بار فعال و راکتیو چیست. آشنایی با مفاهیم بار فعال و راکتیو

در عین حال، دو شاخص متمایز می شوند که نشان دهنده هزینه های قدرت کامل در هنگام سرویس دهی به مصرف کننده است. این شاخص ها انرژی فعال و راکتیو نامیده می شوند. توان ناخالص مجموع این دو رقم است. در این مقاله سعی خواهیم کرد در مورد اینکه برق اکتیو و راکتیو چیست و چگونه می توان میزان پرداخت های تعهدی را بررسی کرد.

قدرت کامل

طبق رویه ایجاد شده، مصرف کنندگان نه برای ظرفیت مفیدی که مستقیماً در اقتصاد استفاده می شود، بلکه برای ظرفیت کاملی که توسط شرکت تأمین کننده آزاد می شود، پرداخت می کنند. این شاخص ها با واحدهای اندازه گیری متمایز می شوند - توان کل بر حسب ولت آمپر (VA) و توان مفید با کیلووات اندازه گیری می شود. الکتریسیته اکتیو و راکتیو توسط تمام وسایل برقی برقی استفاده می شود.

برق فعال

جزء فعال توان کل کار مفیدی را انجام می دهد و به انواع انرژی مورد نیاز مصرف کننده تبدیل می شود. برای برخی از لوازم برقی خانگی و صنعتی، توان اکتیو و ظاهری در محاسبات یکسان است. از جمله این وسایل می توان به اجاق های برقی، لامپ های رشته ای، کوره های برقی، بخاری، اتو و ... اشاره کرد.

اگر قدرت فعال 1 کیلو وات در گذرنامه نشان داده شده باشد، کل قدرت چنین دستگاهی 1 کیلو ولت آمپر خواهد بود.

مفهوم الکتریسیته راکتیو

این نوع الکتریسیته در مدارهایی که شامل عناصر راکتیو هستند ذاتی است. الکتریسیته راکتیو بخشی از کل توان ورودی است که برای کارهای مفید استفاده نمی شود.

در مدارهای الکتریکی DC مفهوم توان راکتیو وجود ندارد. در مدارها، جزء راکتیو تنها زمانی رخ می دهد که بار القایی یا خازنی وجود داشته باشد. در این حالت بین فاز جریان و فاز ولتاژ عدم تطابق وجود دارد. این تغییر فاز بین ولتاژ و جریان با علامت "φ" نشان داده می شود.

با یک بار القایی در مدار، یک تاخیر فاز مشاهده می شود، با یک بار خازنی، جلوتر از آن است. بنابراین تنها بخشی از برق کامل به دست مصرف کننده می رسد و تلفات اصلی به دلیل گرم شدن بی فایده دستگاه ها و دستگاه ها در حین کار رخ می دهد.

تلفات برق به دلیل وجود سیم پیچ ها و خازن های القایی در دستگاه های الکتریکی رخ می دهد. به دلیل آنها، الکتریسیته برای مدتی در مدار جمع می شود. سپس انرژی ذخیره شده به مدار باز می گردد. وسایلی که شامل یک جزء راکتیو الکتریسیته هستند عبارتند از ابزارهای برقی قابل حمل، موتورهای الکتریکی و لوازم خانگی مختلف. این مقدار با در نظر گرفتن یک ضریب توان ویژه محاسبه می شود که به آن cos φ گفته می شود.

محاسبه الکتریسیته راکتیو

ضریب توان در محدوده 0.5 تا 0.9 قرار دارد. مقدار دقیق این پارامتر را می توان در پاسپورت دستگاه برقی یافت. توان ظاهری باید به عنوان ضریب توان فعال تقسیم بر یک ضریب تعریف شود.

به عنوان مثال، اگر پاسپورت یک مته برقی قدرت 600 وات و مقدار 0.6 را نشان دهد، کل توان مصرفی دستگاه 600/06، یعنی 1000 VA خواهد بود. در صورت عدم وجود پاسپورت برای محاسبه توان کل دستگاه، ضریب را می توان برابر با 0.7 در نظر گرفت.

از آنجایی که یکی از وظایف اصلی سیستم های منبع تغذیه موجود، رساندن توان مفید به مصرف کننده نهایی است، تلفات توان راکتیو یک عامل منفی در نظر گرفته می شود و افزایش این شاخص، کارایی مدار الکتریکی را به طور کلی مورد تردید قرار می دهد. توازن توان اکتیو و راکتیو در یک مدار را می توان در قالب این تصویر خنده دار تجسم کرد:

مقدار ضریب هنگام در نظر گرفتن تلفات

هر چه مقدار ضریب توان بیشتر باشد، اتلاف الکتریسیته فعال کمتر خواهد بود - به این معنی که مصرف کننده نهایی انرژی الکتریکی مصرفی کمی کمتر هزینه خواهد داشت. به منظور افزایش مقدار این ضریب از روش های مختلفی برای جبران تلفات غیرهدف برق در مهندسی برق استفاده می شود. دستگاه های جبران کننده مولدهای جریان پیشرو هستند که زاویه فاز بین جریان و ولتاژ را صاف می کنند. گاهی اوقات از بانک های خازنی برای همین منظور استفاده می شود. آنها به صورت موازی به مدار کار متصل می شوند و به عنوان جبران کننده سنکرون استفاده می شوند.

محاسبه هزینه برق برای مشترکین خصوصی

برای استفاده انفرادی، برق فعال و راکتیو در صورتحساب ها جدا نشده است - از نظر مصرف، سهم انرژی راکتیو کم است. بنابراین، مشترکین خصوصی با مصرف برق تا 63 A یک قبض پرداخت می کنند که در آن تمام برق مصرفی فعال در نظر گرفته می شود. تلفات اضافی در مدار برای الکتریسیته راکتیو به طور جداگانه تخصیص داده نمی شود و پرداخت نمی شود.

اندازه گیری برق راکتیو برای شرکت ها

چیز دیگر - شرکت ها و سازمان ها. تعداد زیادی تجهیزات الکتریکی در اماکن صنعتی و کارگاه های صنعتی نصب می شود و در کل برق ورودی بخش قابل توجهی از انرژی راکتیو وجود دارد که برای کارکرد منابع تغذیه و موتورهای الکتریکی لازم است. برق اکتیو و راکتیو عرضه شده به بنگاه ها و سازمان ها نیاز به تفکیک واضح و روش متفاوتی برای پرداخت آن دارد. در این مورد، قرارداد استاندارد به عنوان پایه ای برای تنظیم روابط بین تامین کننده برق و مصرف کنندگان نهایی عمل می کند. طبق قوانین تعیین شده در این سند، سازمان هایی که برق بالای 63 A مصرف می کنند به دستگاه خاصی نیاز دارند که قرائت انرژی راکتیو را برای اندازه گیری و پرداخت ارائه دهد.
شرکت شبکه یک کنتور برق راکتیو نصب می کند و طبق قرائت آن شارژ می کند.

ضریب انرژی راکتیو

همانطور که قبلا ذکر شد، برق اکتیو و راکتیو در فاکتورهای پرداخت در خطوط جداگانه تخصیص داده می شود. اگر نسبت حجم برق راکتیو و مصرفی از هنجار تعیین شده تجاوز نکند، پرداخت انرژی راکتیو شارژ نمی شود. ضریب نسبت را می توان به روش های مختلف نوشت، مقدار متوسط ​​آن 0.15 است. در صورت تجاوز از این مقدار آستانه، به شرکت مصرف کننده توصیه می شود دستگاه های جبرانی نصب کند.

انرژی راکتیو در ساختمان های آپارتمانی

یک مصرف کننده معمولی برق، یک ساختمان آپارتمانی با فیوز اصلی است که بیش از 63 A برق مصرف می کند. اگر چنین ساختمانی فقط دارای محل مسکونی باشد، برای برق راکتیو هزینه ای دریافت نمی شود. بنابراین، ساکنان یک ساختمان آپارتمانی در هزینه ها فقط پرداخت برق کاملی را که توسط تامین کننده به خانه عرضه می شود، می بینند. همین قاعده در مورد تعاونی های مسکن نیز صدق می کند.

موارد خاص حسابداری توان راکتیو

مواردی وجود دارد که هم سازمان های تجاری و هم آپارتمان ها در یک ساختمان چند طبقه وجود دارد. عرضه برق به چنین خانه هایی توسط قوانین جداگانه تنظیم می شود. به عنوان مثال، تقسیم می تواند به اندازه منطقه قابل استفاده باشد. اگر سازمان‌های تجاری کمتر از نیمی از مساحت قابل استفاده در یک ساختمان آپارتمان را اشغال کنند، هزینه انرژی راکتیو هزینه نمی‌شود. اگر از درصد آستانه فراتر رفته باشد، تعهداتی برای پرداخت هزینه برق راکتیو وجود دارد.

در برخی موارد، ساختمان های مسکونی از پرداخت هزینه انرژی راکتیو معاف نیستند. به عنوان مثال، اگر ساختمانی دارای نقاط اتصال آسانسور برای آپارتمان ها باشد، برق راکتیو به طور جداگانه و فقط برای این تجهیزات شارژ می شود. صاحبان آپارتمان هنوز فقط برق فعال پرداخت می کنند.

درک ماهیت انرژی فعال و راکتیو امکان محاسبه صحیح اثر اقتصادی نصب دستگاه های جبرانی مختلف را فراهم می کند که تلفات ناشی از بار راکتیو را کاهش می دهد. طبق آمار، چنین دستگاه هایی به شما امکان می دهند مقدار cos φ را از 0.6 به 0.97 افزایش دهید. بنابراین، دستگاه های جبران کننده خودکار به صرفه جویی تا یک سوم از برق ارائه شده به مصرف کننده کمک می کند. کاهش قابل توجه تلفات حرارتی باعث افزایش طول عمر دستگاه ها و مکانیسم ها در سایت های تولید و کاهش هزینه تمام شده محصولات می شود.

مشخصه های قدرت تاسیسات یا شبکه برای اکثر وسایل الکتریکی شناخته شده اصلی ترین ویژگی ها هستند. توان فعال (انتقال شده، مصرف شده) بخشی از توان کل را مشخص می کند که در یک دوره معین از فرکانس جریان متناوب منتقل می شود.

تعریف

توان اکتیو و راکتیو فقط می تواند برای جریان متناوب باشد، زیرا ویژگی های شبکه (جریان و ولتاژ) برای جریان مستقیم همیشه برابر است. واحد اندازه گیری توان اکتیو وات است در حالی که واحد توان راکتیو ولتامپر راکتیو و کیلو وار (kVAR) است. شایان ذکر است که هر دو ویژگی کامل و فعال را می توان در کیلووات و کیلوولت آمپر اندازه گیری کرد، این بستگی به پارامترهای یک دستگاه و شبکه خاص دارد. در مدارهای صنعتی، اغلب با کیلووات اندازه گیری می شود.

مهندسی برق از جزء فعال به عنوان معیاری برای انتقال انرژی وسایل الکتریکی منفرد استفاده می کند. در نظر بگیرید که برخی از آنها چقدر انرژی مصرف می کنند:

بر اساس تمام موارد فوق، توان اکتیو یک مشخصه مثبت یک مدار الکتریکی خاص است که یکی از پارامترهای اصلی برای انتخاب وسایل برقی و کنترل مصرف برق است.

تعیین جزء واکنشی:

این یک مقدار اسمی است که بارها را در دستگاه های الکتریکی با استفاده از نوسانات و تلفات EMF در حین کار دستگاه مشخص می کند. به عبارت دیگر، انرژی منتقل شده به یک مبدل راکتیو خاص (این یک خازن، یک پل دیودی و غیره است) می رود و تنها در صورتی ظاهر می شود که سیستم شامل این جزء باشد.

محاسبه

برای یافتن شاخص توان اکتیو باید توان کل را دانست که از فرمول زیر برای محاسبه آن استفاده می شود:

S = U \ I، که در آن U ولتاژ شبکه و I جریان اصلی است.

همین محاسبه هنگام محاسبه سطح انتقال انرژی یک سیم پیچ با اتصال متقارن انجام می شود. این طرح به شکل زیر است:

محاسبه توان اکتیو زاویه فاز یا ضریب (cos φ) را در نظر می گیرد، سپس:

S \u003d U * I * cos φ.

یک عامل بسیار مهم این است که این کمیت الکتریکی می تواند مثبت و منفی باشد. بستگی به این دارد که cos φ چه ویژگی هایی داشته باشد. اگر جریان سینوسی دارای زاویه تغییر فاز در محدوده 0 تا 90 درجه باشد، توان فعال مثبت است، اگر از 0 تا 90- باشد، آنگاه منفی است. این قانون فقط برای جریان سنکرون (سینوسوئیدی) معتبر است (برای راه اندازی موتور ناهمزمان، تجهیزات ماشین استفاده می شود).

همچنین یکی از ویژگی های مشخصه این مشخصه این است که در یک مدار سه فاز (مثلاً ترانسفورماتور یا ژنراتور)، نشانگر فعال به طور کامل در خروجی توسعه یافته است.

حداکثر و فعال با P، توان راکتیو - Q نشان داده می شود.

با توجه به اینکه راکتیو با حرکت و انرژی میدان مغناطیسی تعیین می شود، فرمول آن (با در نظر گرفتن زاویه تغییر فاز) به شرح زیر است:

Q L = U L I = I 2 x L

برای جریان غیر سینوسی، انتخاب پارامترهای استاندارد شبکه بسیار دشوار است. دستگاه های اندازه گیری مختلفی برای تعیین ویژگی های مورد نیاز به منظور محاسبه توان اکتیو و راکتیو استفاده می شود. این یک ولت متر، آمپر متر و دیگران است. بر اساس سطح بار، فرمول مورد نظر انتخاب می شود.

با توجه به این که مشخصه های راکتیو و اکتیو به توان ظاهری مربوط می شوند، نسبت آن ها (تعادل) به شرح زیر است:

S = √P 2 + Q 2، و همه اینها برابر U*I است.

اما اگر جریان مستقیماً از راکتانس عبور کند. هیچ ضرری در شبکه وجود ندارد. این توسط مولفه القایی القایی - C و مقاومت - L تعیین می شود. این شاخص ها با فرمول محاسبه می شوند:

مقاومت القایی: x L = ωL = 2πfL،

مقاومت خازنی: xc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

برای تعیین نسبت توان اکتیو و راکتیو از ضریب خاصی استفاده می شود. این یک پارامتر بسیار مهم است که با استفاده از آن می توانید تعیین کنید که چه بخشی از انرژی در حین کار دستگاه به اشتباه مصرف می شود یا "از دست می رود".

اگر یک جزء راکتیو فعال در شبکه وجود داشته باشد، ضریب توان باید محاسبه شود. این مقدار هیچ واحد اندازه گیری ندارد؛ اگر سیستم الکتریکی حاوی عناصر واکنشی باشد، مصرف کننده جریان خاصی را مشخص می کند. با کمک این نشانگر مشخص می شود که انرژی نسبت به ولتاژ شبکه در کدام جهت و چگونه جابجا می شود. برای انجام این کار، به نمودار مثلث ولتاژ نیاز دارید:

به عنوان مثال، در حضور یک خازن، فرمول ضریب به شکل زیر است:

cos φ = r/z = P/S

برای به دست آوردن دقیق ترین نتایج، توصیه می شود داده های دریافتی را گرد نکنید.

جبران خسارت

با توجه به اینکه در رزونانس جریان ها، توان راکتیو 0 است:

Q=QL-QC=ULI-UCI

به منظور بهبود کیفیت یک دستگاه خاص، از دستگاه های خاصی برای به حداقل رساندن تأثیر تلفات بر روی شبکه استفاده می شود. به طور خاص، این یو پی اس است. این دستگاه به مصرف کننده های الکتریکی با باتری داخلی (مثلاً لپ تاپ یا دستگاه های قابل حمل) نیاز ندارد، اما برای اکثر دستگاه های دیگر یک منبع تغذیه بدون وقفه ضروری است.

هنگام نصب چنین منبعی، نه تنها می توانید عواقب منفی تلفات را تعیین کنید، بلکه هزینه پرداخت برق را نیز کاهش دهید. کارشناسان ثابت کرده اند که به طور متوسط، یک یو پی اس به صرفه جویی از 20٪ تا 50٪ کمک می کند. چرا این اتفاق می افتد:

در برخی موارد، متخصصان از یو پی اس های تمام عیار استفاده نمی کنند، بلکه از خازن های جبران کننده ویژه استفاده می کنند. آنها برای مصارف خانگی مناسب هستند و در هر فروشگاه لوازم برقی موجود و فروخته می شوند. تمام فرمول های فوق را می توان برای محاسبه پس انداز برنامه ریزی شده و تحقق یافته استفاده کرد.

توان اکتیو و راکتیو مصرف کننده انرژی الکتریکی برای آن و مصرف کنندگانی هستند که این انرژی را مصرف کنند. مصرف کننده به انرژی علاقه مند است که مصرف آن برای او مفید است، این انرژی را می توان مفید نامید، اما در مهندسی برق معمولاً آن را فعال می نامند. این انرژی است که برای گرم کردن اتاق ها، پختن غذا، تولید سرما و تبدیل به انرژی مکانیکی (عملکرد مته های الکتریکی، چکش های چرخشی، پمپ های الکتریکی و غیره) استفاده می شود.

علاوه بر برق فعال، الکتریسیته راکتیو نیز وجود دارد. این همان بخشی از کل انرژی است که صرف کار مفید نمی شود. همانطور که از مطالب بالا مشخص است، توان ظاهری به طور کلی توان فعال و راکتیو است.

از نظر توان اکتیو و راکتیو، منافع متضاد مصرف کنندگان انرژی الکتریکی و تامین کنندگان آن با هم برخورد می کنند. برای مصرف کننده سودمند است که فقط برای برق مفید مصرف شده توسط او پرداخت کند، برای تامین کننده سودمند است که مبلغ برق فعال و راکتیو را دریافت کند. آیا می توان این الزامات به ظاهر متناقض را با هم تطبیق داد؟ بله، اگر مقدار الکتریسیته راکتیو را به صفر برسانید. در نظر بگیرید که آیا این امکان پذیر است و چقدر می تواند به ایده آل نزدیک باشد.

توان اکتیو و راکتیو

قدرت فعال

مصرف کنندگان برق وجود دارند که در آنها توان کل و اکتیو یکسان است. اینها مصرف کنندگانی هستند که بار آنها با مقاومت های فعال (مقاومت ها) نشان داده می شود. در میان وسایل برقی خانگی، نمونه هایی از چنین باری عبارتند از لامپ های رشته ای، اجاق های برقی، اجاق گاز و فر، بخاری، اتو، هویه لحیم کاری و غیره.

مشخص شده برای این دستگاه ها در پاسپورت، در عین حال توان اکتیو و راکتیو می باشد. این مورد زمانی است که توان بار را می توان با فرمول شناخته شده از درس فیزیک مدرسه با ضرب جریان بار در ولتاژ شبکه تعیین کرد. جریان بر حسب آمپر (A)، ولتاژ بر حسب ولت (V)، توان بر حسب وات (W) اندازه گیری می شود. مشعل اجاق برقی در شبکه ای با ولتاژ 220 ولت در جریان 4.5 A انرژی 4.5 x 220 \u003d 990 (W) مصرف می کند.

توان راکتیو

گاهی با قدم زدن در امتداد خیابان می بینید که پنجره های بالکن از داخل با یک لایه نازک براق پوشیده شده است. این فیلم از خازن های الکتریکی معیوب نصب شده برای اهداف خاص در پست های توزیع که مصرف کنندگان قدرتمند انرژی الکتریکی را تامین می کنند، حذف شد. خازن یک مصرف کننده معمولی توان راکتیو است. بر خلاف مصرف کنندگان برق فعال، که در آن عنصر ساختاری اصلی یک ماده رسانا خاص است (رسانای تنگستن در لامپ های رشته ای، مارپیچ نیکروم در اجاق گاز الکتریکی و غیره). در خازن، عنصر اصلی یک جریان الکتریکی غیر رسانا (فیلم پلیمری نازک یا کاغذ آغشته به روغن) است.

توان خازنی راکتیو

فیلم های براق زیبایی که در بالکن دیدید صفحات خازنی هستند که از مواد نازک رسانا ساخته شده اند. خازن از این نظر قابل توجه است که می تواند انرژی الکتریکی را جمع کند و سپس آن را از بین ببرد - نوعی چنین باتری. اگر خازن را در یک شبکه DC روشن کنید، با یک پالس جریان کوتاه شارژ می شود و سپس جریانی از آن عبور نمی کند. می توانید خازن را با جدا کردن آن از منبع ولتاژ و اتصال بار به صفحات آن به حالت اولیه خود بازگردانید. برای مدتی، جریان الکتریکی از بار عبور می‌کند و یک خازن ایده‌آل دقیقاً به اندازه‌ای انرژی الکتریکی که هنگام شارژ دریافت می‌کند، به بار می‌دهد. لامپ متصل به پایانه‌های خازن می‌تواند برای مدت کوتاهی چشمک بزند، مقاومت الکتریکی گرم می‌شود و در صورت وجود ولتاژ کافی در پایانه‌ها و مقدار برق ذخیره‌شده، فرد بی‌احتیاطی می‌تواند «تکان داده» یا حتی کشته شود. .

هنگامی که خازن به منبع ولتاژ الکتریکی متناوب متصل می شود، تصویر جالبی به دست می آید. از آنجایی که قطبیت و مقدار لحظه ای ولتاژ به طور مداوم در منبع ولتاژ متناوب تغییر می کند (در شبکه برق خانگی، طبق قانون نزدیک به سینوسی). خازن به طور مداوم شارژ و دشارژ می شود و جریان متناوب به طور مداوم از آن عبور می کند. اما این جریان با ولتاژ منبع ولتاژ AC هم فاز نخواهد بود، بلکه آن را تا 90 درجه هدایت می کند، یعنی. به مدت یک چهارم

این منجر به این واقعیت می شود که در مجموع، خازن برای نیمی از دوره ولتاژ متناوب انرژی را از شبکه مصرف می کند و نیمی از دوره را می دهد، در حالی که کل توان الکتریکی فعال مصرف شده صفر است. اما از آنجایی که جریان قابل توجهی از خازن عبور می کند که می توان آن را با آمپرمتر اندازه گیری کرد، معمولاً گفته می شود که خازن مصرف کننده توان الکتریکی راکتیو است.

توان راکتیو به عنوان حاصل ضرب جریان و ولتاژ محاسبه می شود، اما واحد اندازه گیری دیگر وات نیست، بلکه ولت آمپر راکتیو (VAr) است. بنابراین، از طریق یک خازن الکتریکی 4 μF متصل به یک شبکه 220 ولت، جریانی در حدود 0.3 A جریان می یابد. این بدان معنی است که خازن 0.3 x 220 \u003d 66 (VAr) توان راکتیو مصرف می کند - قابل مقایسه با قدرت یک لامپ رشته ای متوسط. ، اما کندانسور بر خلاف لامپ نمی درخشد و گرم نمی شود.

توان القایی راکتیو

اگر جریان منجر به ولتاژ در خازن شود، آیا مصرف کننده هایی وجود دارند که جریان از ولتاژ عقب بیفتد؟ بله، و این گونه مصرف کنندگان، بر خلاف مصرف کنندگان خازنی، القایی نامیده می شوند، در حالی که مصرف کنندگان انرژی راکتیو باقی می مانند. یک بار الکتریکی القایی معمولی یک سیم پیچ با تعداد معینی دور سیم بسیار رسانا است که دور یک هسته بسته از یک ماده مغناطیسی خاص پیچیده شده است.

در عمل، یک تقریب خوب از یک بار القایی صرف، یک ترانسفورماتور بدون بار (یا یک تنظیم کننده ولتاژ با یک اتوترانسفورماتور) است. یک ترانسفورماتور بدون بار با طراحی خوب، توان اکتیو بسیار کمی مصرف می کند و عمدتاً توان راکتیو را مصرف می کند.

مصرف کنندگان واقعی انرژی الکتریکی و کل توان الکتریکی

از در نظر گرفتن ویژگی های بارهای خازنی و القایی، یک سوال جالب مطرح می شود - اگر بارهای خازنی و القایی به طور همزمان و موازی به هم وصل شوند چه اتفاقی می افتد؟ به دلیل پاسخ مخالف آنها به ولتاژ اعمال شده، این دو پاسخ شروع به خنثی کردن یکدیگر می کنند. بار کل فقط خازنی یا القایی خواهد بود و در برخی موارد ایده آل امکان دستیابی به جبران کامل وجود خواهد داشت. متناقض به نظر می رسد - آمپرمترهای متصل جریان های قابل توجه (و مساوی!) را از طریق خازن و سلف و عدم وجود کامل جریان در مدار مشترکی که آنها را متحد می کند ثبت می کنند. تصویر توصیف شده تنها با این واقعیت که هیچ خازن و سلف ایده آل وجود ندارد تا حدودی نقض می شود، اما چنین ایده آل سازی به درک ماهیت فرآیندهای در حال انجام کمک می کند.

بیایید به مصرف کنندگان واقعی انرژی الکتریکی برگردیم. در زندگی روزمره، ما عمدتاً از مصرف‌کنندگان توان صرفاً فعال (نمونه‌هایی در بالا ذکر شده است) و ترکیبی فعال-القایی استفاده می‌کنیم. اینها مته های الکتریکی، چکش های چرخشی، موتورهای الکتریکی یخچال ها، ماشین های لباسشویی و سایر لوازم خانگی هستند. آنها همچنین شامل ترانسفورماتورهای الکتریکی برای منابع تغذیه تجهیزات رادیویی الکترونیکی خانگی و تثبیت کننده های ولتاژ هستند. در مورد چنین بار مختلطی، بار علاوه بر توان اکتیو (مفید)، توان راکتیو را نیز مصرف می کند، در نتیجه توان کامل بیشتر از توان اکتیو خراب می شود. توان ظاهری بر حسب ولت آمپر (VA) اندازه گیری می شود و همیشه حاصل ضرب جریان بار و ولتاژ بار است.

"کسینوس فی" مرموز

نسبت توان فعال به توان کل را در مهندسی برق «کسینوس فی» می نامند. cos φ نشان داده شده است. به این نسبت ضریب توان نیز می گویند. به راحتی می توان فهمید که برای بارهای کاملاً فعال، که در آن توان کل با اکتیو منطبق است، cos φ = 1. برای موارد بارهای کاملا خازنی یا القایی، که توان اکتیو برابر با صفر است، cos φ = 0.

در مورد بار مختلط، مقدار ضریب قدرت در محدوده 0 تا 1 است. برای لوازم خانگی معمولاً در محدوده 0.5-0.9 است. به طور متوسط ​​می توان آن را برابر با 0.7 در نظر گرفت، مقدار دقیق تری در گذرنامه دستگاه الکتریکی نشان داده شده است.

برای چه پولی می دهیم؟

و در نهایت، جالب ترین سوال این است که مصرف کننده برای چه نوع انرژی هزینه می کند. با توجه به اینکه مولفه راکتیو کل انرژی هیچ سودی برای مصرف کننده ندارد، در حالی که کسری از دوره انرژی راکتیو مصرف می شود و سهمی نیز واگذار می شود، نیازی به پرداخت برای توان راکتیو نیست. اما شیطان همانطور که می دانید در جزئیات نهفته است. از آنجایی که بار مختلط جریان را در شبکه افزایش می‌دهد، مشکلاتی در نیروگاه‌هایی که الکتریسیته توسط ژنراتورهای سنکرون تولید می‌شود، به وجود می‌آیند، یعنی: بار القایی ژنراتور را «تحریک‌زدایی» می‌کند و رساندن آن به حالت قبلی‌اش هزینه‌های توان اکتیو واقعی را دارد. برای "تحریک مجدد" آن.

بنابراین، کاملاً منصفانه است که مصرف کننده را مجبور کنیم برای توان القایی مصرفی هزینه بپردازد. این امر مصرف کننده را تشویق می کند تا مولفه راکتیو بار خود را جبران کند و از آنجایی که این جزء عمدتاً القایی است، جبران شامل اتصال خازن هایی با ظرفیت از پیش محاسبه شده است.

مصرف کننده فرصتی برای پرداخت کمتر پیدا می کند

اگر مصرف کننده توان اکتیو و راکتیو مصرفی را جداگانه بپردازد. او آماده است هزینه های اضافی را متحمل شود و بانک های خازن را در شرکت خود نصب کند، بسته به میانگین آمار مصرف برق در ساعات روز، دقیقاً طبق برنامه روشن می شود.

همچنین می توان دستگاه های خاصی (جبران کننده توان راکتیو) را در شرکت نصب کرد که به طور خودکار خازن ها را بسته به میزان و ماهیت توان مصرفی در حال حاضر متصل می کند. این جبران کننده ها به شما امکان می دهند مقدار ضریب توان را از 0.6 به 0.97 افزایش دهید. تقریبا به وحدت

همچنین پذیرفته شده است که اگر نسبت انرژی راکتیو مصرفی به کل از 0.15 تجاوز نکند، مصرف کننده شرکتی از پرداخت هزینه انرژی راکتیو معاف می شود.

در مورد مصرف کنندگان فردی، به دلیل مصرف برق نسبتا کم آنها، مرسوم نیست که قبض های پرداخت برق مصرفی را به فعال و راکتیو تقسیم کنند. انرژی الکتریکی خانگی فقط توان فعال بار الکتریکی را در نظر می گیرد و برای آن فاکتور صادر می شود. آن ها در حال حاضر، حتی یک امکان فنی برای قبض یک مصرف کننده منفرد برای توان راکتیو مصرفی وجود ندارد.

مصرف کننده انگیزه خاصی برای جبران مولفه القایی بار ندارد و اجرای این امر از نظر فنی دشوار است. خازن هایی که به طور دائم متصل هستند، در صورت قطع یک بار القایی، سیم کشی منبع تغذیه را به طور غیر ضروری بارگذاری می کنند. پشت کنتور برق (همچنین جلوی کنتور، اما مصرف کننده برای آن پولی پرداخت نمی کند)، که با افزایش متناظر در صورتحساب پرداخت، باعث مصرف برق فعال می شود و جبران کننده های اتوماتیک گران هستند و بعید است که هزینه را توجیه کنند. از خرید آنها

مورد دیگر این است که سازنده گاهی اوقات خازن های جبرانی را در ورودی مصرف کنندگان با یک جزء بار القایی نصب می کند. این خازن‌ها وقتی به درستی انتخاب شوند، تا حدودی تلفات انرژی در سیم‌های تغذیه را کاهش می‌دهند، در حالی که با کاهش افت ولتاژ روی سیم‌های تغذیه، ولتاژ دستگاه الکتریکی متصل را کمی افزایش می‌دهند.

اما مهمتر از همه، جبران انرژی راکتیو برای هر مصرف کننده، از یک آپارتمان گرفته تا یک شرکت بزرگ، جریان را در تمام خطوط برق، از یک نیروگاه تا یک سپر آپارتمان کاهش می دهد. با توجه به مولفه راکتیو جریان کامل که باعث کاهش تلفات انرژی در خطوط و افزایش راندمان سیستم های الکتریکی می شود.

از نامه مشتری:
به خاطر خدا به من بگویید چرا قدرت UPS با ولت آمپر نشان داده شده است و نه با کیلووات معمول برای همه. خیلی استرس داره از این گذشته ، همه مدتهاست به کیلووات عادت کرده اند. بله، 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، تصاویر زیر را ببینید:

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

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

ویژگی های قدرت بار را می توان با یک پارامتر واحد (قدرت فعال بر حسب W) فقط برای جریان مستقیم تنظیم کرد، زیرا فقط 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 به طور دقیق مشخص 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 کنند.

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

راکتانس - به طور متناوب انرژی را جمع می کند و سپس آن را به شبکه باز می گرداند - مثال ها: خازن، سلف (بند 40.41، کلاس فیزیک 11 V.A. Kasyanov M.: Bustard، 2007).

شما می توانید در هر کتاب درسی مهندسی برق بیشتر بخوانید که توان اکتیو (تلف شده در مقاومت اهمی) با وات اندازه گیری می شود و توان راکتیو (که از طریق راکتانس در گردش است) با vars اندازه گیری می شود. دو پارامتر دیگر نیز برای توصیف توان بار استفاده می شود: توان کل و ضریب توان. همه این 4 گزینه:

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

این پارامترها با روابط 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 های توان ارائه 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 cosФ هستند:
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. برق AC. معمولا این دو پارامتر توان ظاهری (VA) و توان فعال (W) هستند. برای مثال ژنست و پارامترهای UPS را ببینید.

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

به عنوان مثال به کتاب های درسی مهندسی برق مراجعه کنید:

1. Evdokimov F. E. مبانی نظری مهندسی برق. - م.: مرکز انتشارات "آکادمی"، 1383.

2. Nemtsov M. V. مهندسی برق و الکترونیک. - م.: مرکز انتشارات "آکادمی"، 1386.

3. Chastoyedov L. A. مهندسی برق. - م.: دبیرستان، 1989.

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

کاربرد

مثال 1: توان ترانسفورماتورها و اتوترانسفورماتورها با واحد VA (ولت آمپر) نشان داده شده است.

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

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

مثال 2: قدرت خازن ها بر حسب وار 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 cosФ است

برای بارهایی مانند موتورهای الکتریکی، لامپ ها (تخلیه)، منابع تغذیه کامپیوتر، بارهای ترکیبی و غیره - اطلاعات فنی P [kW] و cosФ (قدرت فعال و ضریب توان) یا S [kVA] و cosФ (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)

اضافه 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 عادی می کند.

مکمل 2

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

ضمیمه 3. نکته مهم در مورد ضریب توان یو پی اس و تثبیت کننده های ولتاژ

ظرفیت بار UPS و DGU به یک بار صنعتی استاندارد (ضریب توان 0.8 با شخصیت القایی) نرمال شده است. به عنوان مثال، یو پی اس 100 کیلو ولت آمپر / 80 کیلو وات. این بدان معنی است که دستگاه می تواند حداکثر توان بار فعال 80 کیلو وات یا بار مختلط (فعال-راکتیو) حداکثر توان 100 کیلو ولت آمپر با ضریب توان القایی 0.8 را تامین کند.

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

مکمل 4

نمونه های گویا از بارهای مقاومتی خالص و راکتیو خالص:

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

مکمل 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 زاویه F از فاز ولتاژ عقب می افتد.

- (منهای)- اگر راکتانس کل خازنی باشد (مثال: PF=-0.5). فاز جریان، فاز ولتاژ را با زاویه F هدایت می کند.

مکمل 6

سوالات تکمیلی

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

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. نتیجه محاسبه لزوما یک عدد واقعی است. مثال: توان راکتیو یک بار (خازن) 20 کیلووار، جریان انرژی واقعی 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 ناپذیری توسط بار جذب می شوند، این "وات های در حال گردش" تصمیم گرفتند ولت·آمپرها را واکنش پذیر بنامند.

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. برای مثال، مسافت برابر است با سرعت ضربدر زمان (S=v*t). سپس، با توسعه فیزیک، یعنی با بررسی اجسام پیچیده تر (نور، امواج، جریان الکتریکی متناوب، اتم، فضا و غیره)، تعداد زیادی از کمیت های فیزیکی ظاهر شد که محاسبه هر یک به طور جداگانه غیرممکن شد. . این فقط یک مشکل محاسبه 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، شروع به ترکیب شدن با کمیت‌های پیچیده‌تر (شامل 2 یا چند کمیت واحد) کردند. اینگونه است که کمیت های اسکالر (تک) (دما و غیره)، مقادیر دوگانه برداری و پیچیده (امپدانس و غیره)، بردارهای سه گانه (بردار میدان مغناطیسی و غیره) و کمیت های پیچیده تر - ماتریس ها و تانسورها (دی الکتریک) ظاهر می شوند. تانسور گذردهی، تانسور ریچی و دیگران). 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 مجتمع، یعنی 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) استفاده می شود، همانطور که در شکل. بالاتر اما این بدان معنا نیست که S P Q نشان داده شده در شکل با واقعیت مرتبط نیست. مقادیر واقعی S PQ را می توان به روش معمول، بر اساس اندازه گیری سیگنال های سینوسی با یک اسیلوسکوپ نشان داد. مقادیر S P Q Ф I U در مدار AC بار منبع به بار بستگی دارد. در زیر نمونه‌ای از سیگنال‌های سینوسی واقعی S PQ و F برای 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 A اندازه گیری شد و ولتاژ در بار 225 ولت بود. ما ضرب می کنیم و قدرت بار را در وات می گیریم: 10 A 225 V \u003d 2250 W.

پاسخ:
شما کل توان بار 2250 VA را دریافت کرده اید (محاسبه شده است). بنابراین، پاسخ شما تنها در صورتی معتبر خواهد بود که بار شما کاملاً مقاومتی باشد، پس در واقع 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 مانند APPA137 استفاده کنید:

به عنوان مثال به ادبیات اضافی مراجعه کنید:

Evdokimov F. E. مبانی نظری مهندسی برق. - م.: مرکز انتشارات "آکادمی"، 1383.

Nemtsov M.V. مهندسی برق و الکترونیک. - م.: مرکز انتشارات "آکادمی"، 1386.

Chastoyedov 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 توان Yu.N. Starodubtsev / RadioSoft Moscow 2005 / rev d25d5r4feb2013

برق فعال و گاهی پر است. سوال این است که پر از چیست؟ اما، آنها می گویند، آنچه به ما کمک می کند، چیزی که ما را به کار مفید می رساند، اما همچنین ... معلوم می شود که این همه چیز نیست. یک جزء دوم نیز وجود دارد که به نظر می رسد نوعی وزنه سازی است و به سادگی انرژی می سوزاند. آنچه را که لازم نیست گرم می کند و ما از این نه گرم هستیم و نه سرد.

این توان را توان راکتیو می نامند. اما، به اندازه کافی عجیب، ما خودمان مقصریم. یا بهتر است بگوییم سیستم تولید، انتقال و مصرف برق ما.

توان اکتیو، راکتیو و ظاهری

ما از برق از طریق شبکه های جریان متناوب استفاده می کنیم. ولتاژ شبکه های ما در هر ثانیه 50 برابر از حداقل مقدار تا حداکثر نوسان می کند. اینطور شد. هنگامی که آنها یک ژنراتور الکتریکی را اختراع کردند که حرکت مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل می کند، معلوم شد که perpetuum mobile یا به زبان لاتین ترجمه شده است، حرکت دائمی راحت تر است که در یک دایره مرتب می شود. روزی روزگاری چرخ اختراع شد و از آن زمان می دانیم که اگر روی یک محور معلق باشد، می توان آن را برای مدت طولانی و طولانی بچرخاند و در همان مکان - روی محور - باقی می ماند.

چرا در شبکه ولتاژ AC داریم؟

و ژنراتور الکتریکی دارای یک محور و چیزی است که روی آن می چرخد. و در نتیجه یک ولتاژ الکتریکی به دست می آید. فقط ژنراتور از دو قسمت تشکیل شده است: یک چرخان، روتور و یک استاتور ثابت. و هر دوی آنها در تولید برق نقش دارند. و هنگامی که یک قسمت به دور دیگری می چرخد، به ناچار نقاط سطح قسمت دوار یا به نقاط سطح قسمت ثابت نزدیک می شوند، سپس از آنها دور می شوند. و این موقعیت مشترک به ناچار تنها توسط یک تابع ریاضی توصیف می شود - یک سینوسی. سینوسی یک چرخش در یک دایره بر روی یکی از محورهای هندسی است. اما از این دست محورها می توان زیاد ساخت. معمولا مختصات ما عمود بر هم هستند. و سپس، هنگام چرخش در یک دایره از یک نقطه خاص بر روی یک محور، طرح چرخش یک سینوسی خواهد بود، و از سوی دیگر - یک موج کسینوس، یا همان سینوسی، که فقط نسبت به اول به اندازه یک چهارم تغییر می کند. چرخش یا 90 درجه.

این چیزی است که نشان دهنده ولتاژی است که شبکه برق به آپارتمان ما می آورد.

زاویه چرخش در اینجا به 360 درجه تقسیم نمی شود،
و 24 لشکر یعنی یک تقسیم مربوط به 15 درجه است
6 تقسیم = 90 درجه

بنابراین، ولتاژ در شبکه ما سینوسی با فرکانس 50 هرتز و دامنه 220 ولت است، زیرا ساخت ژنراتورهایی که دقیقاً ولتاژ متناوب تولید می کنند راحت تر است.

سود ولتاژ متغیر - سود سیستم

و برای ثابت کردن ولتاژ، باید به طور خاص آن را صاف کنید. و این را می توان مستقیماً در ژنراتور (به ویژه طراحی شده - سپس تبدیل به ژنراتور DC) یا مدتی بعد انجام داد. این "روزی" دوباره بسیار مفید بود، زیرا ولتاژ متناوب را می توان با یک ترانسفورماتور تبدیل کرد - افزایش یا کاهش. معلوم شد که این دومین راحتی ولتاژ متغیر است. و با افزایش آن با ترانسفورماتورها به ولتاژهایی که به معنای واقعی کلمه بسیار (نیم میلیون ولت یا بیشتر) هستند، می توان آن را در فواصل عظیم با سیم بدون تلفات عظیم منتقل کرد. و همچنین در کشور بزرگ ما مفید واقع شد.

بنابراین، با آوردن ولتاژ به آپارتمان ما، و کاهش آن به حداقل مقدار قابل تصور (هر چند هنوز خطرناک) 220 ولت، آنها دوباره فراموش کردند که آن را به یک ثابت تبدیل کنند. و چرا؟ چراغ ها روشن است، یخچال روشن است، تلویزیون روشن است. اگرچه تلویزیون دارای این ولتاژهای ثابت / متغیر است ... اما، ما در اینجا نیز در مورد آن صحبت نمی کنیم.

تلفات ولتاژ AC

و در اینجا ما از یک شبکه ولتاژ متناوب استفاده می کنیم.

و حاوی یک "پرداخت برای فراموشی" است - واکنش شبکه های مصرف کننده ما و قدرت واکنش آنها. راکتانس مقاومت در برابر جریان متناوب است. و نیرویی که به سادگی از وسایل برقی مصرف کننده ما می گذرد.

جریانی که از سیم ها عبور می کند یک میدان الکتریکی در اطراف آنها ایجاد می کند. میدان الکترواستاتیک بارها را از هر چیزی که منبع میدان، یعنی جریان، احاطه کرده است، جذب می کند. و تغییر در جریان همچنین یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که شروع به القای جریان های الکتریکی غیر تماسی در تمام رساناهای اطراف می کند. بنابراین، سینوسی فعلی ما، به محض اینکه چیزی را روشن می کنیم، فقط یک جریان نیست، بلکه تغییر مداوم آن است. در اطراف رساناهای کافی وجود دارد که از جعبه های فلزی همان وسایل برقی، لوله های فلزی برای آبرسانی، گرمایش، فاضلاب و پایان دادن به میله های آرماتور در دیوارها و سقف های بتونی آرمه شروع می شود. اینجاست که برق وارد می شود. حتی آب در کاسه توالت، و این در سرگرمی عمومی شرکت می کند - جریان های پیکاپ نیز در آن القا می شود. ما اصلاً به چنین برقی نیاز نداریم، ما آن را "سفارش ندادیم". اما سعی می کند این هادی ها را گرم کند، یعنی برق را از شبکه آپارتمان ما می گیرد.

برای مشخص کردن نسبت توان در شبکه AC ما، یک مثلث رسم کنید.

S کل توان مصرفی شبکه ما است،
P - توان فعال، همچنین یک بار فعال مفید است،
Q - توان راکتیو.

توان کامل را می توان با وات متر اندازه گیری کرد و توان اکتیو با محاسبه شبکه ما به دست می آید که در آن فقط بارهای مفید را برای خود در نظر می گیریم. طبیعتاً از مقاومت سیم ها غفلت می کنیم و آنها را نسبت به مقاومت های مفید وسایل برقی کوچک می دانیم.

قدرت کامل

S = U x I = U a x I f

یعنی هرچه این زاویه حاد "دنگ تر" باشد، شبکه داخلی مصرف کننده آپارتمان برای ما بدتر کار می کند - انرژی زیادی هدر می رود.

توان فعال، راکتیو و ظاهری چیست

زاویه j را می توان زاویه تغییر فاز بین جریان و ولتاژ در شبکه ما نیز نامید. جریان حاصل اعمال ولتاژ اولیه 220 ولت در فرکانس 50 هرتز به شبکه ما است. هنگامی که بار فعال است، فاز جریان با فاز ولتاژ در آن منطبق است. و بارهای راکتیو این فاز را با این زاویه تغییر می دهند.

در واقع، زاویه درجه کارایی مصرف انرژی ما را مشخص می کند. و باید سعی کنیم آن را کاهش دهیم. سپس S به P نزدیک می شود.

فقط کار کردن با زاویه، بلکه با کسینوس زاویه راحت تر است. این دقیقاً نسبت دو قدرت است:

کسینوس یک زاویه با نزدیک شدن زاویه به صفر به یک نزدیک می شود. یعنی هرچه زاویه j تیزتر باشد، شبکه مصرف کننده برق کارآمدتر کار می کند. در عمل، اگر به مقدار کسینوس فی (و می توان آن را به صورت درصد بیان کرد) از مرتبه 70 تا 90٪ دست یافت، این در حال حاضر بسیار خوب در نظر گرفته می شود.

رابطه دیگری اغلب استفاده می شود که توان اکتیو و توان راکتیو را به هم مرتبط می کند:

از نمودار جریان و ولتاژ، می توانید عباراتی برای توان ها پیدا کنید: فعال، راکتیو و کل.

اگر توان اکتیو، که برای ما آشناتر است، با وات اندازه گیری شود، توان ظاهری با ولت آمپر (var) اندازه گیری می شود. یک وات از یک var را می توان با ضرب در کسینوس فی محاسبه کرد.

توان راکتیو چیست

توان راکتیو یا القایی یا خازنی است. آنها در یک مدار الکتریکی متفاوت رفتار می کنند. در DC، اندوکتانس فقط یک تکه سیم است که مقدار بسیار کمی مقاومت دارد. خازن با ولتاژ ثابت فقط یک وقفه در مدار است.

و هنگامی که آنها را در مدار قرار می دهیم، به آنها ولتاژ اعمال می کنیم، در طول فرآیند گذرا آنها نیز برعکس رفتار می کنند. خازن شارژ می شود، در حالی که جریان حاصل ابتدا بزرگ است، سپس با شارژ شدن، کوچک است و به صفر کاهش می یابد.

در یک سلف، یک سیم پیچ با سیم، میدان مغناطیسی که پس از روشن شدن در همان ابتدا ایجاد می شود، به شدت از عبور جریان جلوگیری می کند، و ابتدا کوچک است، سپس به مقدار ثابت خود افزایش می یابد، که توسط عناصر فعال تعیین می شود. مدار

بنابراین خازن ها به تغییر جریان در مدار کمک می کنند و اندوکتانس ها از تغییر جریان جلوگیری می کنند.

اجزای القایی و خازنی مقاومت شبکه

بنابراین، عناصر واکنشی انواع مقاومت خود را دارند - خازنی و القایی. با امپدانس، شامل اجزای فعال و راکتیو، این با فرمول زیر مرتبط است:

Z امپدانس است،

R - مقاومت فعال،

X - راکتانس.

به نوبه خود، راکتانس از دو بخش تشکیل شده است:

X L - القایی و X C - خازنی.

از این رو، می بینیم که سهم آنها در مولفه واکنشی متفاوت است.

هر چیزی که در شبکه القایی است، راکتانس شبکه را افزایش می دهد، هر چیزی که در شبکه خازنی است، راکتانس را کاهش می دهد.

وسایل برقی موثر بر کیفیت مصرف

اگر همه دستگاه های شبکه ما مانند لامپ بودند، یعنی یک بار کاملاً فعال بودند، هیچ مشکلی وجود نداشت. اگر یک شبکه مصرف کننده فعال، یک بار فعال پیوسته و، همانطور که می گویند، در یک میدان باز وجود داشت - چیزی در اطراف وجود ندارد، پس همه چیز به راحتی طبق قوانین اهم و کیرشهوف محاسبه می شد و منصفانه بود - چقدر شما مصرف شد، شما برای خیلی هزینه پرداختید. اما با داشتن یک "زیرساخت" رسانای مرموز در اطراف خود، و در خود شبکه تعداد زیادی خازن و اندوکتانس نامشخص، علاوه بر مفید بودن برای ما، یک بار واکنشی و غیرضروری نیز دریافت می کنیم.

چگونه از دست آن خلاص شویم؟ هنگامی که شبکه مصرف کننده برق قبلا ایجاد شده باشد، می توان اقداماتی را برای کاهش مولفه راکتیو انجام داد. جبران بر اساس "تضاد" اندوکتانس ها و خازن ها است.

یعنی در شبکه موجود اجزای آن سنجیده شود و سپس جبران ابداع شود.

یک اثر خاص از چنین اقداماتی در شبکه های مصرف کننده بزرگ به دست می آید. به عنوان مثال، در سطح یک طبقه کارخانه، که دارای تعداد زیادی تجهیزات دائما در حال کار است.

برای جبران مولفه راکتیو، از جبران کننده های توان راکتیو ویژه (RPC) استفاده می شود که حاوی خازن هایی در طراحی خود هستند که تغییر فاز کل در شبکه را برای بهتر شدن تغییر می دهند.

استفاده از موتورهای سنکرون AC در شبکه ها نیز مورد استقبال قرار می گیرد، زیرا آنها قادر به جبران توان راکتیو هستند. اصل ساده است: آنها می توانند در حالت موتور در شبکه کار کنند و هنگامی که "انسداد" الکتریسیته در طول یک تغییر فاز مشاهده می شود (زبان دیگر کلمات دیگری پیدا نمی کند) آنها می توانند این را با " جبران کنند. کسب درآمد» در شبکه در حالت ژنراتور.