برق اکتیو و راکتیو روی کنتور. توان فعال، راکتیو و ظاهری چیست - یک توضیح ساده

از نامه مشتری:
به خاطر خدا به من بگویید چرا قدرت UPS با ولت آمپر نشان داده شده است و نه با کیلووات معمولی. این خیلی آزاردهنده است. از این گذشته ، همه مدتهاست به کیلووات عادت کرده اند. و قدرت همه دستگاه ها عمدتاً بر حسب کیلو وات نشان داده شده است.
الکسی. 21 ژوئن 2007

مشخصات فنی هر UPS قدرت ظاهری [kVA] و توان فعال [kW] را نشان می دهد - آنها ظرفیت بار UPS را مشخص می کنند. به عنوان مثال، عکس های زیر را ببینید:

قدرت همه دستگاه ها با وات نشان داده نمی شود، به عنوان مثال:

• قدرت ترانسفورماتورها در VA نشان داده شده است:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (ترانسفورماتورهای TP: به پیوست مراجعه کنید)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (ترانسفورماتورهای TSGL: به پیوست مراجعه کنید)
• قدرت خازن در Vary نشان داده شده است:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (خازن های K78-39: به پیوست مراجعه کنید)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (خازن های بریتانیا: به پیوست مراجعه کنید)
• نمونه هایی از بارهای دیگر - پیوست های زیر را ببینید.

مشخصه های توان بار را می توان با یک پارامتر واحد (قدرت فعال بر حسب W) فقط برای جریان مستقیم تنظیم کرد، زیرا تنها یک نوع مقاومت در مدار جریان مستقیم وجود دارد - مقاومت فعال.

ویژگی های قدرت بار برای مورد جریان متناوب را نمی توان با یک پارامتر واحد به طور دقیق تنظیم کرد، زیرا دو نوع مقاومت مختلف در مدار جریان متناوب وجود دارد - فعال و راکتیو. بنابراین، تنها دو پارامتر: توان اکتیو و توان راکتیو به طور دقیق بار را مشخص می کند.

اصل عملکرد مقاومت های فعال و راکتیو کاملاً متفاوت است. مقاومت فعال - به طور برگشت ناپذیر انرژی الکتریکی را به انواع دیگر انرژی (گرما، نور و غیره) تبدیل می کند - مثال ها: لامپ رشته ای، بخاری برقی (بند 39، درجه فیزیک 11 V.A.Kasyanov M .: Bustard، 2007).

مقاومت واکنشی - به طور متناوب انرژی را جمع می کند سپس آن را به شبکه باز می گرداند - مثال ها: خازن، سلف (بند 40،41، فیزیک درجه 11 V.A.Kasyanov M.: Drofa، 2007).

علاوه بر این در هر کتاب درسی مهندسی برق، می توانید بخوانید که توان فعال (تلف شده توسط یک مقاومت فعال) با وات اندازه گیری می شود و توان راکتیو (که در یک راکتانس در گردش است) با vars اندازه گیری می شود. همچنین، برای مشخص کردن قدرت بار، از دو پارامتر دیگر استفاده می شود: توان کل و ضریب توان. همه این 4 پارامتر:

1. قدرت فعال: تعیین پ، واحد: وات
2. توان راکتیو: تعیین س، واحد: Var(ولت آمپر راکتیو)
3. قدرت ظاهری: تعیین اس، واحد: VA(ولت آمپر)
4. ضریب قدرت: تعیین کیا cosФواحد اندازه گیری: کمیت بدون بعد

این پارامترها با نسبت ها مرتبط هستند: S * S = P * P + Q * Q، cosФ = k = P / S

همچنین cosФضریب توان نامیده می شود ( ضریب قدرت – PF)

بنابراین، در مهندسی برق، هر دو از این پارامترها برای مشخصه قدرت تنظیم می شود، زیرا بقیه را می توان از این دو پیدا کرد.

به عنوان مثال، موتورهای الکتریکی، لامپ ها (تخلیه) - در آن ها. داده ها P [kW] و cosF را نشان می دهد:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (موتورهای هوا: به پیوست مراجعه کنید)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (لامپ های DRL: به پیوست مراجعه کنید)
(برای نمونه هایی از داده های فنی برای بارهای مختلف به پیوست زیر مراجعه کنید)

در مورد منابع تغذیه هم همینطور است. توان آنها (ظرفیت بار) با یک پارامتر برای منابع تغذیه DC - توان فعال (W) و دو پارامتر برای منبع مشخص می شود. منبع تغذیه AC. به طور معمول این دو پارامتر توان ظاهری (VA) و فعال (W) هستند. به عنوان مثال پارامترهای مجموعه ژنراتور و UPS را ببینید.

اکثر لوازم اداری و خانگی فعال هستند (بدون واکنش یا کم)، بنابراین قدرت آنها بر حسب وات نشان داده می شود. در این حالت هنگام محاسبه بار از مقدار وات یو پی اس استفاده می شود. اگر بار کامپیوترهایی با منابع تغذیه (PSU) بدون تصحیح ضریب توان ورودی (APFC)، چاپگر لیزری، یخچال، تهویه مطبوع، موتور الکتریکی (به عنوان مثال، یک پمپ شناور یا یک موتور در ابزار ماشین)، لامپ های فلورسنت بالاست باشد. و غیره - همه خروجی ها در محاسبات استفاده می شوند. داده های UPS: kVA، kW، ویژگی های اضافه بار و غیره

به عنوان مثال به آموزش های مهندسی برق مراجعه کنید:

1. Evdokimov FE مبانی نظری مهندسی برق. - م .: مرکز انتشارات "آکادمی"، 2004.

2. Nemtsov MV مهندسی برق و الکترونیک. - م .: مرکز انتشارات "آکادمی"، 2007.

3. Fretedov LA مهندسی برق. - م .: دبیرستان، 1989.

همچنین به برق متناوب، ضریب توان، مقاومت الکتریکی، راکتانس http://en.wikipedia.org مراجعه کنید.
(ترجمه: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

ضمیمه

مثال 1: قدرت ترانسفورماتورها و اتوترانسفورماتورها بر حسب VA (ولت آمپر) نشان داده شده است.

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (ترانسفورماتورهای TSGL)

اتوترانسفورماتورهای تک فاز
TDGC2-0.5 کیلوولت آمپر، 2A		AOSN-2-220-82
TDGC2-1.0 kVa، 4A	آخر 1.25	AOSN-4-220-82
TDGC2-2.0 kVa، 8A	آخر 2.5	AOSN-8-220-82
TDGC2-3.0 kVa، 12A
TDGC2-4.0 kVa، 16A
TDGC2-5.0 kVa، 20A		AOSN-20-220
TDGC2-7.0 kVa، 28A
TDGC2-10 kVa، 40A		AOMN-40-220
TDGC2-15 kVa، 60A
TDGC2-20 kVa، 80A

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (اتوترانسفورماتورهای آزمایشگاهی LATR / TDGC2)

مثال 2: قدرت خازن ها با واراس نشان داده شده است (ولت آمپر راکتیو)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (خازن K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (خازن های بریتانیا)

مثال 3: اطلاعات فنی موتورهای الکتریکی شامل توان اکتیو (کیلووات) و cosF است

برای بارهایی مانند موتورهای الکتریکی، لامپ ها (دشارژ)، منابع تغذیه کامپیوتر، بارهای ترکیبی و غیره - داده های فنی P [kW] و cosF (قدرت فعال و ضریب توان) یا S [kVA] و cosF (قدرت ظاهری و توان ضریب توان).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(بار ترکیبی - دستگاه برش پلاسما فولاد / برش پلاسما اینورتر LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (منبع تغذیه کامپیوتر)

پیوست 1

اگر بار دارای ضریب توان بالا (0.8 ... 1.0) باشد، خواص آن به بار فعال نزدیک می شود. چنین باری هم برای خط شبکه و هم برای منابع برق ایده آل است، زیرا جریان های راکتیو و توان را در سیستم تولید نمی کند.

بنابراین در بسیاری از کشورها استانداردهایی اتخاذ شده است که ضریب توان تجهیزات را تنظیم می کند.

ضمیمه 2

تجهیزات تک بار (مثلاً منبع تغذیه رایانه شخصی) و ترکیبی چند جزئی (مثلاً یک دستگاه فرز صنعتی با چندین موتور، رایانه شخصی، روشنایی و غیره) دارای ضریب توان پایین (کمتر از 0.8) واحدهای داخلی هستند ( به عنوان مثال، یکسو کننده منبع تغذیه رایانه شخصی یا یک موتور الکتریکی دارای ضریب توان 0.6 ... 0.8 است. بنابراین، امروزه اکثر تجهیزات دارای بلوک ورودی تصحیح کننده ضریب توان هستند. در این حالت ضریب توان ورودی 0.9 ... 1.0 است که مطابق با استانداردهای نظارتی است.

ضمیمه 3. اطلاعیه مهم در مورد ضریب قدرت یو پی اس و تنظیم کننده های ولتاژ

ظرفیت بار UPS و DGS به یک بار صنعتی استاندارد (ضریب توان 0.8 با کاراکتر القایی) نرمال شده است. به عنوان مثال UPS 100 kVA / 80 kW. این بدان معناست که دستگاه می تواند یک بار مقاومتی با حداکثر توان 80 کیلو وات، یا یک بار مختلط (راکتیو - راکتیو) با حداکثر توان 100 کیلو ولت آمپر با ضریب توان القایی 0.8 تامین کند.

در تثبیت کننده های ولتاژ وضعیت متفاوت است. برای تثبیت کننده، ضریب توان بار بی ربط است. به عنوان مثال، یک تثبیت کننده ولتاژ 100 کیلوولت آمپر. این بدان معناست که دستگاه می تواند یک بار مقاومتی با حداکثر توان 100 کیلو وات یا هر نوع دیگر (کاملا فعال، کاملا راکتیو، مختلط) با توان 100 کیلو ولت آمپر یا 100 کیلووار با هر ضریب توان خازنی یا القایی را تامین کند. توجه داشته باشید که این برای بارهای خطی (بدون هارمونیک جریان بالاتر) صادق است. با اعوجاج هارمونیک زیاد جریان بار (THD بالا)، توان خروجی تثبیت کننده کاهش می یابد.

ضمیمه 4

نمونه های گویا از بارهای راکتیو فعال و خالص:

• یک لامپ رشته ای 100 وات به جریان متناوب 220 VAC متصل است - یک جریان رسانایی در همه جای مدار (از طریق هادی سیم ها و موهای تنگستن لامپ) وجود دارد. مشخصات بار (لامپ): توان S = P ~ = 100 VA = 100 وات، PF = 1 => تمام توان الکتریکی فعال است، به این معنی که به طور کامل در لامپ جذب شده و به انرژی گرما و نور تبدیل می شود.
• یک خازن غیر قطبی 7 μF به شبکه AC 220 VAC متصل است - یک جریان رسانایی در مدار سیم وجود دارد، یک جریان بایاس در داخل خازن (از طریق دی الکتریک) جریان می یابد. مشخصات بار (خازن): توان S = Q ~ = 100 VA = 100 VAR، PF = 0 => تمام توان الکتریکی راکتیو است، به این معنی که دائماً از منبع به بار و برگشت، دوباره به بار و غیره در گردش است.

ضمیمه 5

برای نشان دادن راکتانس غالب (القایی یا خازنی)، علامت به ضریب توان اختصاص داده می شود:

+ (به علاوه)- اگر راکتانس کل القایی باشد (مثال: PF = + 0.5). فاز فعلی با یک زاویه F از فاز ولتاژ عقب است.

- (منهای)- اگر راکتانس کل خازنی باشد (مثال: PF = -0.5). فاز فعلی با زاویه F جلوتر از فاز ولتاژ است.

پیوست 6

سوالات تکمیلی

سوال 1:
چرا اعداد / کمیت های خیالی (مثلا توان راکتیو، راکتانس و غیره) که در واقعیت وجود ندارند، در تمام کتاب های درسی مهندسی برق هنگام محاسبه مدارهای AC استفاده می شود؟

پاسخ:
بله، تمام مقادیر منفرد در دنیای اطراف واقعی هستند. از جمله دما، راکتانس و غیره. استفاده از اعداد خیالی (مختلط) فقط یک ترفند ریاضی است که محاسبات را آسان می کند. در نتیجه محاسبه، یک عدد لزوما واقعی به دست می آید. مثال: توان راکتیو بار (خازن) 20kVAr جریان واقعی انرژی است، یعنی وات واقعی در مدار منبع-بار در گردش است. اما به منظور تمایز این وات ها از وات هایی که به طور جبران ناپذیر توسط بار جذب می شوند، تصمیم گرفته شد که این "وات های در گردش" را ولت های راکتیو · آمپر نامیده شوند.

اظهار نظر:
پیش از این، تنها کمیت های منفرد در فیزیک استفاده می شد و در محاسبات، همه کمیت های ریاضی با کمیت های واقعی جهان اطراف مطابقت داشتند. به عنوان مثال، مسافت برابر است با سرعت بار زمان (S = v * t). سپس، با توسعه فیزیک، یعنی با مطالعه اجسام پیچیده تر (نور، امواج، جریان الکتریکی متناوب، اتم، فضا و غیره) تعداد زیادی از مقادیر فیزیکی ظاهر شد که محاسبه هر یک به طور جداگانه غیرممکن شد. . این فقط یک مشکل محاسبات دستی نیست، بلکه مشکل کامپایل برنامه های کامپیوتری نیز هست. برای حل این مشکل، کمیت‌های منفرد نزدیک با پیروی از قوانین تبدیل شناخته شده در ریاضیات، با کمیت‌های پیچیده‌تر (شامل 2 یا چند کمیت منفرد) ترکیب شدند. اینگونه است که کمیت های اسکالر (تک) (دما و غیره)، بردار و مختلط دو برابر شده (امپدانس و غیره)، سه گانه برداری (بردار میدان مغناطیسی و غیره) و کمیت های پیچیده تر - ماتریس ها و تانسورها (تانسور ثابت دی الکتریک) ، تانسور ریچی و غیره). برای ساده کردن محاسبات در مهندسی برق، از مقادیر دوگانه خیالی (مختلط) زیر استفاده می شود:

1. امپدانس (امپدانس) Z = R + iX
2. قدرت ظاهری S = P + iQ
3. ثابت دی الکتریک e = e "+ ie"
4. نفوذپذیری مغناطیسی m = m "+ im"
5. و غیره.

سوال 2:

صفحه http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power S P Q Ф را در یک مجتمع، یعنی یک صفحه خیالی/غیر موجود نشان می دهد. همه اینها چه ربطی به واقعیت دارد؟

پاسخ:
انجام محاسبات با سینوسی های واقعی دشوار است، بنابراین، برای ساده کردن محاسبات، از یک نمایش برداری (پیچیده) مانند شکل 1 استفاده می شود. در بالا. اما این بدان معنا نیست که S PQ نشان داده شده در شکل هیچ ارتباطی با واقعیت ندارد. مقادیر واقعی S PQ را می توان به شکل معمول، بر اساس اندازه گیری سیگنال های سینوسی با یک اسیلوسکوپ نشان داد. مقادیر S P Q Ф I U در مدار جریان متناوب "بار منبع" به بار بستگی دارد. در زیر نمونه‌ای از سیگنال‌های سینوسی واقعی S PQ و Ф برای حالت بار متشکل از مقاومت‌های فعال و واکنشی (القایی) متصل به سری است.

سوال 3:
با گیره های جریان معمولی و یک مولتی متر، جریان بار 10 آمپر و ولتاژ در بار 225 ولت است. ضرب می شود و توان بار را در وات می گیریم: 10 A 225 V = 2250 W.

پاسخ:
شما کل توان بار 2250 VA را دریافت کرده اید (محاسبه شده است). بنابراین، پاسخ شما تنها در صورتی درست خواهد بود که بار شما کاملاً فعال باشد، پس واقعاً ولت · آمپر برابر با وات است. برای همه انواع دیگر بارها (به عنوان مثال، یک موتور الکتریکی) - نه. برای اندازه گیری تمام ویژگی های هر بار دلخواه، باید از یک تحلیلگر شبکه استفاده کنید، به عنوان مثال APPA137:

برای مثال به ادبیات اضافی مراجعه کنید:

Evdokimov F.E. مبانی نظری مهندسی برق. - م .: مرکز انتشارات "آکادمی"، 2004.

Nemtsov M.V. مهندسی برق و الکترونیک. - م .: مرکز انتشارات "آکادمی"، 2007.

Fretedov L.A. مهندسی برق. - م .: دبیرستان، 1989.

توان AC، ضریب توان، مقاومت الکتریکی، راکتانس
http://en.wikipedia.org (ترجمه: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

تئوری و محاسبه ترانسفورماتورهای کم مصرف Yu.N. Starodubtsev / RadioSoft Moscow 2005 / rev d25d5r4feb2013

و مجموع دو کمیت است که یکی از نظر زمان ثابت است و دیگری با فرکانس مضاعف می تپد.

منظور داشتن p (t)در طول دوره T توان فعال نامیده می شود و به طور کامل با جمله اول معادله (5.1) تعیین می شود:

قدرت فعالانرژی مصرف‌شده به‌طور برگشت‌ناپذیر توسط منبع در واحد زمان برای تولید کار مفید توسط مصرف‌کننده را مشخص می‌کند. انرژی فعال مصرف شده توسط گیرنده های الکتریکی به انواع دیگر انرژی تبدیل می شود: انرژی مکانیکی، حرارتی، هوای فشرده و انرژی گاز و غیره.

مقدار متوسط ​​ترم دوم توان لحظه ای (1.1) (با فرکانس مضاعف می زند) برای زمان T برابر با صفر است، یعنی ایجاد آن نیازی به هزینه مادی ندارد و بنابراین نمی تواند کار مفیدی انجام دهد. با این حال، وجود آن نشان می دهد که یک فرآیند برگشت پذیر تبادل انرژی بین منبع و گیرنده در حال انجام است. این در صورتی امکان پذیر است که عناصری وجود داشته باشند که بتوانند انرژی الکترومغناطیسی را انباشته و تولید کنند - خازن و اندوکتانس. این جزء توان راکتیو را مشخص می کند.

قدرت کاملدر پایانه های گیرنده به شکل پیچیده می توان به صورت زیر نمایش داد:

.

(5.2)

واحد قدرت ظاهری S = UI - VA.

توان راکتیو- مقداری که بارهای ایجاد شده در دستگاه های الکتریکی توسط نوسانات (تبادل) انرژی بین منبع و گیرنده را مشخص می کند. برای جریان سینوسی، برابر است با حاصل ضرب مقادیر جریان rms منو ولتاژ Uتوسط سینوس زاویه فاز بین آنها: س = UI sinφ. واحد اندازه گیری VAR است.

توان راکتیو با کار مفید درایو الکتریکی مرتبط نیست و فقط برای ایجاد میدان های الکترومغناطیسی متناوب در موتورهای الکتریکی، ترانسفورماتورها، دستگاه ها، خطوط و غیره صرف می شود.

برای توان راکتیو مفاهیمی مانند تولید، مصرف، انتقال، تلفات، تعادل پذیرفته شده است. اعتقاد بر این است که اگر جریان در فاز از ولتاژ عقب بماند (طبیعت القایی بار)، توان راکتیو مصرف می شود و علامت مثبت دارد و اگر جریان جلوتر از ولتاژ باشد (طبیعت خازنی بار)، سپس توان راکتیو تولید می شود و مقدار منفی دارد.

مصرف کنندگان اصلی توان راکتیو در شرکت های صنعتی موتورهای ناهمزمان (60-65٪ از کل مصرف)، ترانسفورماتور (20-25٪)، مبدل های شیر، راکتورها، شبکه های الکتریکی سربار و سایر گیرنده ها (10٪) هستند.

انتقال توان راکتیو شبکه های الکتریکی و تجهیزات نصب شده در آن را بارگذاری می کند و توان عملیاتی آنها را کاهش می دهد. توان راکتیو توسط ژنراتورهای نیروگاه سنکرون، جبران کننده های سنکرون، موتورهای سنکرون (تنظیم جریان تحریک)، بانک های خازن (BC) و خطوط برق تولید می شود.

توان راکتیو تولید شده توسط ظرفیت شبکه ها دارای ترتیب بزرگی زیر است: یک خط هوایی 20 کیلو ولتی به ازای هر 1 کیلومتر خط سه فاز 1 کیلو ولت تولید می کند. کابل زیرزمینی 20 کیلو ولت - 20 کیلووار بر کیلومتر؛ خط هوایی 220 کیلو ولت - 150 کیلووار بر کیلومتر؛ کابل زیرزمینی 220 کیلو ولت - 3 MVAr / km.

ضریب توان و ضریب توان راکتیو.

نمایش برداری از کمیت های مشخص کننده وضعیت شبکه منجر به نمایش توان راکتیو می شود. سبردار عمود بر بردار توان فعال آر(شکل 5.2). مجموع برداری آنها کاردینالیته کامل را می دهد اس.

برنج. 5.1. مثلث قدرت

مطابق شکل 5.1 و (5.2) نتیجه می شود که S 2 = Р 2 + Q 2; tgφ = Q / P; cosφ = P / S.

شاخص استاندارد اصلی که توان راکتیو را مشخص می کند قبلاً ضریب توان cosφ بود. در نهاده های تامین کننده یک بنگاه صنعتی، میانگین وزنی این ضریب باید در محدوده 92/0 تا 95/0 باشد. با این حال، انتخاب نسبت P / Sبه عنوان یک هنجاری ایده روشنی از پویایی تغییرات در مقدار واقعی توان راکتیو ارائه نمی دهد. به عنوان مثال، هنگامی که ضریب توان از 0.95 به 0.94 تغییر می کند، توان راکتیو 10٪ تغییر می کند و زمانی که همان ضریب از 0.99 به 0.98 تغییر می کند، افزایش توان راکتیو در حال حاضر 42٪ است. در محاسبات، کار با رابطه tanφ = راحت تر است Q/Pکه به آن ضریب توان راکتیو می گویند.

شرکت های با ظرفیت متصل بیش از 150 کیلو وات (به استثنای مصرف کنندگان "خانگی") تعیین می شوند. مقادیر حدی ضریب توان راکتیومصرف شده در ساعات بارهای روزانه بزرگ شبکه برق - از 7 تا 23 ساعت (دستور وزارت صنعت و انرژی فدراسیون روسیه مورخ 22 فوریه 2007 شماره 49 "در مورد روش محاسبه مقادیر نسبت مصرف توان فعال و راکتیو برای گیرنده های توان فردی مصرف کنندگان انرژی الکتریکی که برای تعیین تعهدات طرفین در قراردادهای ارائه خدمات برای انتقال انرژی الکتریکی استفاده می شود.

مقادیر حد فاکتورهای توان راکتیو (tgφ)بسته به موقعیت نقطه (ولتاژ) اتصال مصرف کننده به شبکه استاندارد می شوند. برای ولتاژ شبکه 100 کیلوولت tgφ = 0.5؛ برای شبکه های 35، 20، 6 کیلوولت - tgφ = 0.4 و برای شبکه های 0.4 کیلوولت - tgφ = 0.35.

ارائه دستورالعمل های جدید در مورد جبران توان راکتیو با هدف افزایش راندمان کل سیستم منبع تغذیه از ژنراتورهای سیستم قدرت تا گیرنده های برق انجام شد.

با معرفی ضریب توان راکتیو، نمایش تلفات توان اکتیو از طریق توان اکتیو یا راکتیو امکان پذیر شد: آر= (پ 2 / U 2) آر(l + tg 2 φ).

زاویه بین بردارهای توان آرو اسمربوط به زاویه φ بین بردارهای جزء فعال جریان است من a و جریان کل من، که به نوبه خود مجموع برداری جریان فعال است منالف، در فاز با ولتاژ و جریان راکتیو من p، در زاویه 90 درجه نسبت به آن قرار دارد. این آرایش جریان ها یک تکنیک محاسبه شده است که با تجزیه به توان فعال و راکتیو مرتبط است که می توان آن را طبیعی دانست.

اکثر مصرف کنندگان به توان راکتیو نیاز دارند زیرا با تغییر میدان مغناطیسی عمل می کنند. برای متداول ترین موتورها در عملکرد عادی، مقادیر تقریبی tgφ زیر را می توان ارائه داد.

در زمان راه اندازی موتورها، مقدار قابل توجهی توان راکتیو مورد نیاز است، در حالی که tgφ = 4-5 (cosφ = 0.2-0.24).

ماشین های سنکرون توانایی مصرف یا ارائه توان راکتیو بسته به درجه تحریک را دارند.

در ژنراتورها و موتورهای سنکرون، ابعاد مدارهای تحریک امکان تامین توان راکتیو را به حداکثر مقادیر tgφ = 0.75 (cosφ = 0.8) یا به tgφ = 0.5 (cosφ = 0.9) محدود می کند (جدول 5.1).

موتورهای سنکرون تولید شده توسط صنایع داخلی برای یک ضریب قدرت پیشرو (cosφ = 0.9) و در یک بار فعال نامی طراحی شده اند. پنام و ولتاژ U nom می تواند توان راکتیو نامی تولید کند س nom ≈ 0.5 پخیر

با کم بار شدن LED از نظر توان فعال β = P / Pنام< 1 возможна перегрузка по реактивной мощности α = س/س nom> 1.

مزیت SM مورد استفاده برای جبران توان راکتیو در مقایسه با KB امکان تنظیم روان توان راکتیو تولید شده است. نقطه ضعف این است که تلفات فعال برای تولید توان راکتیو برای SM بیشتر از KB است.

تلفات فعال اضافی در سیم پیچ SM ناشی از توان راکتیو تولید شده در محدوده تغییرات cosφ از 1 تا 0.9 در توان اکتیو نامی SM برابر با پنام، کیلووات:

آرنام = س 2 اتاق آر /U 2 عدد،

جایی که س nom توان راکتیو اسمی SD، kV Ar است. آر- مقاومت یک فاز سیم پیچ LED در حالت گرم، اهم؛ Uنام - ولتاژ نامی شبکه، kV.

در سیستم های منبع تغذیه شرکت های صنعتی، دفاتر طراحی، توان راکتیو قسمت پایه (اصلی) نمودارهای بار را جبران می کنند و LED ها پیک نمودارهای بار را کاهش می دهند.

جدول 5.1

وابستگی ضریب اضافه بار برای توان راکتیو موتورهای سنکرونهفتم

اتصالات انبساط سنکرون

نوعی از SD جبران کننده های سنکرون (SC) هستند که SD بدون بار روی شفت هستند. در حال حاضر SK با ظرفیت بیش از 5000 کیلو ولت بر ساعت تولید می شود. آنها در شبکه های صنعتی کاربرد محدودی دارند. برای بهبود شاخص های کیفی ولتاژ در درایوهای الکتریکی قدرتمند با بارهای شوک متناوب ناگهانی (کوره های قوس الکتریکی، آسیاب های نورد و غیره)، از SC استفاده می شود.

دستگاه های جبران کننده تریستور استاتیک

در شبکه هایی با بار شوک شدید متغیر در ولتاژ 6-10 کیلو ولت، توصیه می شود از بانک های خازن استفاده نکنید، بلکه از منابع توان راکتیو با سرعت بالا (RPS) استفاده کنید که باید در نزدیکی چنین درایوهای الکتریکی نصب شوند. طرح IRM در شکل نشان داده شده است. 5.2. از سلف ها به عنوان اندوکتانس قابل تنظیم استفاده می کند LRو ظروف غیرقابل تنظیم با 1-با 3.

برنج. 5.2. منابع توان راکتیو با سرعت بالا

تنظیم اندوکتانس توسط گروه های تریستور انجام می شود در مقابل، که الکترودهای کنترل آن به مدار کنترل متصل است. از مزایای RRM های استاتیک می توان به عدم وجود قطعات دوار، نرمی نسبی تنظیم توان راکتیو عرضه شده به شبکه، امکان اضافه بار توان راکتیو سه و چهار برابر اشاره کرد. معایب عبارتند از ظاهر هارمونیک های بالاتر، که می تواند با تنظیم عمیق توان راکتیو ایجاد شود.

به دلیل تلفات برق اضافی در شبکه ناشی از مصرف توان راکتیو، کل مصرف برق افزایش می یابد. بنابراین کاهش جریان های توان راکتیو یکی از وظایف اصلی بهره برداری از شبکه های الکتریکی است.

برای محاسبه صحیح بار مصرف کنندگان از نظر قدرت، باید بدانید: گیرنده های ولتاژ چیست. بارهای فعال، راکتیو و خطی چیست؟ مثلث قدرت. جریان هجومی چیست؟ بیایید همه اینها را به ترتیب تجزیه و تحلیل کنیم.

گیرنده های ولتاژ شامل تمام دستگاه هایی است که به منابع ولتاژ متصل هستند. اینها عبارتند از: فن برقی، اجاق گاز برقی، ماشین لباسشویی، کامپیوتر، تلویزیون، موتور الکتریکی، ابزار برق خانگی و سایر مصرف کنندگان برق.
در مدارهای AC بارها به فعال، راکتیو و غیر خطی تقسیم می شوند. در مدارهای DC تقسیم بندی به انواع بارها وجود ندارد.

بار فعال

وسایل گرمایشی (اتوها، اجاق‌های برقی، لامپ‌های رشته‌ای، کتری‌های برقی) جزو دستگاه‌های بار فعال طبقه‌بندی می‌شوند. چنین وسایلی گرما و نور تولید می کنند. آنها حاوی اندوکتانس یا خازن نیستند. یک بار مقاومتی الکتریسیته را به نور و گرما تبدیل می کند.

بار راکتیو حاوی ظرفیت خازنی و اندوکتانس است. این پارامترها دارای کیفیت جمع آوری انرژی و سپس دادن آن به شبکه هستند. به عنوان مثال یک موتور الکتریکی، یک چرخ گوشت برقی، یک ابزار خانگی (جاروبرقی، غذاساز) است. یعنی تمام وسایلی که دارای موتور الکتریکی هستند.

مثلث قدرت

برای مقابله با بار راکتیو، مثلث توان را در نظر بگیرید.

که در آن P توان فعال است که بر حسب وات اندازه گیری می شود و برای انجام کارهای مفید استفاده می شود.

Q - واکنشی است که در Vary اندازه گیری می شود و برای ایجاد میدان الکترومغناطیسی استفاده می شود.

S - برای محاسبه مدارهای الکتریکی از توان ظاهری استفاده می شود.

برای محاسبه توان کل، از قضیه فیثاغورث استفاده می کنیم: S 2 = P 2 + Q 2. یا با استفاده از فرمول: S = U * I، که در آن U قرائت ولتاژ روی بار است، I قرائت آمپرمتر است که به صورت سری به بار متصل می شود. محاسبات همچنین از ضریب توان - cosφ استفاده می کنند. در دستگاه هایی که مربوط به بار راکتیو هستند، معمولاً توان اکتیو و cosφ نشان داده می شوند. با استفاده از این پارامترها توان کامل را نیز می توان به دست آورد.

گاهی اوقات دستگاه ها قدرت ظاهری را نشان می دهند، اما cosφ نشان داده نمی شود. در این حالت ضریب 0.7 اعمال می شود.

بار غیر خطی

این ویژگی این است که ولتاژ و جریان متناسب نیستند. بارهای غیر خطی شامل تلویزیون، استریو، ساعت های رومیزی الکترونیکی، کامپیوترها و قطعات است. بسیار غیرخطی بودن به این دلیل است که این دستگاه الکترونیکی از منابع تغذیه سوئیچینگ استفاده می کند. برای شارژ مجدد خازن که در منبع تغذیه سوئیچینگ قرار دارد، قسمت بالای سینوسی کافی است.

در بقیه زمان ها خازن انرژی شبکه را مصرف نمی کند. در این حالت جریان دارای کیفیت ضربه ای است. همه اینها به چه چیزی منجر می شود؟ این باعث اعوجاج سینوسی می شود. اما همه دستگاه های الکترونیکی با موج سینوسی تحریف شده کار نمی کنند. این مشکل با استفاده از تثبیت کننده های تبدیل دوگانه حل می شود، جایی که منبع تغذیه اصلی به یک ثابت تبدیل می شود. سپس از یک ثابت به متغیری با شکل و دامنه مورد نظر تبدیل می شود.

جریان شروع

هنگام محاسبه، لازم است که جریان های هجومی دستگاه را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، مقاومت رشته در لامپ در لحظه روشن شدن 10 برابر کمتر از حالت عملکرد است. بنابراین جریان راه اندازی این لامپ 10 برابر بیشتر است. پس از مدتی شروع به مصرف برقی می کند که در داده های این لامپ ثبت شده است. بنابراین، هنگام روشن شدن، به دلیل جریان های راه اندازی زیاد می سوزد.

در تجهیزات الکترونیکی تا زمانی که خازن موجود در منبع تغذیه شارژ نشود، جریان راه اندازی نیز تشکیل می شود.

در موتورهای الکتریکی، جریان راه اندازی نیز تا زمانی که موتور به سرعت نامی برسد، ایجاد می شود.

در بخاری ها، جریان راه اندازی تا زمانی که سیم پیچ تا دمای آماده به کار گرم شود، تشکیل می شود.

تنها چیزی که من با نویسنده موافقم این است که افسانه های زیادی در مورد مفهوم "انرژی واکنشی" وجود دارد ... نویسنده در تلافی خود ... سردرگمی ... متناقض ... فراوانی از همه: "" انرژی می آید، انرژی می رود ... "نتیجه به طور کلی تکان دهنده است، حقیقت وارونه شده است:" نتیجه - جریان راکتیو باعث گرم شدن سیم ها می شود، بدون اینکه کار مفیدی انجام دهد "آقا عزیز! گرمایش در حال حاضر کار می کند !!! ، در اینجا افرادی با تحصیلات فنی بدون نمودار برداری از ژنراتور سنکرون تحت بار نمی توانند شرح فرآیند را به درستی بچسبانند ، اما برای افراد علاقه مند می توانم گزینه ساده ای را ارائه دهم ، بدون خیال.

بنابراین در مورد انرژی راکتیو. 99 درصد برق با ولتاژ 220 ولت یا بیشتر توسط ژنراتورهای سنکرون تولید می شود. ما از وسایل برقی مختلف در زندگی روزمره و در محل کار استفاده می کنیم، اکثر آنها "هوا را گرم می کنند"، گرما را به یک درجه ساطع می کنند ... تلویزیون، مانیتور کامپیوتر را احساس کنید، من در مورد اجاق برقی آشپزخانه صحبت نمی کنم، شما می تواند گرما را همه جا احساس کند اینها همه مصرف کنندگان توان اکتیو در شبکه برق یک ژنراتور سنکرون هستند. توان فعال ژنراتور عبارت است از اتلاف غیرقابل جبران انرژی تولید شده برای گرما در سیم ها و دستگاه ها. برای یک ژنراتور سنکرون، انتقال انرژی فعال با مقاومت مکانیکی روی محور محرک همراه است. اگر شما خواننده عزیز، ژنراتور را با دست بچرخانید، بلافاصله مقاومت بیشتری در برابر تلاش خود احساس می کنید و این به معنای یک چیز است، کسی تعداد اضافی بخاری را در شبکه شما وارد کرده است، یعنی بار فعال افزایش یافته است. اگر یک موتور دیزل به عنوان موتور ژنراتور دارید، مطمئن شوید که مصرف سوخت با سرعت رعد و برق افزایش می یابد، زیرا این بار فعال است که سوخت شما را مصرف می کند. با انرژی راکتیو فرق می‌کند... به شما می‌گویم، باورنکردنی است، اما برخی از مصرف‌کنندگان برق خود منابع برق هستند، هرچند برای یک لحظه بسیار کوتاه، اما هستند. و اگر در نظر بگیریم که جریان متناوب فرکانس صنعتی 50 بار در ثانیه جهت خود را تغییر می دهد، چنین مصرف کنندگان (واکنشی) انرژی خود را 50 بار در ثانیه به شبکه منتقل می کنند. می دانید، مانند زندگی، اگر کسی چیزی از خود را بدون عواقب به اصل اضافه کند، باقی نمی ماند. بنابراین در اینجا، به شرطی که مصرف کنندگان واکنشی زیادی وجود داشته باشند، یا به اندازه کافی قدرتمند باشند، ژنراتور سنکرون از هیجان خارج می شود. با بازگشت به قیاس قبلی ما، جایی که از قدرت عضلانی خود به عنوان محرک استفاده کردید، متوجه خواهید شد که علیرغم این واقعیت که در حین چرخاندن ژنراتور ریتم را تغییر نداده اید و موجی از مقاومت را روی شفت احساس نکرده اید، چراغ ها در شبکه شما ناگهان خاموش شد این یک پارادوکس است، ما سوخت را هدر می دهیم، ژنراتور را با فرکانس اسمی می چرخانیم، اما ولتاژی در شبکه وجود ندارد ... خواننده عزیز، مصرف کنندگان جت را در چنین شبکه ای خاموش کنید و همه چیز بازیابی می شود. بدون وارد شدن به تئوری، تحریک زدایی زمانی اتفاق می افتد که میدان های مغناطیسی داخل ژنراتور، میدان سیستم تحریک که با شفت می چرخد ​​و میدان سیم پیچ ثابت متصل به شبکه مخالف یکدیگر می شوند و در نتیجه یکدیگر را ضعیف می کنند. تولید الکتریسیته با کاهش میدان مغناطیسی در داخل ژنراتور کاهش می یابد. فناوری بسیار جلوتر رفته است و ژنراتورهای مدرن به تنظیم کننده های تحریک خودکار مجهز شده اند و هنگامی که مصرف کنندگان راکتیو ولتاژ شبکه را از بین می برند، رگولاتور بلافاصله جریان تحریک ژنراتور را افزایش می دهد، شار مغناطیسی به حالت عادی باز می گردد و ولتاژ در شبکه بازیابی می شود.معلوم است که جریان تحریک دارای جزء فعال و فعال است، پس اگر لطفا سوخت را به گازوئیل اضافه کنید. ... در هر صورت، بار راکتیو بر عملکرد شبکه برق تأثیر منفی می گذارد، به خصوص زمانی که یک مصرف کننده راکتیو به شبکه متصل است، به عنوان مثال، یک موتور الکتریکی ناهمزمان ... با قدرت قابل توجهی از دومی، همه چیز می تواند به فاجعه ختم شود. ، تصادف. در پایان، برای یک حریف کنجکاو و پیشرفته، می توانم اضافه کنم که مصرف کنندگان واکنشی با خواص مفید نیز وجود دارند. اینها همه آنهایی هستند که ظرفیت الکتریکی دارند ... چنین دستگاه هایی را به شبکه وصل کنید و شرکت برق به شما مدیون است)). در شکل خالص خود، اینها خازن هستند. آنها همچنین 50 بار در ثانیه برق می دهند، اما در عین حال، برعکس، شار مغناطیسی ژنراتور افزایش می یابد، به طوری که تنظیم کننده حتی می تواند جریان تحریک را کاهش دهد و در هزینه ها صرفه جویی کند. چرا قبلاً در این مورد رزرو نکردیم ... و چرا ... خواننده عزیز، در خانه خود بگردید و به دنبال مصرف کننده واکنشی خازنی بگردید ... پیدا نخواهید کرد ... مگر اینکه فقط یک تلویزیون را جمع کنید. یا ماشین لباسشویی ... اما مزایای این کار مشخص نخواهد شد ....<

مطمئناً بسیاری از شما در مورد الکتریسیته راکتیو شنیده اید. با دانستن اینکه درک این اصطلاح چقدر دشوار است، اجازه دهید نگاهی دقیق‌تر به تفاوت‌های بین انرژی راکتیو و فعال بیندازیم. درک این واقعیت مهم است که ما فقط می توانیم الکتریسیته راکتیو را در جریان متناوب مشاهده کنیم. در جایی که جریان مستقیم جریان دارد، انرژی راکتیو وجود ندارد. این به دلیل ماهیت ظاهر است انرژی واکنشی.

از طریق چندین ترانسفورماتور کاهنده، جریان متناوب به مصرف کننده عرضه می شود که طراحی آن سیم پیچ های ولتاژ پایین و بالا را از هم جدا می کند. یعنی معلوم می شود که هیچ تماس فیزیکی در ترانسفورماتور بین دو سیم پیچ وجود ندارد، در حالی که جریان همچنان جریان دارد. توضیح کاملا ساده است. الکتریسیته همیشه از طریق هوا، که یک دی الکتریک عالی است، با کمک یک میدان الکترومغناطیسی که جزء آن یک میدان مغناطیسی متناوب است، منتقل می شود. به طور منظم از سیم پیچ عبور می کند، در سیم پیچ دیگری ظاهر می شود، و از همان اول تماس الکتریکی ندارد، و باعث ایجاد نیروی حرکتی الکتریکی می شود. راندمان ترانسفورماتورهای مدرن بسیار زیاد است، از این رو اتلاف برق به حداقل می رسد و بنابراین تمام قدرت جریان متناوب که در سیم پیچ اولیه جریان دارد در مدار سیم پیچ ثانویه است. همان چیزی که در خازن اتفاق می افتد، با این حال، در حال حاضر به دلیل میدان الکتریکی است. ظرفیت خازنی و اندوکتانس با هم انرژی راکتیو تولید می کنند. انرژی فعال (که با بازگشت انرژی راکتیو مانع می شود) به حرارتی، مکانیکی و غیره تبدیل می شود.

جزء راکتیو جریان الکتریکی فقط در مدارهای حاوی عناصر راکتیو (القایی و خازن) ایجاد می شود و معمولاً صرف گرمایش بی فایده هادی هایی می شود که این مدار را تشکیل می دهند. نمونه هایی از چنین بارهای راکتیو موتورهای الکتریکی در انواع مختلف، ابزارهای برقی قابل حمل (دریل برقی، آسیاب، تعقیب دیوار و غیره) و همچنین انواع لوازم الکترونیکی خانگی هستند. توان ظاهری این دستگاه ها که بر حسب ولت آمپر اندازه گیری می شود و توان اکتیو (بر حسب وات) از طریق ضریب توان cosφ با یکدیگر مرتبط هستند که می تواند از 0.5 تا 0.9 باشد. این دستگاه ها معمولا توان اکتیو بر حسب وات و مقدار ضریب cosφ را نشان می دهند. برای تعیین کل توان مصرفی در VA، توان فعال (W) باید بر ضریب cosφ تقسیم شود.

مثال: اگر مقدار توان 800 وات روی مته الکتریکی و cosφ = 0.8 نشان داده شده باشد، نتیجه می شود که کل توان مصرفی ابزار 800 / 0.8 = 1000 VA است. در صورت عدم وجود داده در مورد cosφ، می توانید مقدار تقریبی آن را که برای یک ابزار برقی خانگی تقریباً 0.7 است، در نظر بگیرید.

نوع راکتیو بار با این واقعیت مشخص می شود که در ابتدا، برای مدت کوتاهی، انرژی تامین شده توسط منبع برق را جمع می کند. سپس انرژی ذخیره شده به این منبع بازگردانده می شود. چنین بارهایی شامل عناصر مدارهای الکتریکی مانند خازن ها و سلف ها و همچنین دستگاه های حاوی آنها است. علاوه بر این، در چنین باری، یک تغییر فاز 90 درجه بین ولتاژ و جریان وجود دارد. از آنجایی که هدف اصلی سیستم های منبع تغذیه موجود، تحویل مفید برق از تولید کننده به طور مستقیم به مصرف کننده است - جزء راکتیو توان معمولاً یک مشخصه مضر مدار در نظر گرفته می شود.

به منظور جبران مخالفت انرژی راکتیو از خازن های نصب شده مخصوص استفاده می شود. این امکان به حداقل رساندن تأثیر منفی در حال ظهور انرژی راکتیو را فراهم می کند. قبلاً اشاره کردیم که توان راکتیو به طور قابل توجهی بر اتلاف انرژی الکتریکی در شبکه تأثیر می گذارد. بنابراین، معلوم می شود که مقدار همان انرژی منفی باید دائماً کنترل شود و بهترین راه برای این کار، سازماندهی حسابداری آن است.

در مورد این مشکل (شرکت های صنعتی مختلف) اغلب دستگاه های ویژه جداگانه ای قرار می دهند که نه تنها خود انرژی راکتیو، بلکه بخش فعال آن را نیز پیگیری می کند. حسابداری در شبکه های سه فاز برای اجزای القایی و خازنی انجام می شود. به طور معمول، چنین کنتورهایی چیزی بیش از یک دستگاه آنالوگ به دیجیتال نیستند که توان را به سیگنال آنالوگ تبدیل می کند، که به نرخ تکرار پالس الکتریکی تبدیل می شود. با اضافه کردن آنها می توان میزان انرژی مصرف شده را قضاوت کرد. معمولاً کنتور از یک محفظه پلاستیکی ساخته می شود که در آن 3 ترانسفورماتور و یک واحد اندازه گیری بر روی یک برد مدار چاپی نصب می شود. در قسمت بیرونی یک صفحه نمایش LCD یا LED وجود دارد.

اکنون شرکت ها به طور فزاینده ای کنتور برق جهانی را نصب می کنند که میزان انرژی فعال و راکتیو را اندازه گیری می کند. علاوه بر این، چنین دستگاه هایی می توانند عملکرد دو یا گاهی اوقات چند دستگاه را با هم ترکیب کنند که هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد و به شما امکان می دهد در زمان خرید در هزینه خود صرفه جویی کنید. چنین دستگاه هایی قادر به محاسبه توان راکتیو و اکتیو و همچنین اندازه گیری مقادیر ولتاژ لحظه ای هستند. این متر سطح مصرف انرژی را ثبت می کند و تمام اطلاعات روی نمایشگر را در 3 فریم متناوب (جزء القایی، جزء خازنی و همچنین میزان انرژی فعال) نشان می دهد. مدل های مدرن امکان انتقال داده ها را از طریق کانال دیجیتال مادون قرمز، محافظت شده از میدان های مغناطیسی، سرقت انرژی فراهم می کنند. علاوه بر این، اندازه گیری های دقیق تر و مصرف انرژی کمتری دریافت می کنیم که به طور مطلوب مدل های جدید را از مدل های قبلی خود متمایز می کند.