Hva er aktiv og reaktiv effekt til elektrisk vekselstrøm?

Vi kommer alle over elektriske apparater hver dag, det ser ut til at livet vårt stopper uten dem. Og hver av dem i de tekniske instruksjonene indikerer kraften. I dag vil vi finne ut hva det er, lære typer og metoder for beregning.

Strøm i en vekselstrømkrets

Elektriske apparater koblet til strømnettet fungerer i en vekselstrømkrets, så vi vil vurdere strømmen under disse forholdene. Men først, la oss gi en generell definisjon av konseptet.

Makt - en fysisk størrelse som gjenspeiler hastigheten for konvertering eller overføring av elektrisk energi.

I en snevrere forstand sier de at elektrisk kraft er forholdet mellom arbeidet utført over en viss tidsperiode og denne tidsperioden.

For å omskrive denne definisjonen mindre vitenskapelig, viser det seg at strøm er en viss mengde energi som forbrukes av forbrukeren over en viss tidsperiode. Det enkleste eksemplet er en vanlig glødelampe. Hastigheten som en lyspære konverterer elektrisiteten den bruker til varme og lys, er dens kraft. Følgelig, jo høyere denne indikatoren i utgangspunktet er for en lyspære, jo mer vil den forbruke energi, og jo mer lys vil den gi.

Siden det i dette tilfellet ikke bare er prosessen med å konvertere elektrisitet til en annen (lys, termisk osv.), men også prosessen med oscillasjon av de elektriske og magnetiske feltene, vises en faseforskyvning mellom strømmen og spenningen, og dette bør tas i betraktning i videre beregninger.

Ved beregning av effekten i en vekselstrømkrets er det vanlig å skille mellom aktive, reaktive og fulle komponenter.

Konseptet med aktiv kraft

Aktiv "nyttig" kraft er den delen av kraften som direkte karakteriserer prosessen med å konvertere elektrisk energi til en annen energi. Angitt med den latinske bokstaven P og målt i watt (tirs).

Beregnet etter formelen: P = U⋅I⋅cosφ,

hvor U og I er rms-verdien til henholdsvis spenningen og strømmen til kretsen, cos φ er cosinus til fasevinkelen mellom spenning og strøm.

VIKTIG! Formelen beskrevet tidligere er egnet for å beregne kretser med spenning 220VKraftige enheter bruker imidlertid vanligvis et nettverk med en spenning på 380V. I dette tilfellet skal uttrykket multipliseres med roten av tre eller 1,73

Konseptet med reaktiv kraft

Reaktiv "skadelig" kraft er kraften som genereres under drift av elektriske apparater med en induktiv eller kapasitiv belastning, og reflekterer de pågående elektromagnetiske oscillasjonene. Enkelt sagt er dette energien som går fra strømkilden til forbrukeren, og deretter går tilbake til nettverket.

Selvfølgelig er det umulig å bruke denne komponenten i virksomheten, dessuten skader det strømforsyningsnettverket på mange måter, derfor prøver de vanligvis å kompensere for det.

Denne verdien er angitt med den latinske bokstaven Q.

HUSKE! Reaktiv effekt måles ikke i konvensjonelle watt (tirs), og i reaktive volt-ampere (Var).

Beregnet etter formelen:

Q = U⋅I⋅sinφ,

hvor U og I er rms-verdien til henholdsvis spenningen og strømmen til kretsen, er sinφ sinusen til fasevinkelen mellom spenning og strøm.

VIKTIG! Ved beregning kan denne verdien være både positiv og negativ, avhengig av fasebevegelsen.

Kapasitive og induktive laster

Hovedforskjellen mellom reaktive (kapasitiv og induktiv) belastninger - tilstedeværelsen, faktisk, av kapasitans og induktans, som har en tendens til å lagre energi og senere gi den til nettverket.

En induktiv last konverterer energien til en elektrisk strøm først til et magnetisk felt (i løpet av en halv syklus), og konverterer deretter energien til magnetfeltet til elektrisk strøm og overfører den til nettverket. Eksempler er induksjonsmotorer, likerettere, transformatorer, elektromagneter.

VIKTIG! Ved drift av en induktiv last ligger strømkurven alltid etter spenningskurven med en halv syklus.

En kapasitiv last konverterer energien til en elektrisk strøm til et elektrisk felt og konverterer deretter energien til det resulterende feltet tilbake til en elektrisk strøm.Begge prosessene fortsetter igjen i en halv syklus hver. Eksempler er kondensatorer, batterier, synkronmotorer.

VIKTIG! Under kapasitiv lastdrift leder strømkurven spenningskurven med en halv syklus.

Effektfaktor cosφ

Effektfaktor cosφ (les cosinus phi) er en skalar fysisk størrelse som gjenspeiler effektiviteten til elektrisk energiforbruk. Enkelt sagt viser koeffisienten cosφ tilstedeværelsen av en reaktiv del og verdien av den mottatte aktive delen i forhold til den totale effekten.

Koeffisienten cosφ finnes gjennom forholdet mellom aktiv elektrisk effekt og tilsynelatende elektrisk effekt.

MERK! I en mer nøyaktig beregning bør de ikke-lineære forvrengningene av sinusoiden tas i betraktning, men de blir neglisjert i konvensjonelle beregninger.

Verdien av denne koeffisienten kan variere fra 0 til 1 (hvis beregningen utføres i prosent, så fra 0 % til 100 %). Fra beregningsformelen er det ikke vanskelig å forstå at jo større verdien er, jo større er den aktive komponenten, noe som betyr at ytelsen til enheten er bedre.

Konseptet med total makt. Power Triangle

Tilsynelatende kraft er en geometrisk beregnet verdi lik roten av summen av kvadratene av henholdsvis aktiv og reaktiv effekt. Utpekt med den latinske bokstaven S.

Du kan også beregne den totale effekten ved å multiplisere henholdsvis spenningen og strømmen.

S = U⋅I

VIKTIG! Tilsynelatende effekt måles i volt-ampere (VA).

Krafttrekanten er en praktisk representasjon av alle de tidligere beskrevne beregningene og forholdet mellom aktiv, reaktiv og tilsynelatende effekt.

Bena reflekterer de reaktive og aktive komponentene, hypotenusen - den totale kraften. I henhold til geometrilovene er cosinus til vinkelen φ lik forholdet mellom de aktive og totale komponentene, det vil si at det er kraftfaktoren.

Hvordan finne aktiv, reaktiv og tilsynelatende kraft. Regneeksempel

Alle beregninger er basert på de tidligere nevnte formlene og potenstrekanten. La oss se på problemet som oftest oppstår i praksis.

Vanligvis er elektriske apparater merket med aktiv effekt og verdien av cosφ-koeffisienten. Med disse dataene er det enkelt å beregne de reaktive og totale komponentene.

For å gjøre dette deler vi den aktive effekten med koeffisienten cosφ og får produktet av strøm og spenning. Dette vil være full kraft.

Videre, basert på potenstrekanten, finner vi den reaktive effekten lik kvadratet av differansen mellom kvadratene til den tilsynelatende og aktive potensen.

Hvordan cosφ måles i praksis

Verdien av cosφ-koeffisienten er vanligvis angitt på merkelappene til elektriske apparater, men hvis det er nødvendig å måle det i praksis, bruker de en spesialisert enhet - fasemåler. Dessuten kan en digital wattmåler enkelt takle denne oppgaven.

Hvis den oppnådde koeffisienten cosφ er lav nok, kan den praktisk talt kompenseres. Dette gjøres hovedsakelig ved å inkludere ekstra enheter i kretsen.

1. Hvis det er nødvendig å korrigere den reaktive komponenten, bør et reaktivt element inkluderes i kretsen, som virker motsatt av den allerede fungerende enheten. For å kompensere for driften av en induksjonsmotor, for eksempel en induktiv belastning, kobles en kondensator parallelt. En elektromagnet er koblet til for å kompensere synkronmotoren.
2. Hvis det er nødvendig å korrigere ikke-linearitetsproblemer, introduseres en passiv cosφ-korrektor i kretsen, for eksempel kan det være en høyinduktans-drossel koblet i serie med lasten.

Strøm er en av de viktigste indikatorene på elektriske apparater, så å vite hva det er og hvordan det beregnes er nyttig ikke bare for skolebarn og folk som spesialiserer seg på teknologi, men også for hver enkelt av oss.

Lignende artikler: