Dalla lettera del cliente:
Dimmi, per carità, perché la potenza dell'UPS è indicata in Volt-Ampere e non nei soliti kilowatt. Questo è molto fastidioso. Dopotutto, tutti sono abituati da tempo ai chilowatt. E la potenza di tutti i dispositivi è principalmente indicata in kW.
Alessio. 21 giugno 2007
Le caratteristiche tecniche di qualsiasi UPS indicano la potenza apparente [kVA] e la potenza attiva [kW] - caratterizzano la capacità di carico dell'UPS. Esempio, vedi foto sotto:
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La potenza di non tutti i dispositivi è indicata in watt, ad esempio:
- La potenza dei trasformatori è indicata in VA:
http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (trasformatori TP: vedi appendice)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (trasformatori TSGL: vedi appendice) - La potenza del condensatore è indicata in Vary:
http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatori K78-39: vedere appendice)
http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatori del Regno Unito: vedere l'appendice) - Esempi di altri carichi - vedere gli allegati di seguito.
Le caratteristiche di potenza del carico possono essere impostate con precisione con un unico parametro (potenza attiva in W) solo per il caso di corrente continua, poiché nel circuito in corrente continua esiste un solo tipo di resistenza - resistenza attiva.
Le caratteristiche di potenza del carico per il caso di corrente alternata non possono essere impostate con precisione con un unico parametro, poiché esistono due diversi tipi di resistenza nel circuito di corrente alternata: attiva e reattiva. Pertanto, solo due parametri: potenza attiva e potenza reattiva caratterizzano accuratamente il carico.
Il principio di funzionamento delle resistenze attive e reattive è completamente diverso. Resistenza attiva - converte irreversibilmente l'energia elettrica in altri tipi di energia (calore, luce, ecc.) - esempi: lampada a incandescenza, riscaldatore elettrico (paragrafo 39, grado di fisica 11 V.A.Kasyanov M .: Bustard, 2007).
Resistenza reattiva - accumula alternativamente energia e poi la restituisce alla rete - esempi: condensatore, induttore (paragrafo 40,41, grado fisico 11 V.A.Kasyanov M .: Drofa, 2007).
Inoltre, in qualsiasi libro di testo di ingegneria elettrica, puoi leggere che la potenza attiva (dissipata da una resistenza attiva) è misurata in watt e la potenza reattiva (che circola attraverso una reattanza) è misurata in var; inoltre, per caratterizzare la potenza del carico, vengono utilizzati altri due parametri: potenza totale e fattore di potenza. Tutti questi 4 parametri:
- Potenza attiva: designazione P, unità: Watt
- Potenza reattiva: designazione Q, unità: Var(Volt Ampere reattivo)
- Potenza apparente: designazione S, unità: VA(Volt Ampere)
- Fattore di potenza: designazione K o cos, unità di misura: quantità adimensionale
Questi parametri sono legati dai rapporti: S * S = P * P + Q * Q, cosФ = k = P / S
Anche cos si chiama fattore di potenza ( Fattore di potenza – PF)
Pertanto, nell'ingegneria elettrica, due di questi parametri sono impostati per la caratteristica di potenza, poiché il resto può essere trovato da questi due.
Ad esempio, motori elettrici, lampade (a scarica) - in quelli. dati indicati P [kW] e cosF:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (motori AIR: vedi appendice)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (lampade DRL: vedi appendice)
(per esempi di dati tecnici per carichi diversi vedere allegato sotto)
È lo stesso con gli alimentatori. La loro potenza (capacità di carico) è caratterizzata da un parametro per gli alimentatori CC: potenza attiva (W) e due parametri per la sorgente. Alimentazione CA. Tipicamente questi due parametri sono potenza apparente (VA) e attiva (W). Vedi ad esempio i parametri del gruppo elettrogeno e dell'UPS.
La maggior parte degli elettrodomestici da ufficio e domestici sono attivi (nessuna o poca reattanza), quindi la loro potenza è indicata in watt. In questo caso, nel calcolo del carico, viene utilizzato il valore in watt dell'UPS. Se il carico sono computer con alimentatori (PSU) senza correzione del fattore di potenza in ingresso (APFC), una stampante laser, frigorifero, condizionatore d'aria, motore elettrico (ad esempio, una pompa sommersa o un motore in una macchina utensile), lampade con reattore fluorescente , ecc. - tutte le uscite vengono utilizzate nel calcolo. ... Dati UPS: kVA, kW, caratteristiche di sovraccarico, ecc.
Vedi tutorial di ingegneria elettrica, ad esempio:
1. Evdokimov FE Fondamenti teorici dell'ingegneria elettrica. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2004.
2. Nemtsov MV Ingegneria elettrica ed elettronica. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2007.
3. Fretedov LA Ingegneria elettrica. - M.: Scuola superiore, 1989.
Vedere anche alimentazione CA, fattore di potenza, resistenza elettrica, reattanza http://en.wikipedia.org
(traduzione: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Applicazione
Esempio 1: la potenza di trasformatori e autotrasformatori è indicata in VA (Volt Ampere)
http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (trasformatori TSGL)
| Autotrasformatori monofase |
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| TDGC2-0,5 kVa, 2A | AOSN-2-220-82 | ||
| TDGC2-1,0 kVa, 4A | Lat 1.25 | AOSN-4-220-82 | |
| TDGC2-2.0 kVa, 8A | Lat 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 (autotrasformatori da laboratorio LATR / TDGC2)
Esempio 2: la potenza dei condensatori è indicata in Varas (Volt Ampere reattivi)
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http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (condensatori K78-39)
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http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (condensatori britannici)
Esempio 3: i dati tecnici dei motori elettrici contengono potenza attiva (kW) e cosF
Per carichi come motori elettrici, lampade (a scarica), alimentatori per computer, carichi combinati, ecc. - i dati tecnici indicano P [kW] e cosF (potenza attiva e fattore di potenza) o S [kVA] e cosF (potenza apparente e fattore di potenza potenza).
http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(carico combinato - macchina per taglio plasma acciaio / Taglio plasma inverter LGK160 (IGBT)
http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (Alimentazione PC)
Appendice 1
Se il carico ha un fattore di potenza elevato (0,8 ... 1,0), le sue proprietà si avvicinano al carico attivo. Tale carico è ideale sia per la linea di rete che per le fonti di alimentazione, poiché non genera correnti e potenze reattive nel sistema.
Pertanto, in molti paesi sono stati adottati standard che regolano il fattore di potenza delle apparecchiature.
Appendice 2
Le apparecchiature monocarico (ad esempio un alimentatore per PC) e combinate multicomponente (ad esempio una fresatrice industriale con più motori, un PC, illuminazione, ecc.) hanno bassi fattori di potenza (inferiori a 0,8) di unità (ad esempio, un raddrizzatore di alimentazione per PC o un motore elettrico ha un fattore di potenza 0,6 ... 0,8). Pertanto, oggigiorno la maggior parte delle apparecchiature dispone di un blocco di ingresso per il correttore del fattore di potenza. In questo caso, il fattore di potenza in ingresso è 0,9 ... 1,0, che è conforme agli standard normativi.
Appendice 3. Avviso importante sul fattore di potenza dell'UPS e dei regolatori di tensione
La capacità di carico di UPS e DGS è normalizzata a un carico industriale standard (fattore di potenza 0,8 con carattere induttivo). Ad esempio UPS 100 kVA / 80 kW. Ciò significa che il dispositivo può alimentare un carico resistivo con una potenza massima di 80 kW, oppure un carico misto (reattivo-reattivo) con una potenza massima di 100 kVA con un fattore di potenza induttivo di 0,8.
Negli stabilizzatori di tensione, la situazione è diversa. Per lo stabilizzatore, il fattore di potenza del carico è irrilevante. Ad esempio, uno stabilizzatore di tensione da 100 kVA. Ciò significa che il dispositivo può fornire un carico resistivo con una potenza massima di 100 kW, o qualsiasi altro (puramente attivo, puramente reattivo, misto) con una potenza di 100 kVA o 100 kvar con qualsiasi fattore di potenza capacitivo o induttivo. Si noti che questo è vero per i carichi lineari (nessuna armonica di corrente più elevata). Con grandi distorsioni armoniche della corrente di carico (alto THD), la potenza di uscita dello stabilizzatore diminuisce.
Appendice 4
Esempi illustrativi di carichi puri attivi e puri reattivi:
- Una lampada a incandescenza da 100 W è collegata a una corrente alternata 220 VAC - c'è una corrente di conduzione ovunque nel circuito (attraverso i conduttori dei fili e i capelli di tungsteno della lampada). Caratteristiche del carico (lampada): potenza S = P ~ = 100 VA = 100 W, PF = 1 => tutta l'energia elettrica è attiva, il che significa che è completamente assorbita dalla lampada e si trasforma in energia termica e luminosa.
- Un condensatore non polare di 7 μF è collegato alla rete 220 VAC AC - c'è una corrente di conduzione nel circuito del filo, una corrente di polarizzazione scorre all'interno del condensatore (attraverso il dielettrico). Caratteristiche del carico (condensatore): potenza S = Q ~ = 100 VA = 100 VAR, PF = 0 => tutta la potenza elettrica è reattiva, il che significa che circola costantemente dalla sorgente al carico e viceversa, di nuovo al carico, ecc.
Appendice 5
Per indicare la reattanza prevalente (induttiva o capacitiva), al fattore di potenza viene assegnato il segno:
+ (più)- se la reattanza totale è induttiva (esempio: PF = + 0,5). La fase corrente è in ritardo rispetto alla fase di tensione di un angolo F.
- (meno)- se la reattanza totale è capacitiva (esempio: PF = -0,5). La fase corrente è davanti alla fase di tensione di un angolo F.
Appendice 6
Domande aggiuntive
Domanda 1:
Perché numeri/quantità immaginari (ad esempio potenza reattiva, reattanza, ecc.), che non esistono nella realtà, vengono utilizzati in tutti i libri di testo di ingegneria elettrica per il calcolo dei circuiti CA?
Risposta:
Sì, tutte le quantità individuali nel mondo circostante sono reali. Compreso temperatura, reattanza, ecc. L'uso di numeri immaginari (complessi) è solo un trucco matematico che semplifica i calcoli. Come risultato del calcolo, si ottiene un numero necessariamente reale. Esempio: la potenza reattiva del carico (condensatore) 20kVAr è il flusso reale di energia, cioè i watt reali che circolano nel circuito sorgente-carico. Ma per distinguere questi Watt dai Watt, irrimediabilmente assorbiti dal carico, si decise che questi "Watt circolanti" si chiamassero Volt reattivi · Ampere.
Commento:
In precedenza, in fisica venivano utilizzate solo singole quantità e nel calcolo tutte le quantità matematiche corrispondevano alle quantità reali del mondo circostante. Ad esempio, la distanza è uguale alla velocità per il tempo (S = v * t). Quindi, con lo sviluppo della fisica, cioè quando lo studio di oggetti più complessi (luce, onde, corrente elettrica alternata, atomo, spazio, ecc.) È apparso un numero così grande di quantità fisiche che è diventato impossibile calcolarli separatamente . Questo non è solo un problema di calcolo manuale, ma anche un problema di compilazione di programmi per computer. Per risolvere questo problema, le singole grandezze vicine cominciarono ad essere combinate in altre più complesse (comprese 2 o più quantità singole), obbedienti alle leggi di trasformazione note in matematica. Ecco come sono apparse le quantità scalari (singole) (temperatura, ecc.), Il vettore e il complesso raddoppiato (impedenza, ecc.), Il vettore tripletta (vettore del campo magnetico, ecc.) E le quantità più complesse - matrici e tensori (tensore della costante dielettrica , tensore Ricci, ecc.). Per semplificare i calcoli nell'ingegneria elettrica, vengono utilizzati i seguenti valori doppi immaginari (complessi):
- Impedenza (impedenza) Z = R + iX
- Potenza apparente S = P + iQ
- Costante dielettrica e = e "+ ie"
- Permeabilità magnetica m = m "+ im"
- e così via.
Domanda 2:
La pagina http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power mostra S P Q Ф su un piano complesso, cioè immaginario/inesistente. Cosa c'entra tutto questo con la realtà?
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Risposta:
È difficile eseguire calcoli con sinusoidi reali, quindi, per semplificare i calcoli, viene utilizzata una rappresentazione vettoriale (complessa) come in Fig. sopra. Ma questo non significa che gli S P Q mostrati in figura non abbiano alcuna relazione con la realtà. I valori reali di S P Q possono essere rappresentati nella forma consueta, basata su misurazioni di segnali sinusoidali con un oscilloscopio. I valori di S P Q Ф I U nel circuito di corrente alternata "source-load" dipendono dal carico. Di seguito è riportato un esempio di segnali sinusoidali reali S P Q e Ф per il caso di un carico costituito da resistenze attive e reattive (induttive) collegate in serie.
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Domanda 3:
Con normali pinze amperometriche e un multimetro, la corrente di carico è 10 A e la tensione al carico è 225 V. Moltiplicando e otteniamo la potenza di carico in W: 10 A 225 V = 2250 W.
Risposta:
Hai ricevuto (calcolato) la potenza di carico totale di 2250 VA. Pertanto, la tua risposta sarà vera solo se il tuo carico è puramente attivo, quindi in realtà Volt · Ampere è uguale a Watt. Per tutti gli altri tipi di carichi (ad esempio un motore elettrico) - n. Per misurare tutte le caratteristiche di qualsiasi carico arbitrario, è necessario utilizzare un analizzatore di rete, ad esempio APPA137:
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Vedere la letteratura aggiuntiva, ad esempio:
Evdokimov F.E. Fondamenti teorici dell'ingegneria elettrica. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2004.
Nemtsov M.V. Ingegneria elettrica ed elettronica. - M.: Centro editoriale "Accademia", 2007.
Fretedov L.A. Ingegneria elettrica. - M.: Scuola superiore, 1989.
Alimentazione CA, Fattore di potenza, Resistenza elettrica, Reattanza
http://en.wikipedia.org (traduzione: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)
Teoria e calcolo dei trasformatori a bassa potenza Yu.N. Starodubtsev / RadioSoft Mosca 2005 / rev d25d5r4feb2013
ed è la somma di due grandezze, di cui una è costante nel tempo, e l'altra pulsa con doppia frequenza.
Significare p (t) nel periodo T è detta potenza attiva ed è completamente determinata dal primo termine dell'equazione (5.1): 
Potenza attiva caratterizza l'energia spesa irreversibilmente dalla fonte per unità di tempo per la produzione di lavoro utile da parte del consumatore. L'energia attiva consumata dai ricevitori elettrici viene convertita in altri tipi di energia: energia meccanica, termica, aria compressa e gas, ecc.
Il valore medio del secondo termine della potenza istantanea (1.1) (pulsa con doppia frequenza) per il tempo T è uguale a zero, cioè la sua creazione non richiede alcun costo di materiale e quindi non può svolgere un lavoro utile. Tuttavia, la sua presenza indica che è in atto un processo reversibile di scambio di energia tra la sorgente e il ricevitore. Ciò è possibile se ci sono elementi in grado di accumulare ed emettere energia elettromagnetica - capacità e induttanza. Questo componente caratterizza la potenza reattiva.
Piena potenza ai terminali del ricevitore in forma complessa può essere rappresentato come segue:
| . | (5.2) |
Unità di potenza apparente S = UI - VA.
Potere reattivo- un valore che caratterizza i carichi creati nei dispositivi elettrici dalle fluttuazioni (scambio) di energia tra la sorgente e il ricevitore. Per una corrente sinusoidale, è uguale al prodotto dei valori di corrente efficace io e tensione tu dal seno dell'angolo di fase tra di loro: Q = interfaccia utente sinφ. L'unità di misura è VAR.
La potenza reattiva non è associata al lavoro utile dell'azionamento elettrico e viene spesa solo per la creazione di campi elettromagnetici alternati in motori elettrici, trasformatori, apparati, linee, ecc.
Per la potenza reattiva sono accettati concetti come generazione, consumo, trasmissione, perdite, equilibrio. Si ritiene che se la corrente è in ritardo rispetto alla tensione in fase (natura induttiva del carico), la potenza reattiva viene consumata e ha un segno positivo e se la corrente è in anticipo rispetto alla tensione (natura capacitiva del carico), quindi la potenza reattiva viene generata ed ha valore negativo.
I principali consumatori di potenza reattiva nelle imprese industriali sono motori asincroni (60-65% del consumo totale), trasformatori (20-25%), convertitori di valvole, reattori, reti elettriche aeree e altri ricevitori (10%).
La trasmissione di potenza reattiva carica le reti elettriche e le apparecchiature installate al suo interno, riducendo il loro rendimento. La potenza reattiva è generata da generatori sincroni di centrali elettriche, compensatori sincroni, motori sincroni (regolazione della corrente di eccitazione), banchi di condensatori (BC) e linee elettriche.
La potenza reattiva generata dalla capacità delle reti ha il seguente ordine di grandezza: una linea aerea da 20 kV genera 1 kvar per 1 km di linea trifase; cavo interrato 20 kV - 20 kvar/km; linea aerea 220 kV - 150 kvar/km; cavo interrato 220 kV - 3 MVAr/km.
Fattore di potenza e fattore di potenza reattiva.
La rappresentazione vettoriale delle grandezze che caratterizzano lo stato della rete porta alla rappresentazione della potenza reattiva Q vettore perpendicolare al vettore potenza attiva R(fig.5.2). La loro somma vettoriale fornisce la cardinalità completa S.
Riso. 5.1. triangolo di potenza
Secondo la fig. 5.1 e (5.2) segue che S 2 = Р 2 + Q 2; tgφ = Q / P; cosφ = P / S.
Il principale indicatore standard che caratterizzava la potenza reattiva era in precedenza il fattore di potenza cosφ. Agli input che riforniscono un'impresa industriale, il valore medio ponderato di questo coefficiente avrebbe dovuto essere compreso tra 0,92 e 0,95. Tuttavia, la scelta del rapporto P/S come normativo non dà un'idea chiara della dinamica dei cambiamenti nel valore reale della potenza reattiva. Ad esempio, quando il fattore di potenza cambia da 0,95 a 0,94, la potenza reattiva cambia del 10% e quando lo stesso fattore cambia da 0,99 a 0,98, l'incremento di potenza reattiva è già del 42%. Nei calcoli è più conveniente operare con la relazione tanφ = Q/P, che prende il nome di fattore di potenza reattiva.
Vengono determinate le imprese con una capacità allacciata superiore a 150 kW (escluse le utenze "domestiche") valori limite del fattore di potenza reattiva consumato durante le ore di grandi carichi giornalieri della rete elettrica - da 7 a 23 ore (Ordine del Ministero dell'Industria e dell'Energia della Federazione Russa del 22 febbraio 2007 n. 49 "Sulla procedura per il calcolo dei valori di il rapporto tra potenza attiva e consumo di potenza reattiva per i singoli ricevitori di potenza dei consumatori di energia elettrica utilizzato per determinare gli obblighi delle parti nei contratti per la fornitura di servizi per la trasmissione di energia elettrica ").
Valori limite dei fattori di potenza reattiva (tgφ) sono standardizzati in funzione della posizione del punto (tensione) di connessione dell'utenza alla rete. Per una tensione di rete di 100 kV tgφ = 0,5; per reti da 35, 20, 6 kV - tgφ = 0,4 e per reti da 0,4 kV - tgφ = 0,35.
L'introduzione di nuove direttive sulla compensazione della potenza reattiva era finalizzata ad aumentare l'efficienza dell'intero sistema di alimentazione dai generatori del sistema di alimentazione ai ricevitori di energia elettrica.
Con l'introduzione del fattore di potenza reattiva, è stato possibile rappresentare le perdite di potenza attiva tramite potenza attiva o reattiva: R= (P 2 / U 2) R(l + tg 2 ).
Angolo tra vettori di potenza R e S corrisponde all'angolo tra i vettori della componente attiva della corrente io a e corrente totale io, che a sua volta è la somma vettoriale della corrente attiva io a, in fase con tensione e corrente reattiva io p, situato ad un angolo di 90 ° rispetto ad esso. Questa disposizione delle correnti è una tecnica calcolata associata alla scomposizione in potenza attiva e reattiva, che può essere considerata naturale.
La maggior parte dei consumatori ha bisogno di potenza reattiva perché funzionano modificando il campo magnetico. Per i motori più comuni in funzionamento normale si possono dare i seguenti valori approssimativi di tgφ.
Al momento dell'avviamento dei motori è richiesta una quantità significativa di potenza reattiva, mentre tgφ = 4-5 (cosφ = 0,2-0,24).
Le macchine sincrone hanno la capacità di consumare o fornire potenza reattiva a seconda del grado di eccitazione.
Nei generatori e nei motori sincroni, le dimensioni dei circuiti di eccitazione limitano la possibilità di fornire potenza reattiva ai valori massimi di tgφ = 0,75 (cosφ = 0,8) oppure a tgφ = 0,5 (cosφ = 0,9) (Tabella 5.1).
I motori sincroni prodotti dall'industria nazionale sono progettati per un fattore di potenza anticipato (cosφ = 0,9) e con un carico attivo nominale P nominale e voltaggio tu nom può generare potenza reattiva nominale Q nominale 0,5 P No.
Con sottocarico del LED in termini di potenza attiva β = P/P nome< 1 возможна перегрузка по реактивной мощности α = Q/Q nome> 1.
Il vantaggio di SM utilizzato per compensare la potenza reattiva rispetto a KB è la possibilità di regolare la potenza reattiva generata. Lo svantaggio è che le perdite attive per la generazione di potenza reattiva per SM sono maggiori rispetto a KB.
Perdite attive aggiuntive nell'avvolgimento SM causate dalla potenza reattiva generata nel campo di variazione del cosφ da 1 a 0,9 alla potenza attiva nominale dell'SM pari a P nominale, kW:
R nome = Q 2 camere R /tu 2 numero,
dove Q nom è la potenza reattiva nominale dell'SD, kV Ar; R- resistenza di una fase dell'avvolgimento del LED in uno stato riscaldato, Ohm; tu tensione nominale della rete, kV.
Nei sistemi di alimentazione delle imprese industriali, gli uffici di progettazione compensano la potenza reattiva della parte di base (principale) dei grafici di carico e i LED riducono i picchi dei grafici di carico.
Tabella 5.1
Dipendenze del fattore di sovraccarico per la potenza reattiva dei motori sincroni ns
Giunti di dilatazione sincroni.
Un tipo di SD sono i compensatori sincroni (SC), che sono SD senza carico sull'albero. Al momento, viene prodotto SK con una capacità di oltre 5000 kVAr. Sono di uso limitato nelle reti industriali. Per migliorare gli indicatori di qualità della tensione in potenti azionamenti elettrici con carichi d'urto alternati bruscamente (forni ad arco, laminatoi, ecc.), Vengono utilizzati SC.
Dispositivi di compensazione a tiristori statici.
Nelle reti con un carico d'urto fortemente variabile a una tensione di 6-10 kV, si consiglia di utilizzare non banchi di condensatori, ma speciali sorgenti di alimentazione reattiva ad alta velocità (RPS), che dovrebbero essere installate vicino a tali azionamenti elettrici. Lo schema IRM è mostrato in Fig. 5.2. Utilizza induttori come induttanza regolabile LR e contenitori non regolamentati INSIEME A 1-INSIEME A 3.
Riso. 5.2. Fonti di potenza reattiva ad alta velocità
La regolazione dell'induttanza viene eseguita da gruppi di tiristori VS, i cui elettrodi di controllo sono collegati al circuito di controllo. I vantaggi degli RRM statici sono l'assenza di parti rotanti, la relativa scorrevolezza della regolazione della potenza reattiva fornita alla rete, la possibilità di un sovraccarico di potenza reattiva di tre e quattro volte. Gli svantaggi includono la comparsa di armoniche più elevate, che possono sorgere con una profonda regolazione della potenza reattiva.
A causa di ulteriori perdite di potenza nella rete causate dal consumo di potenza reattiva, il consumo totale di elettricità aumenta. Pertanto, la riduzione dei flussi di potenza reattiva è uno dei compiti principali del funzionamento delle reti elettriche.
Per calcolare correttamente il carico dei consumatori in termini di potenza, è necessario sapere: quali sono i ricevitori di tensione. Cosa sono i carichi attivi, reattivi e lineari? Triangolo del potere. Cos'è la corrente di spunto? Analizziamo tutto questo in ordine.
I ricevitori di tensione includono tutti i dispositivi collegati a sorgenti di tensione. Questi includono: un ventilatore elettrico, una stufa elettrica, una lavatrice, un computer, un televisore, un motore elettrico, utensili elettrici domestici e altri consumatori elettrici.
Nei circuiti CA, i carichi sono suddivisi in attivi, reattivi e non lineari. Nei circuiti CC, non c'è divisione in tipi di carichi.
Carico attivo
I dispositivi di riscaldamento (ferri da stiro, stufe elettriche, lampade ad incandescenza, bollitori elettrici) sono classificati come dispositivi a carico attivo. Tali apparecchi generano calore e luce. Non contengono induttanza o capacità. Un carico resistivo converte l'elettricità in luce e calore.
Il carico reattivo contiene capacità e induttanza. Questi parametri hanno la qualità di raccogliere energia, per poi cederla alla rete. Un esempio è un motore elettrico, un tritacarne elettrico, uno strumento domestico (aspirapolvere, robot da cucina). Cioè, tutti i dispositivi che contengono motori elettrici.
triangolo di potenza
Per gestire il carico reattivo, considera il triangolo di potenza.
dove P è la potenza attiva, che viene misurata in Watt e viene utilizzata per svolgere un lavoro utile;
Q - reattivo, che viene misurato in Vary e viene utilizzato per creare un campo elettromagnetico;
S - la potenza apparente viene utilizzata per calcolare i circuiti elettrici.
Per calcolare la potenza totale usiamo il teorema di Pitagora: S 2 = P 2 + Q 2. Oppure usando la formula: S = U * I, dove U è la lettura della tensione sul carico, I è la lettura dell'amperometro, che è collegato in serie al carico. I calcoli utilizzano anche il fattore di potenza - cosφ. Sui dispositivi che riguardano il carico reattivo vengono solitamente indicati potenza attiva e cosφ. La piena potenza può essere ottenuta anche utilizzando questi parametri.
A volte i dispositivi indicano la potenza apparente, ma il cosφ non viene indicato. In questo caso viene applicato un fattore di 0,7.
Carico non lineare
Ha la particolarità che tensione e corrente non sono proporzionali. I carichi non lineari includono televisori, stereo, orologi da tavolo elettronici, computer e componenti. La stessa non linearità è dovuta al fatto che questo dispositivo elettronico utilizza alimentatori switching. Per ricaricare il condensatore, che si trova nell'alimentatore switching, è sufficiente la parte superiore della sinusoide.
Il resto del tempo, il condensatore non consuma energia dalla rete. In questo caso, la corrente ha qualità impulsiva. A cosa porta tutto questo? Ciò causa la distorsione della sinusoide. Ma non tutti i dispositivi elettronici funzionano con un'onda sinusoidale distorta. Questo problema viene risolto mediante l'utilizzo di stabilizzatori a doppia conversione, dove l'alimentazione di rete viene convertita in una costante. Quindi da una costante viene convertito in una variabile della forma e dell'ampiezza desiderate.
Corrente di avviamento
Durante il calcolo, è necessario tenere conto delle correnti di spunto del dispositivo. Ad esempio, la resistenza del filamento nella lampadina al momento dell'accensione è 10 volte inferiore rispetto alla modalità operativa. Pertanto, la corrente di avviamento di questa lampadina è 10 volte superiore. Dopo un po', inizierà a consumare la potenza registrata nei dati di questa lampadina. Pertanto, quando è acceso, si brucia a causa delle elevate correnti di avviamento.
Nelle apparecchiature elettroniche, fino a quando il condensatore nell'alimentatore non viene caricato, si forma anche una corrente di avviamento.
Nei motori elettrici viene generata anche una corrente di avviamento finché il motore non raggiunge la velocità nominale.
Nei riscaldatori, la corrente di avviamento si forma finché la bobina non si riscalda alla temperatura di standby.
L'unica cosa su cui sono d'accordo con l'autore è che ci sono molte leggende attorno al concetto di "energia reattiva" ... Per rappresaglia, l'autore ha anche proposto la sua ... Confusione ... contraddittoria ... abbondanza di tutti: "" l'energia arriva, l'energia se ne va ... "Il risultato è generalmente scioccante, la verità è capovolta:" Conclusione: la corrente reattiva provoca il riscaldamento dei fili, senza fare alcun lavoro utile "Signore, caro! Riscaldamento funziona già !!! , qui le persone con una formazione tecnica senza un diagramma vettoriale di un generatore sincrono sotto carico non possono incollare correttamente la descrizione del processo, ma per le persone interessate posso offrire un'opzione semplice, senza fantasia.
Quindi sull'energia reattiva. Il 99% dell'elettricità con una tensione di 220 volt o più è generato da generatori sincroni. Usiamo diversi elettrodomestici nella vita di tutti i giorni e al lavoro, la maggior parte di loro "riscalda l'aria", emette calore in un modo o nell'altro ... Senti la TV, il monitor del computer, non sto parlando di un forno elettrico da cucina, tu può sentire calore ovunque. Questi sono tutti consumatori di potenza attiva nella rete elettrica di un generatore sincrono. La potenza attiva del generatore è la perdita irrecuperabile dell'energia generata per il calore in fili e dispositivi. Per un generatore sincrono, il trasferimento di energia attiva è accompagnato da una resistenza meccanica sull'albero motore. Se tu, caro lettore, facessi ruotare il generatore a mano, sentiresti immediatamente una maggiore resistenza ai tuoi sforzi e questo significherebbe una cosa, qualcuno includeva un numero aggiuntivo di riscaldatori nella tua rete, cioè il carico attivo aumentava. Se hai un motore diesel come azionamento del generatore, assicurati che il consumo di carburante aumenti alla velocità della luce, perché è il carico attivo che consuma il carburante. È diverso con l'energia reattiva... Ti dirò, è incredibile, ma alcuni consumatori di elettricità sono essi stessi fonti di elettricità, anche se per un brevissimo momento, ma lo sono. E se teniamo conto del fatto che la corrente alternata della frequenza industriale cambia direzione 50 volte al secondo, allora tali consumatori (reattivi) trasferiscono la loro energia alla rete 50 volte al secondo. Sai, come nella vita, se qualcuno aggiunge qualcosa di suo all'originale senza conseguenze, non rimane. Quindi qui, a condizione che ci siano molti consumatori reattivi o che siano abbastanza potenti, il generatore sincrono viene diseccitato. Tornando alla nostra precedente analogia, in cui hai usato la forza muscolare come spinta, noterai che nonostante non hai cambiato il ritmo durante la rotazione del generatore, né hai sentito un'ondata di resistenza sull'albero, le luci in la tua rete si è improvvisamente interrotta. È un paradosso, sprechiamo carburante, ruotiamo il generatore con una frequenza nominale, ma non c'è tensione nella rete ... Caro lettore, spegni i consumatori di jet in una rete del genere e tutto verrà ripristinato. Senza entrare in teoria, la diseccitazione si verifica quando i campi magnetici all'interno del generatore, il campo del sistema di eccitazione rotante con l'albero e il campo dell'avvolgimento stazionario collegato alla rete ruotano l'uno contro l'altro, indebolendosi a vicenda. La generazione di elettricità diminuisce al diminuire del campo magnetico all'interno del generatore. La tecnologia è andata molto avanti e i moderni generatori sono dotati di regolatori di eccitazione automatici e quando i consumatori reattivi "falliscono" la tensione nella rete, il regolatore aumenterà immediatamente la corrente di eccitazione del generatore, il flusso magnetico tornerà alla normalità e il la tensione in rete verrà ripristinata È chiaro che la corrente di eccitazione ha un componente attivo, quindi se per favore aggiungi carburante nel diesel. ... In ogni caso, il carico reattivo influisce negativamente sul funzionamento della rete elettrica, soprattutto quando un consumatore reattivo è collegato alla rete, ad esempio un motore elettrico asincrono ... Con una potenza significativa di quest'ultimo, tutto può finire in un disastro , un incidente. In conclusione, per un avversario curioso e avanzato, posso aggiungere che esistono anche consumatori reattivi con proprietà utili. Questi sono tutti quelli che hanno capacità elettrica ... Collega tali dispositivi alla rete e la compagnia elettrica ti deve)). Nella loro forma pura, questi sono condensatori. Emettono anche elettricità 50 volte al secondo, ma allo stesso tempo il flusso magnetico del generatore, al contrario, aumenta, così che il regolatore può anche abbassare la corrente di eccitazione, risparmiando sui costi. Perché non abbiamo fatto una prenotazione su questo prima ... e perché ... Caro lettore, gira per casa tua e cerca un consumatore reattivo capacitivo ... non lo troverai ... A meno che tu non rastrelli una TV o una lavatrice ... ma i vantaggi di questo non saranno chiari ....<
Sicuramente molti di voi hanno sentito parlare di elettricità reattiva. Sapendo quanto sia difficile comprendere questo termine, diamo uno sguardo più da vicino alle differenze tra energia reattiva e attiva. È importante rendersi conto del fatto che possiamo osservare solo l'elettricità reattiva in corrente alternata. Dove scorre la corrente continua, l'energia reattiva non è presente. Ciò è dovuto alla natura dell'aspetto energia reattiva.Attraverso diversi trasformatori step-down, viene fornita corrente alternata al consumatore, il cui design separa gli avvolgimenti di bassa e alta tensione. Cioè, si scopre che non c'è contatto fisico nel trasformatore tra i due avvolgimenti, mentre la corrente scorre ancora. La spiegazione è abbastanza semplice. L'elettricità viene sempre trasmessa attraverso l'aria, che è un ottimo dielettrico, con l'ausilio di un campo elettromagnetico, la cui componente è un campo magnetico alternato. Attraversa regolarmente l'avvolgimento, comparendo in un altro, e non ha contatto elettrico dal primo, inducendo una forza elettromotrice. L'efficienza dei moderni trasformatori è piuttosto elevata, quindi la perdita di elettricità è ridotta al minimo e quindi tutta la potenza della corrente alternata che scorre nell'avvolgimento primario risulta essere nel circuito dell'avvolgimento secondario. La stessa cosa accade nel condensatore, però, già a causa del campo elettrico. Capacità e induttanza insieme generano energia reattiva. L'energia attiva (che è ostacolata dal ritorno dell'energia reattiva) viene convertita in termica, meccanica e altro.
La componente reattiva della corrente elettrica sorge solo nei circuiti contenenti elementi reattivi (induttanza e capacità) e viene solitamente spesa per l'inutile riscaldamento dei conduttori che compongono questo circuito. Esempi di tali carichi reattivi sono motori elettrici di vario tipo, elettroutensili portatili (trapani elettrici, smerigliatrici, scanalatori a muro, ecc.), nonché vari elettrodomestici elettronici. La potenza apparente di questi dispositivi, misurata in volt-ampere, e la potenza attiva (in watt) sono messe in relazione tra loro tramite il fattore di potenza cosφ, che può assumere un valore compreso tra 0,5 e 0,9. Questi dispositivi solitamente indicano la potenza attiva in watt e il valore del coefficiente cosφ. Per determinare la potenza assorbita totale in VA, la potenza attiva (W) deve essere divisa per il fattore cosφ.
Esempio: se sul trapano elettrico è indicato il valore di potenza di 800 W e cosφ = 0,8, allora ne consegue che la potenza totale consumata dall'utensile è 800 / 0,8 = 1000 VA. In assenza di dati sul cosφ, è possibile prendere il suo valore approssimativo, che per un elettroutensile domestico è di circa 0,7.
Il tipo di carico reattivo è caratterizzato dal fatto che inizialmente, per un breve periodo, accumula energia fornita dalla fonte di alimentazione. Quindi l'energia immagazzinata viene restituita a questa fonte. Tali carichi includono elementi di circuiti elettrici come condensatori e induttori, nonché dispositivi che li contengono. Inoltre, in un tale carico, c'è uno sfasamento di 90 gradi tra tensione e corrente. Poiché l'obiettivo principale dei sistemi di alimentazione esistenti è la fornitura utile di elettricità dal produttore direttamente al consumatore, la componente reattiva dell'energia è generalmente considerata una caratteristica dannosa del circuito.
Per compensare l'opposizione dell'energia reattiva, vengono utilizzati speciali condensatori installati. Ciò consente di ridurre al minimo l'influenza negativa emergente dell'energia reattiva. Abbiamo già notato che la potenza reattiva incide in modo significativo sulla perdita di energia elettrica nella rete. Pertanto, risulta che la quantità di quella stessa energia negativa deve essere costantemente controllata e il modo migliore per farlo è organizzare la sua contabilità.
Quando si tratta di questo problema (varie imprese industriali) molto spesso mettono dispositivi speciali separati che tengono traccia non solo dell'energia reattiva stessa, ma anche della sua parte attiva. La contabilità viene effettuata in reti trifase per componenti induttivi e capacitivi. In genere, tali misuratori non sono altro che un dispositivo analogico-digitale che converte la potenza in un segnale analogico, che si trasforma in una frequenza di ripetizione dell'impulso elettrico. Sommandoli, possiamo giudicare la quantità di energia consumata. Di solito il contatore è costituito da una custodia in plastica, in cui sono installati 3 trasformatori e un'unità di misurazione su un circuito stampato. All'esterno è presente uno schermo LCD o LED.
Le imprese stanno installando sempre più contatori elettrici universali, che misurano la quantità di energia sia attiva che reattiva. Inoltre, tali dispositivi possono combinare le funzioni di due o talvolta più dispositivi, il che riduce i costi di manutenzione e consente di risparmiare denaro al momento dell'acquisto. Tali dispositivi sono in grado di calcolare la potenza reattiva e attiva, nonché di misurare i valori istantanei di tensione. Il contatore registra il livello di consumo energetico e mostra tutte le informazioni sul display in 3 riquadri alternati (componente induttiva, componente capacitiva e quantità di energia attiva). I modelli moderni consentono la trasmissione dei dati tramite canale digitale a infrarossi, protetto da campi magnetici, furto di energia. Inoltre, otteniamo misurazioni più accurate e un consumo energetico inferiore, che distingue favorevolmente i nuovi modelli dai loro predecessori.
