают нагрузку на линию передачи.
- Активная мощность производит тепло, механическую энергию, свет и т. д.
- Реактивная мощность представляет собой только мощность, которая колеблется вперед и назад.
Вы также можете посмотреть подробное руководство «Разница между активной и реактивной мощностью».
Перейти к содержимому.
Полная мощность (S)
В системе вы будете иметь все типы нагрузок одновременно. У вас может быть резистивная нагрузка, у вас также может быть индуктивная нагрузка или емкостная нагрузка, или, может быть, комбинация всех типов нагрузок. Рассмотрим приведенный ниже пример, в котором у нас есть резистивная и индуктивная нагрузки, подключенные к одному и тому же источнику.
Резистивная нагрузка потребляет активную мощность, а индуктивная нагрузка потребляет реактивную мощность.
Теперь мы не можем сказать, что схема потребляет активную мощность или реактивную мощность, потому что она потребляет обе мощности. И, следовательно, нам нужно другое название для комбинации активной и реактивной мощности. Итак, этот тип комбинации обеих сил называется кажущейся мощностью.
Комбинация активной мощности и реактивной мощности называется полной мощностью .
Мы можем рассчитать полную мощность,
Полная мощность обозначается буквой « S » и измеряется в ВА/кВА/МВА. Трансформаторы рассчитаны на ВА/кВА/МВА.
Перейти к содержимому.
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности очень тесно связан с активной, реактивной и полной мощностью, поэтому я привожу его здесь. Если вы хотите узнать подробнее о коэффициенте мощности, у меня есть отдельный плейлист, который вы можете посмотреть здесь.
Если вы попросите любого инженера-электрика определить коэффициент мощности, он/она скажет: «Коэффициент мощности — это угол между напряжением и током».
Это может быть правильным определением, но это неправильный способ определения коэффициента мощности.
Правильное определение коэффициента мощности:
«Отношение активной мощности к полной мощности называется коэффициентом мощности».
Когда кто-то говорит, что коэффициент мощности системы равен 0,8, что это значит? Это просто означает, что при 100 % мощности 80 % приходится на активную мощность, а 20 % — на реактивную мощность.
Коэффициент мощности показывает, сколько активной мощности потребляет система/оборудование.
Перейти к содержимому.
13 Разница между активной и реактивной мощностью
Дипали Чаудхари
В предыдущем посте мы изучили различные виды мощности в электрических цепях с помощью принципиальной схемы. Теперь в этом посте мы собираемся изучить разницу между активной и реактивной мощностью.
В чем разница между активной и реактивной мощностью?
Давайте сравним две разные мощности с их характеристиками и примерами в табличной форме.
| Sr. No. | Content | Active Power | Reactive Power |
| 01 | Basic Definition | Active power is the power that continuously flows from источник для нагрузки в электрической цепи. | Реактивная мощность – это мощность, непрерывно поступающая от 9Источник 0031 для нагрузки и возвращается обратно к источнику в электрической цепи. |
| 02 | Обозначается как | Активная мощность называется ‘ Фактическая мощность ’ или ‘ Полная мощность Ватт ’ или ‘ Фактическая мощность 2 0 3’ или 90. | Реактивная мощность называется « Мнимая мощность » или « Безваттная мощность » или « Бесполезная мощность» или Комплексная мощность . |
| 03 | Обозначается как | Активная мощность обозначается заглавной буквой « P ». | Реактивная мощность обозначается заглавной буквой « Q ». |
| 04 | Формула (онлайн-калькулятор мощности) | Вы можете рассчитать активную мощность (P), используя приведенную ниже формулу. Активная мощность=[Напряжение*Ток*Cos(θ)] | Реактивную мощность (Q) можно рассчитать по приведенной ниже формуле. Реактивная мощность = [напряжение*ток*sin (θ)] |
| 05 | Измерение | Он измеряется в WATT (W) или KILOWATT (KWATT). ) . | Измеряется в вольт-ампер-реактивный (ВАР) или киловольт-ампер-реактивный (кВАр) или мегавольт-ампер-реактивный (МВАР). |
| 06 | Измерительные Приборы (Как измерять активную и реактивную мощность?) | Для измерения активной мощности необходим ваттметр . | Для измерения реактивной мощности требуется варметр . |
| 07 | Мощность Направление | Эта мощность течет в только в одном направлении с соответствующим временем. | Эта мощность течет в в обоих направлениях с соответствующим временем. |
| 08 | Функция I | Активная мощность используется или рассеивается в цепи через подключенную резистивную нагрузку. | Реактивная мощность накапливается в цепи за счет подключенной индуктивной нагрузки. |
| 09 | Функция II | Потребляет полезной мощности на нагрузку. | Потребляет меньше энергии при нагрузке. |
| 10 | Полезная Цепь | Работает как в цепи AC , так и в цепи DC . | Работает в цепи AC . |
| 11 | Рабочий Роль | Преобразует электрическую энергию в другие формы энергии , такие как оптическая, тепловая, механическая. | Не преобразует энергию. Но он производит электрический или магнитный поток. |
| 12 | Мощность Вклад | В электрической цепи активная мощность вносит вклад в составляющую тока, которая равна в фазе с напряжением цепи. | В электрической цепи реактивная мощность вносит вклад в составляющую тока, которая равна в противофазе с напряжением цепи. |
| 13 | Использование | Активная мощность используется в лампах накаливания, духовках, кофеварках, утюгах, тостерах, обогревателях, машинах и т. д. | Реактивная мощность используется в вентиляторах, пылесосах, посудомоечных и стиральных машинах, компрессор в холодильнике, кондиционеры, трансформатор и т. д. |
С помощью основных понятий, функций и использования мы различаем активную мощность и реактивную мощность.
Прочтите соответствующие сравнения:
- Переменный ток и постоянный ток
- Электрическая энергия и электрическая мощность
- Электрическая цепь и магнитная цепь против асинхронного двигателя
Если у вас есть какие-либо сомнения или вопросы относительно разницы между активной и реактивной мощностью, спросите меня в разделе комментариев ниже.