ЩО ТАКЕ ПОВНА, АКТИВНА І РЕАКТИВНА ПОТУЖНІСТЬ? ВІД складного до простого.

У повсякденному житті практично кожен стикається з поняттям "електрична потужність", "споживана потужність" або "скільки ця штука" їсть "електрики". У даній збірці ми розкриємо поняття електричної потужності змінного струму для технічно підкованих фахівців і покажемо на зображенні електричну потужність у вигляді "скільки ця штука їсть електрики" для людей з гуманітарним складом розуму :-). Ми розкриваємо найбільш практичне і застосовне поняття електричної потужності і навмисно уникаємо опису диференціальних виразів електричної потужності.

ЩО ТАКЕ ПОТУЖНІСТЬ змінного струму?

У ланцюгах змінного струму формула для потужності постійного струму може бути застосована лише для розрахунку миттєвої потужності, яка сильно змінюється в часі і для практичних розрахунків марна. Прямий розрахунок середнього значення потужності вимагає інтегрування за часом. Для обчислення потужності в ланцюгах, де напруга і струм змінюються періодично, середню потужність можна обчислити, інтегруючи миттєву потужність протягом періоду. На практиці найбільше значення має розрахунок потужності в ланцюгах змінного синусоїдального напруги і струму.

Для того, щоб зв'язати поняття повної, активної, реактивної потужностей і коефіцієнта потужності, зручно звернутися до теорії комплексних чисел. Можна вважати, що потужність в колі змінного струму виражається комплексним числом таким, що активна потужність є його дійсною частиною, реактивна потужність - уявною частиною, повна потужність - модулем, а кут φ (зрушення фаз) - аргументом. Для такої моделі виявляються справедливими всі виписані нижче співвідношення.

Активна потужність (Real Power)

Одиниця виміру - ват (російське позначення: Вт, кіловат - кВт; міжнародне: ват -W, кіловат - kW).

Середнє за період Τ значення миттєвої потужності називається активною потужністю, і

виражається формулою:

В теорії довгих ліній (аналіз електромагнітних процесів в лінії передачі, довжина якої можна порівняти з довжиною електромагнітної хвилі) повним аналогом активної потужності є проходить потужність, яка визначається як різниця між падаючої потужністю і відбитої потужністю.

Реактивна потужність (Reactive Power)

Одиниця виміру - вольт-ампер реактивний (російське позначення: вар, квар; міжнародне: var).

Реактивна потужність - величина, що характеризує навантаження, створювані в електротехнічних пристроях коливаннями енергії електромагнітного поля в ланцюзі синусоїдального змінного струму, дорівнює добутку середньоквадратичних значень напруги U і струму I, помноженому на синус кута зсуву фаз φ між ними:

Фізичний сенс реактивної потужності - це енергія, перекачується від джерела на реактивні елементи приймача (індуктивності, конденсатори, обмотки двигунів), а потім повертається цими елементами назад в джерело протягом одного періоду коливань, віднесена до цього періоду.

Необхідно відзначити, що величина sin φ для значень φ від 0 до плюс 90 ° є позитивною величиною. Величина sin φ для значень φ від 0 до мінус 90 ° є негативною величиною. Відповідно до формули

реактивна потужність може бути як позитивною величиною (якщо навантаження має активно-індуктивний характер), так і негативною (якщо навантаження має активно-ємнісний характер). Дана обставина підкреслює той факт, що реактивна потужність не бере участі в роботі електричного струму. Коли пристрій має позитивну реактивну потужність, то прийнято говорити, що воно її споживає, а коли негативну - то виробляє, але це чиста умовність, пов'язана з тим, що більшість електропотребляющіх пристроїв (наприклад, асинхронні двигуни), а також чисто активне навантаження, що підключається через трансформатор, є активно-індуктивними.

Синхронні генератори, встановлені на електричних станціях, можуть як виробляти, так і споживати реактивну потужність в залежності від величини струму збудження, що протікає в обмотці ротора генератора. За рахунок цієї особливості синхронних електричних машин здійснюється регулювання заданого рівня напруги мережі. Для усунення перевантажень і підвищення коефіцієнта потужності електричних установок здійснюється компенсація реактивної потужності.

Застосування сучасних електричних вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорній техніці дозволяє виробляти більш точну оцінку величини енергії, що повертається від індуктивної і ємнісний навантаження в джерело змінної напруги.

Потужність може бути як позитивною величиною (якщо навантаження має активно-індуктивний характер), так і негативною (якщо навантаження має активно-ємнісний характер). Дана обставина підкреслює той факт, що реактивна потужність не бере участі в роботі електричного струму. Коли пристрій має позитивну реактивну потужність, то прийнято говорити, що воно її споживає, а коли негативну - то виробляє, але це чиста умовність, пов'язана з тим, що більшість електропотребляющіх пристроїв (наприклад, асинхронні двигуни), а також чисто активне навантаження, що підключається через трансформатор, є активно-індуктивними.

Синхронні генератори, встановлені на електричних станціях, можуть як виробляти, так і споживати реактивну потужність в залежності від величини струму збудження, що протікає в обмотці ротора генератора. За рахунок цієї особливості синхронних електричних машин здійснюється регулювання заданого рівня напруги мережі. Для усунення перевантажень і підвищення коефіцієнта потужності електричних установок здійснюється компенсація реактивної потужності.

Застосування сучасних електричних вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорній техніці дозволяє виробляти більш точну оцінку величини енергії, що повертається від індуктивної і ємнісний навантаження в джерело змінної напруги

Повна потужність (Apparent Power)

Одиниця повної електричної потужності - вольт-ампер (російське позначення: В · А, ВА, кВА-кіло-вольт-ампер; міжнародне: V · A, kVA).

Повна потужність має практичне значення, як величина, що описує навантаження, фактично накладаються споживачем на елементи електромережі, що підводить (дроти, кабелі, розподільні щити, трансформатори, лінії електропередачі), так як ці навантаження залежать від споживаного струму, а не від фактично використаної споживачем енергії. Саме тому повна потужність трансформаторів і розподільних щитів вимірюється в вольт-амперах, а не в ватах.

Візуально і інтуїтивно-зрозуміло всі перераховані вище формульні та текстові описи повної, реактивної і активної потужностей передає наступний малюнок :-)

Фахівці компанії НТС-груп (ТМ Електрокапрізам-НІ) мають величезний досвід підбору спеціалізованого обладнання для побудови систем забезпечення життєво важливих об'єктів безперебійним електроживленням. Ми вміємо максимально якісно враховувати безліч електричних і експлуатаційних параметрів, які дозволяють вибрати економічно обгрунтований варіант побудови системи безперебійного електропітаніяс застосуванням стабілізаторів напруги , Паливних електростанцій, джерел безперебійного живлення та ін. супутнього обладнання.

© Матеріал підготовлений фахівцями компанії НТС-груп (ТМ Електрокапрізам-НІ) з використанням інформації з відкритих джерел, в т.ч. з вільної енциклопедії Вікіпедія https://ru.wikipedia.org