Что такое активная реактивная и полная мощность

Что такое активная, реактивная и полная мощность нагрузки стабилизатора?

В отличии от вычисления мощности при постоянном токе, формулы для вычисления мощности в цепях переменного тока достаточно сложны. В общем случае электрическая мощность в этом случае имеет интегральные зависимости.

Для определения полной мощности нагрузки необходимо вычислить активную и реактивную мощность. Полная мощность определяется как векторное сложение этих величин.

Активная мощность — это полезная часть мощности, та часть, которая определяет прямое преобразования электрической энергии в другие необходимые виды энергии. Для каждого электрического прибора вид преобразования энергии свой: в электрической лампочке электроэнергия преобразуется в свет и тепло, в утюге электроэнергия преобразуется в тепло, в электродвигателе электроэнергия преобразуется в механическую энергию. Фактически, активная мощность определяет скорость полезного потребления энергии.

Реактивная мощность — мощность определяемая электромагнитными полями, образующимися в процессе работы приборов. Реактивная мощность, как правило, является «вредной» или «паразитной». Реактивная мощность определяется характером нагрузки. Для такого прибора как лампочка она равна нулю, в процессе горения лампы электромагнитные поля практически не образуются. В процессе работы электродвигателя реактивная мощность может достигать больших значений. Понятие реактивной мощности тесно связано с понятием «пусковые токи».

При выборе стабилизатора напряжения необходимо определять полную мощность потребителей. Самый точный способ — найти значение полной мощности прибора в его паспорте. Если такой возможности нет, то для определения полной мощности приборов с большими «пусковыми токами» принято использовать повышающий коэффициент «4».

Следует также учитывать, что номинальная мощность стабилизатора напряжения может указываться разными производителями стабилизаторов и ИБП в различных диапазонах входных параметров тока. Китайские производители часто завышают реальную мощность устройства в два и более раз.

Особое внимание при выборе подходящего стабилизатора напряжения или источника бесперебойного питания следует обратить на возможность использования стабилизатора при реактивной нагрузке. Часто производители указывают, что номинальная мощность стабилизатора или ИБП указана без учета реактивной нагрузки. В паспортных данных стабилизаторов и источников питания можно найти фразу «устройство не может использоваться для реактивной нагрузки».

Для работы с приборами, имеющими большую реактивную мощность мы рекомендуем использовать специальные стабилизаторы напряжения и ИБП компании «Бастион». Эти приборы характеризуются большой перегрузочной мощностью и хорошей защитой от помех в сети по нагрузке. Узнайте подробнее об оборудовании здесь

Подробные ответы вы можете найти в следующих статьях:

Реактивная мощность

Реактивная мощность представляет собой часть полной мощности, которая не производит работы, но необходима для создания электромагнитных полей в сердечниках магнитопроводов. Ее величина определяется конструктивными особенностями двигателей (оборудования), их режимами работы и характеризуется коэффициентом мощности – PF. В отечественной практике показателем реактивной мощности является значение cos (φ) и требования к нему находится в пределах 0,75 — 0,85 для нормального режима работы асинхронных двигателей, самого распространенного вида электрических машин в современной промышленности. Режимы работы электрических сетей предприятий могут значительно отличаться от этих значений. В таких случаях соотношение активных и реактивных мощностей могут измениться в худшую сторону, т.е. потребление реактивной мощности от поставщиков электроэнергии может увеличиться. Это приводит к дополнительным потерям в проводниках, вследствие увеличения тока, отклонения напряжения сети от номинального значения. В результате таких изменений параметров сети ухудшаются режимы работы как технологического (основного), так и энергетического (вспомогательного) оборудования – трансформаторов подстанций, кабелей (ускоренное старение изоляции).

Представим себе асинхронный электромотор, который работает на холостом ходу, едва не входя в синхронизм. В этом случае обмотка возбуждения имеет максимальную реактивную мощность, так как в короткозамкнутых витках ротора (беличьей клетке) практически не наводятся вихревые токи. С точки зрения источника питания эта конструкция представляет собой огромную индуктивную катушку с сотнями метров провода. На неё подается напряжение, которое не в состоянии создать электрический ток в таком количестве проводов, он, в свою очередь, и должен производить работу. В результате напряжение есть, а тока почти нет. Но этому двигателю и не нужно много энергии он работает вхолостую, преодолевая только сопротивление подшипников и вязкость воздуха. В данном случае нет синхронного воздействия на потребителя тока и напряжения.

На рисунке 1 изображен треугольник мощностей. P – активная мощность, Q – реактивная мощность, S – полная мощность, φ – сдвиг фаз между током и напряжением. Из треугольника мощностей видно, что при компенсации реактивной мощности будет снижаться и полная мощность потребляемая из сети.

Треугольник мощностей

Рисунок 1.

Конденсаторная установка для компенсации реактивной мощности

Как осуществляется компенсация реактивной мощности. Параллельно индуктивной нагрузке устанавливается емкостная. Напряжение не в силах быстро протолкнуть электрический ток через сотни метров проводов в статоре мотора. Но ток не будет из-за этого отставать от напряжения, он будет в это время заполнять (заряжать) батарею конденсаторов, включенную параллельно с мотором. И источник энергии не почувствует препятствия для протекания тока. Ток и напряжение для источника энергии будут работать синфазно.

Поэтому для разгрузки электрических сетей промышленных предприятий необходима компенсация реактивной мощности, т. е. оборудование, потребляющее реактивную мощность, должно быть оснащено соответствующими установками. Подключение установок компенсации реактивной мощности (КРМ, УКРМ) должно осуществляться как можно ближе к оборудованию потребителей с целью уменьшения влияния реактивных токов на силовые линии связи (кабельные и воздушные).

Что такое активная реактивная и полная мощность

Работа в компании
Закупки
Библиотека
Охрана труда
Рус / Eng

О заводе
Каталог
- Установки компенсации реактивной мощности
  - Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
  - Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
  - Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
  - Комплектующие для конденсаторных установок
  - Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
  - Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
  - Конденсаторы серии AFC3
  - Конденсаторы серии FA2
  - Конденсаторы серии FA3
  - Конденсаторы серии FB3
  - Конденсаторы серии FO1
  - Конденсаторы серии PO1
  - Конденсаторы серии SPC
  - Серия K78-99 (пластиковый корпус)
  - Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
  - Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
  - Серия К78-98 (пластиковый корпус)
  - Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
  - Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)
  • офис: с 9 00 до 17 30
  • склад: с 9 00 до 17 00
  
  +7 (925) 517-34-27 (отдел продаж);
  
  +7 (495) 744-31-71 (отдел продаж);
  +7 (926) 673-77-58 (отдел персонала).
  - Охрана труда
  - Установки компенсации реактивной мощности
    - Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
    - Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
    - Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
    - Комплектующие для конденсаторных установок
    - Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
    - Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
    - Конденсаторы серии AFC3
    - Конденсаторы серии FA2
    - Конденсаторы серии FA3
    - Конденсаторы серии FB3
    - Конденсаторы серии FO1
    - Конденсаторы серии PO1
    - Конденсаторы серии SPC
    - Серия K78-99 (пластиковый корпус)
    - Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
    - Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
    - Серия К78-98 (пластиковый корпус)
    - Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
    - Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)
    Сертификаты
    ЗАДАТЬ ВОПРОС
    ЗАДАЙТЕ ВОПРОС ONLINE
    на Ваши вопросы ответят профильные специалисты
    ЗАДАТЬ ВОПРОС
    Спасибо за интерес, проявленный к нашей Компании
    - Реактивная мощность
    - Теория реактивной мощности
    Теория реактивной мощности
    Отправить другу
    
    Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности, потребляемой нагрузкой, составляющей, которая формирует электромагнитные поля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей. Практически вся бытовая нагрузка, не говоря о промышленном производстве, в той или иной степени имеет индуктивный характер.
    
    В электрических цепях, когда нагрузка имеет активный (резистивный) характер, протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения. Если нагрузка имеет индуктивный характер (двигатели, трансформаторы на холостом ходу), ток отстает от напряжения. Когда нагрузка имеет емкостной характер (конденсаторы), ток опережает напряжение.
    
    Суммарный ток, потребляемый двигателем, определяется векторной суммой:
    1. I_а — активный ток
    2. I_ри — реактивный ток индуктивного характера
    К этим токам привязаны мощности потребляемые двигателем.
    1. Р – активная мощность привязана к Iа (по всем гармоникам суммарно)
    2. Q – реактивная мощность привязана к Iри (по всем гармоникам суммарно)
    3. A – полная мощность потребляемая двигателем. (по всем гармоникам суммарно)
    Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации. Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.
    
    Параметр определяющий потребление реактивной мощности называется Cos (φ)
    
    Cos (φ) = P_1гарм / A_1гарм
    - P_1гарм — активная мощность первой гармоники 50 Гц
    - A_1гарм — полная мощность первой гармоники 50 Гц
    A = √P² + Q²
    
    Таким образом, сos (φ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению сos (φ), т.к. низкий сos (φ) несет следующие проблемы:
    1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности);
    2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях (например 330…370 В, вместо 380 В);
    3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.
    Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Чего легко можно достичь применением активных компенсирующих установок. Конденсаторы в которых будут компенсировать реактивную мощность двигателей.
    
    Потребители реактивной мощности
    
    Потребителями реактивной мощности, необходимой для создания магнитных полей, являются как отдельные звенья электропередачи (трансформаторы, линии, реакторы), так и такие электроприёмники, преобразующие электроэнергию в другой вид энергии которые по принципу своего действия используют магнитное поле (асинхронные двигатели, индукционные печи и т.п.). До 80-85% всей реактивной мощности, связанной с образованием магнитных полей, потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Относительно небольшая часть в общем балансе реактивной мощности приходится на долю прочих её потребителей, например на индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразовательные установки, люминисцентное освещение и т.п.
    
    Трансформатор как потребитель реактивной мощности. Трансформатор является одним из основных звеньев в передаче электроэнергии от электростанции до потребителя. В зависимости от расстояния между электростанцией и потребителем и от схемы передачи электроэнергии число ступеней трансформации лежит в пределах от двух до шести. Поэтому установленная трансформаторная мощность обычно в несколько раз превышает суммарную мощность генераторов энергосистемы. Каждый трансформатор сам является потребителем реактивной мощности. Реактивная мощность необходима для создания переменного магнитного потока, при помощи которого энергия из одной обмотки трансформатора передаётся в другую.
    
    Асинхронный двигатель как потребитель реактивной мощности. Асинхронные двигатели наряду с активной мощностью потребляют до 60-65% всей реактивной мощности нагрузок энергосистемы. По принципу действия асинхронный двигатель подобен трансформатору. Как и в трансформаторе, энергия первичной обмотки двигателя – статора передаётся во вторичную – ротор посредствам магнитного поля.
    
    Индукционные печи как потребители реактивной мощности. К крупным электроприемникам, требующим для своего действия большой реактивной мощности, прежде всего, относятся индукционные печи промышленной частоты для плавки металлов. По существу эти печи представляют собой мощные, но не совершенные с точки зрения трансформаторостроения трансформаторы, вторичной обмоткой которых является металл (садка), расплавляемый индуктированными в нём токами.
    
    Преобразовательные установки, преобразующие переменный ток в постоянный при помощи выпрямителей, также относятся к крупным потребителям реактивной мощности. Выпрямительные установки нашли широкое применение в промышленности и на транспорте. Так, установки большей мощности с ртутными преобразователями используются для питания электроизоляционных ванн, например при производстве алюминия, каустической соды и др. Железнодорожный транспорт в нашей стране почти полностью электрифицирован, причём значительная часть железных дорог использует постоянный ток преобразовательных установок.
    
    НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
    или заполните простую форму
    
    Компенсация реактивной мощности в электрических сетях
    
    С другой стороны, элементы распределительной сети (линии электропередачи, повышающие и понижающие трансформаторы) в силу особенностей конструктивного исполнения имеют продольное индуктивное сопротивление. Поэтому, даже для нагрузки потребляющей только активную мощность, в начале распределительной сети будет иметь место индуктивная составляющая – реактивная мощность. Величина этой реактивной мощности зависит от индуктивного сопротивления распределительной сети и полностью расходуется на потери в элементах этой распределительной сети.
    
    Действительно, для простейшей схемы:
    - Р – активная мощность в центре питания,
    - Рн – активная мощность на шинах потребителя,
    - R – активное сопротивление распределительной сети,
    - Q – реактивная мощность в центре питания,
    - Qн – реактивная мощность на шинах потребителя.
    - U – напряжение в центре питания,
    - Uн – напряжение на шинах потребителя,
    - Х – индуктивное сопротивление распределительной сети.
    В результате, независимо от характера нагрузки, по распределительной сети от источника питания будет передаваться реактивная мощность Q. При двигательном характере нагрузки ситуация ухудшается – значения мощности в центре питания увеличивается и становится равными:
    
    Р = Рн + ( Рн² + Qн² ) * R / Uн²;
    Q = Qн + ( Рн² + Qн² ) * X / Uн².
    
    Передаваемая от источника питания к потребителю реактивная мощность имеет следующие недостатки:
    δР = ( Рн² + Qн² ) * R ,
    Uн = U – ( P * R + Q * X ) / U.
    
    Таким образом, транспортировка реактивной мощности по распределительным сетям от центров питания к потребителям превращается в сложную технико-экономическую проблему, затрагивающую как вопросы экономичности так и вопросы надежности систем электроснабжения.
    
    Классическим решением данной проблемы в распределительных сетях является компенсация реактивной мощности у потребителя путём установки у него дополнительных источников реактивной мощности – потребительских статических конденсаторов.
    
    Компенсация реактивной мощности применяется:
    - по условию баланса реактивной мощности;
    - как важное мероприятие для снижения потерь электрической энергии в сетях;
    - для регулирования напряжения.
    Полная, активная, реактивная и неактивная мощность электрического тока
    
    Мощность определяется работой, совершаемой в одну секунду (характеризует насколько быстро совершается работа).
    
    Электрическая мощность — расход электрической энергии в одну секунду.
    
    Электрическая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
    
    Протекание тока в электрической цепи сопровождается потреблением электроэнергии от источников, скорость потребления энергии характеризуется мощностью.
    
    Работа электрического тока — превращение его энергии в какую-либо другую энергию.
    
    Работоспособность тока оценивается по его мощности, обозначаемой буквой P, в международной системе W.
    
    Мгновенная мощность — произведение мгновенных значений напряжения U и силы тока I на участке электрической цепи.
    
    В большинстве случаев речь идет о некой усредненной мощности, которая получается интегрированием (похоже на вычисление площади) мгновенной мощности в течение периода.
    
    Чаще всего речь идет о мощности потребляемой устройством, а для источников энергии указывается их выходная мощность — мощность которую они могут отдать потребителю (нагрузке).
    
    Активная мощность — среднее значение мгновенной мощности за период.
    
    Мощность цепи имеющей только активные сопротивления (нагрузку) называется активной мощностью.
    
    Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную-только ту которая не вернется в источник).
    
    Активная мощность характеризует необратимый (безвозвратный) расход энергии тока.
    
    Необратимый расход энергии (активная мощность) может уйти как на потери (нагрев проводов и изоляторов), так и на пользу: преобразование в другие виды энергии (совершение работы), излучение радиопередатчика, передача в другую цепь и т.п.
    
    При однофазном синусоидальном токе и напряжении (тот ток, который мы можем получить дома из электрической розетки,):
    
    P=U*I*cos φ, где φ — угол сдвига фаз между током и напряжением, cos φ — коэффициент мощности — показывает какую долю полной мощности составляет активная мощность.
    
    Единица активной мощности — Вт (ватт); международное W.
    
    В цепях постоянного тока значение мгновенной и средней мощности за промежуток времени совпадают, понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока аналогично, если нагрузка чисто активная (электронагреватель, утюг, лампа накаливания). При такой нагрузке напряжения и фаза тока совпадают и почти вся мощность передается в нагрузку.
    
    Реактивная мощность (Q)
    
    Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду. Она характеризует реактивную энергию — энергию не расходующуюся безвозвратно, а лишь временно запасающуюся в магнитном поле. Реактивная мощность характеризует энергию, совершающую колебания между источником и реактивным (индуктивным и/или емкостным) участком цепи без ее преобразования .
    
    Измеряется вольт-амперами реактивными (вар или международное: var).
    
    Q=U*I*sin φ, где φ — угол сдвига фаз между током и напряжением,
    
    Если нагрузка индуктивная (трансформаторы, электродвигатели, дроссели, электромагниты), ток отстает по фазе от напряжения, если нагрузка емкостная (различные электронные устройства — конденсатор как накопитель энергии в импульсном блоке питания), то ток по фазе опережает напряжение. Поскольку ток и напряжение не совпадают по фазе (реактивная нагрузка), то в нагрузку (потребителю) передается только часть мощности (полной мощности), которая могла бы быть передана в нагрузку, если бы сдвиг фаз был равен нулю (активная нагрузка).
    
    Часть полной мощности, которую удалось передать в нагрузку за период переменного тока, называется активной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на косинус угла сдвига фаз между ними (cos φ ).
    
    Мощность, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на синус угла сдвига фаз между ними (sin φ ).
    
    Несмотря на то, что реактивная энергия переносится от источника к реактивной нагрузке и обратно (дважды за период, каждую четверть периода меняя направление), реактивный ток вызывает дополнительные потери энергии в активном сопротивлении проводов, соответственно энергии от источника берется больше, чем возвращается (потери не вернутся обратно в источник), следовательно генератор (трансформатор, источник бесперебойного питания и т.п.) следует брать большей мощности, а провода большего сечения.
    
    В радиотехнике реактивная мощность может быть полезной (например колебательные контура).
    
    Крупные предприятия генерируют большие реактивные токи, которые отрицательно сказываются на функционировании энергосистемы. По этой причине, для них проводится учет как активной, так и реактивной составляющей мощности. Для уменьшения генерации реактивных токов на предприятиях применяют установки компенсации реактивной мощности.
    
    Неактивная мощность (пассивная мощность, N) — это мощность нелинейных искажений тока, равная корню квадратному из разности квадратов полной и активной мощностей в цепи переменного тока.
    
    В цепи с синусоидальным напряжением неактивная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов реактивной мощности и мощностей высших гармоник тока.
    
    При отсутствии высших гармоник неактивная мощность равна модулю реактивной мощности.
    
    Под мощностью гармоники тока понимается произведение действующего значения силы тока данной гармоники на действующее значение напряжения.
    
    Наличие нелинейных искажений тока в цепи означает нарушение пропорциональности между мгновенными значениями напряжения и силы тока, вызванное нелинейностью нагрузки, например когда нагрузка имеет импульсный характер.
    
    При нелинейной нагрузке увеличивается кажущаяся (полная) мощность в цепи за счёт мощности нелинейных искажений тока, которая не принимает участия в совершении работы.
    
    Мощность нелинейных искажений не является активной и включает в себя как реактивную мощность, так и мощность прочих искажений тока.
    
    Неактивная мощность состоит из составляющих (например мощность искажения)
    
    Данная физическая величина имеет размерность мощности, поэтому в качестве единицы измерения неактивной мощности можно использовать В∙А (вольт-ампер) или вар (вольт-ампер реактивный).
    
    Полная мощность (S) равна напряжению умноженному на ток, соответственно измеряется в Вольт-амперах (ВА, или международное VA).
    
    При линейной нагрузке полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и реактивной мощности.
    
    При нелинейной нагрузке (например импульсные блоки питания без корректора коэффициента мощности) полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и неактивной мощности.
    
    Практической единицей измерения электрической энергии является киловатт-час (кВт*ч), т.е. работа совершаемая при неизменной мощности (1 кВт) в течение 1 часа. Внесистемная единица измерения количества произведенной или потреблённой энергии, а также выполненной работы. Используется преимущественно для измерения потребления электроэнергии в быту и производстве, для измерения выработки электроэнергии в электроэнергетике.
    
    Счетчик в квартире считает активную мощность.
    
    Теоретические основы электротехники. Бессонов Л.А.
    
    Электрические и магнитные цепи. Жеребцов И.П.
    
    Основы современной энергетики: учебник для вузов : в 2 т. / под общей редакцией чл.-корр. РАН Е. В. Аметистова
    Похожие публикации: