Basit bir reaktif güç örneği. Aktif, reaktif ve görünen güç nedir?

Bir kurulumun veya ağın güç özellikleri, bilinen elektrikli cihazların çoğu için temeldir. Aktif güç (iletilen, tüketilen), alternatif akım frekansının belirli bir periyodu boyunca iletilen toplam gücün bir kısmını karakterize eder.

Tanım

Şebekenin özellikleri (akım ve gerilim) doğru akım için her zaman eşit olduğundan, aktif ve reaktif güç ancak alternatif akımla olabilir. Aktif güç için ölçü birimi Watt, reaktif güç ise reaktif voltamper ve kiloVAR'dır (kVAR). Hem toplam hem de aktif özelliklerin kW ve kVA cinsinden ölçülebileceğine dikkat edilmelidir, bu belirli bir cihazın ve ağın parametrelerine bağlıdır. Endüstriyel devrelerde genellikle kilovat cinsinden ölçülür.

Elektrik mühendisliği, bireysel elektrikli cihazlar tarafından enerji iletiminin bir ölçümü olarak aktif bir bileşen kullanır. Bazılarının ne kadar güç kullandığını düşünün:

Yukarıdakilere dayanarak, aktif güç, elektrikli cihazları seçmek ve elektrik tüketimini kontrol etmek için ana parametrelerden biri olan belirli bir elektrik devresinin pozitif bir özelliğidir.

Reaktif bileşen tanımı:

Bu, cihazın çalışması sırasında EMI salınımları ve kayıpları kullanan elektrikli cihazlarda yükleri karakterize eden nominal bir değerdir. Başka bir deyişle, iletilen enerji belirli bir reaktif dönüştürücüye (bu bir kapasitör, bir diyot köprüsü vb.) aktarılır ve yalnızca sistem bu bileşeni içeriyorsa görünür.

Ödeme

Aktif gücün göstergesini bulmak için toplam gücü bilmeniz gerekir, hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılır:

S = U \ I, burada U şebeke gerilimi ve I şebeke akımıdır.

Simetrik olarak bağlandığında bobinin enerji transfer seviyesi hesaplanırken aynı hesaplama yapılır. Diyagram şöyle görünür:

Aktif gücün hesaplanması, faz açısını veya faktörünü (cos φ) hesaba katar, ardından:

S = U * I * çünkü φ.

Çok önemli bir faktör, bu elektrik miktarının pozitif veya negatif olabilmesidir. cos φ'nin hangi özelliklere sahip olduğuna bağlıdır. Sinüzoidal akımın faz açısı 0 ila 90 derece aralığındaysa, aktif güç pozitif, 0 ila -90 arasındaysa negatiftir. Kural sadece senkron (sinüzoidal) akım için geçerlidir (asenkron motorun, takım tezgahlarının çalışması için kullanılır).

Ayrıca, bu özelliğin karakteristik özelliklerinden biri, üç fazlı bir devrede (örneğin, bir transformatör veya bir jeneratör), aktif göstergenin çıkışta tamamen üretilmesidir.

Maksimum ve aktif güç, P, reaktif güç - Q olarak belirtilir.

Reaktifin manyetik alanın hareketi ve enerjisi tarafından belirlenmesi nedeniyle, formülü (faz açısı dikkate alınarak) aşağıdaki gibidir:

Q L = U L I = I 2 x L

Sinüsoidal olmayan akımlar için standart ağ parametrelerini seçmek çok zordur. Aktif ve reaktif güç hesabı için gerekli özellikleri belirlemek için çeşitli ölçüm cihazları kullanılmaktadır. Bu bir voltmetre, ampermetre ve diğerleri. Yük seviyesine göre gerekli formül seçilir.

Reaktif ve aktif özelliklerin toplam güç ile ilgili olması nedeniyle oranları (dengesi) aşağıdaki gibidir:

S = √P 2 + Q 2 ve hepsi U * I'ye eşittir.

Ancak akım doğrudan reaktans boyunca akarsa. O zaman ağda kayıp olmaz. Bu, endüktif endüktif bileşen - C ve direnç - L'yi belirler. Bu göstergeler aşağıdaki formüllerle hesaplanır:

Endüktans direnci: x L = ωL = 2πfL,

Kapasitans direnci: xc = 1 / (ωC) = 1 / (2πfC).

Aktif ve reaktif güç oranını belirlemek için özel bir katsayı kullanılır. Bu, cihazın çalışması sırasında enerjinin ne kadarının başka amaçlar için kullanıldığını veya "boşa harcandığını" belirleyebileceğiniz çok önemli bir parametredir.

Ağda aktif bir reaktif bileşen varsa, güç faktörü hesaplanmalıdır. Bu değerin ölçüm birimi yoktur, elektrik sistemi reaktif elemanlar içeriyorsa belirli bir akım tüketicisini karakterize eder. Bu gösterge yardımıyla enerjinin şebeke gerilimine göre hangi yönde ve nasıl hareket ettiği netlik kazanır. Bunu yapmak için bir voltaj üçgeni şemasına ihtiyacınız var:

Örneğin, bir kapasitör varlığında katsayı formülü aşağıdaki gibidir:

çünkü φ = r / z = P / S

En doğru sonuçları elde etmek için elde edilen verilerin yuvarlanmaması önerilir.

Tazminat

Akımların rezonansında reaktif gücün 0 olduğu göz önüne alındığında:

Q = QL - QC = ULI - UCI

Belirli bir cihazın kalitesini artırmak için, kayıpların ağ üzerindeki etkisini en aza indirmek için özel cihazlar kullanılır. Özellikle, bir UPS'dir. Bu cihaz, yerleşik pilli elektrik tüketicilerine ihtiyaç duymaz (örneğin, dizüstü bilgisayarlar veya taşınabilir cihazlar), ancak geri kalanların çoğu için kesintisiz bir güç kaynağı gereklidir.

Böyle bir kaynağı kurarken, yalnızca kayıpların olumsuz sonuçlarını belirlemekle kalmaz, aynı zamanda elektrik için ödeme maliyetini de azaltabilirsiniz. Uzmanlar, bir UPS'nin ortalama olarak %20 ila %50 arasında tasarruf etmenize yardımcı olacağını kanıtladı. Bu neden oluyor:

Teller daha az ısınır, bu sadece işlerini olumlu yönde etkilemekle kalmaz, aynı zamanda güvenliği de artırır;

Sinyalizasyon ve radyo cihazları paraziti azaltır;

Elektrik şebekesindeki harmonikler, büyüklük sırasına göre azaltılır.

Bazı durumlarda, uzmanlar tam teşekküllü UPS'ler değil, özel dengeleyici kapasitörler kullanır. Ev kullanımı için uygundurlar ve her elektrik tedarik mağazasında bulunur ve satılırlar. Yukarıdaki formüllerin tümü, planlanan ve gerçekleşen tasarrufları hesaplamak için kullanılabilir.

Reaktif güç, kapasitörlü ve indüktörlü devrelerde karşılaşılan elektromanyetik alanların çeşitli salınımları tarafından oluşturulan yükleri karakterize eden bir niceliktir. Ve özünde, güç kaynağından tüketiciye (yük) geçen ve daha sonra bir yarım döngü içinde bu reaktif bileşenlere geri dönen enerjidir.

Tamamen aktif bir yük oluşturan elektrik enerjisi tüketicileri var. Bunlara çeşitli ısıtma elemanları, ısıtma elemanları, akkor lambalar vb. Bu tüketiciler, önemli elektromanyetik alanlar oluşturamazlar. Ancak diğer tüketiciler reaktif bir yük üretebilir. Yani güçlü elektromanyetik alanlar yaratır. Bu grubun ana temsilcileri, besleme devrelerinde kapasitör ve indüktör bulunan cihazlar olarak kabul edilebilir. Zaten bildiğimiz gibi ve farklı şekillerde elektrik devresinde görünen reaktif güç miktarı üzerinde bir etkisi vardır.

Dolayısıyla, indüktöre sıfır faz kayması ile akım ve gerilim uygularsak, devrenin çıkışında gerilimden akım gecikmesini göreceğiz. Ancak aynı şeyi kapasitöre uygularsanız, çıkışta voltaj akımıyla bir ilerleme elde ederiz. Süreci anlamak için, yükün kapasitif yapısıyla akımın yol açtığı gerilimi şematik olarak gösteren şekle bakın.

Reaktif yüklerin bu özellikleri, kapasitif yüklerle büyük endüktansı ve tam tersi endüktanslı büyük kapasiteleri telafi ederek ağdaki voltaj seviyesini ayarlamak için kullanılır.

reaktif güç, aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanır:

nerede, x -, ben ve sen- devrede akan akım ve gerilim, günah- reaktif güç faktörü

Reaktif gücün SI birimi, reaktif volt-amperdir - Var

Reaktif bileşenli elektrik devrelerindeki kayıpların doğası aşağıdaki şekillerdeki grafiklerden görülebilir:

.

Yükte aktif bir bileşenin olmaması durumunda akım ile gerilim arasındaki faz kayması 90° olacaktır. Zamanın ilk anında, voltaj seviyesi maksimum olduğunda, akım sıfır olma eğiliminde olacaktır, dolayısıyla anlık güç değeri kullanıcı arayüzü bu sefer sıfır olacak. İlk ¼ döneminde, güç grafikte bir ürün olarak görselleştirilebilir. kullanıcı arayüzü(akım ve voltaj), maksimum akım ve sıfır voltaj değerinde sıfır olacaktır.

Önümüzdeki ¼ dönemde, kullanıcı arayüzü koordinatların negatif alanında olacak, bu nedenle güç, güç kaynağına geri dönecek. Aynısı negatif akım yarı döngüsünde de olacaktır. Sonuç olarak, ortalama (aktif) güç tüketimi Ortalama periyot için sıfır olacaktır.

Bu durumda, yukarıdaki formüle göre reaktif güç sıfır olma eğilimindedir. Güç tüketimi akım ve gerilimin çarpımına eşittir, Görünen güç sadece aktif güce eşit olacaktır. Güç faktörü bire eşit olacaktır ( P / S = 1).

Düşünmek yükte reaktans ve aktif direnç eşitliği durumu, yani akım ve voltaj arasındaki faz kayması 45 °.

Bu durumda: Q = U × ben × günah45 ° = 0.71 × U × ben... Güç faktörü = 0.71

Fark etmiş olabileceğiniz gibi, reaktif güç genellikle olumsuz bir etkiye sahiptir ve bu nedenle telafi edilmesi gerekir.

Reaktif güç ve enerji, reaktif akım, reaktif güç kompanzasyonu

Reaktif güç ve enerji, güç sisteminin performansını düşürür yani santrallerin jeneratörlerinin reaktif akımlarla yüklenmesi yakıt tüketimini artırır; besleme şebekelerinde ve alıcılarda kayıplar artar, şebekelerde gerilim düşümü artar.

Reaktif akım ayrıca elektrik hatlarını yükler Bu, tellerin ve kabloların kesitlerinde bir artışa ve buna bağlı olarak harici ve yerinde ağlar için sermaye maliyetlerinde bir artışa yol açar.

reaktif güç kompanzasyonu, şu anda hemen hemen her işletmede enerji tasarrufu sorununu çözmeyi sağlayan önemli bir faktördür.

Yerli ve önde gelen yabancı uzmanların tahminlerine göre, enerji kaynaklarının ve özellikle elektriğin payı, üretim maliyetinin yaklaşık %30-40'ı kadardır. Bu, bir yöneticinin enerji tüketimi analizini ciddiye alması ve denetlemesi için yeterince güçlü bir argümandır. reaktif güç kompanzasyonu için bir yöntemin geliştirilmesi. Reaktif güç kompanzasyonu, enerji tasarrufunun anahtarıdır.

reaktif güç tüketicileri

Reaktif gücün ana tüketicileri- ev ve kendi ihtiyaçları ile birlikte toplam elektriğin %40'ını tüketen; elektrikli fırınlar %8; dönüştürücüler %10; tüm dönüşüm aşamalarının transformatörleri %35; elektrik hatları %7.

Elektrik makinelerinde, sargılarla alternatif bir manyetik akı ilişkilidir. Sonuç olarak, alternatif akım akarken sargılarda reaktif emk indüklenir. gerilim ve akım arasında bir faz kaymasına (fi) neden olur. Bu faz kayması genellikle hafif yük ile artar ve azalır. Örneğin, AC motorların tam yükte cos phi değeri 0.75-0.80 ise, düşük yükte 0.20-0.40'a düşecektir..

Düşük yük transformatörleri de düşüktür (cos phi). Bu nedenle, reaktif güç kompanzasyonu uygulandığında, güç sisteminin elde edilen kosinüs phi'si düşük olacak ve reaktif güç kompanzasyonu olmadan elektrik yük akımı şebekeden tüketilen aynı aktif güçte artacaktır. Buna göre, reaktif güç için kompanzasyon yapılırken (otomatik kapasitör üniteleri KRM kullanılarak), ağdan tüketilen akım kosinüs phi'ye bağlı olarak sırasıyla %30-50 azalır, iletken tellerin ısınması ve yalıtımın yaşlanması azalır. .

Dışında, aktif güç ile birlikte reaktif güç, elektrik tedarikçisi tarafından dikkate alınır ve dolayısıyla mevcut tarifelere göre ödenir, bu nedenle elektrik faturasının önemli bir bölümünü oluşturur.

Güç sistemlerinde reaktif güç tüketicilerinin yapısı (kurulu aktif güce göre):

Diğer dönüştürücüler: alternatif akımdan doğru akıma, endüstriyel frekans akımından yüksek veya düşük frekanslı akıma, fırın yükü (endüksiyon fırınları, ark çeliği yapım fırınları), kaynak (kaynak transformatörleri, üniteler, redresörler, nokta, kontak).

Besleme ağının elemanlarındaki reaktif gücün toplam mutlak ve bağıl kayıpları çok büyüktür ve ağa sağlanan gücün %50'sine ulaşır. Tüm reaktif güç kayıplarının yaklaşık %70 - 75'i transformatörlerdeki kayıplardır.

Bu nedenle, yük faktörü 0,8 olan üç sargılı bir transformatör TDTN-40000/220'de reaktif güç kayıpları yaklaşık %12'dir. Santralden çıkışta en az üç gerilim dönüşümü meydana gelir ve bu nedenle transformatörlerde ve ototransformatörlerde reaktif güç kayıpları büyük değerlere ulaşır.

Reaktif güç tüketimini azaltmanın yolları. reaktif güç kompanzasyonu

Şebekeden tüketilen reaktif gücü azaltmanın en etkin ve verimli yolu reaktif güç kompanzasyon ünitelerinin kullanılmasıdır.(yoğuşmalı üniteler).

Reaktif güç kompanzasyonu için kapasitör ünitelerinin kullanılması şunları sağlar:

• elektrik hatlarını, transformatörleri ve şalt cihazlarını boşaltın;

• elektrik faturalarını azaltmak

• belirli bir kurulum türü kullanırken, daha yüksek harmoniklerin seviyesini azaltın;

• ağ gürültüsünü bastırın, faz dengesizliğini azaltın;

• dağıtım ağlarını daha güvenilir ve ekonomik hale getirir.
  

Aktif güç (P)

Başka bir deyişle, aktif güç şu şekilde adlandırılabilir: gerçek, gerçek, faydalı, gerçek güç. Bir DC bağlantısında, bir DC yükünü besleyen güç, yük üzerindeki voltajın ve akan akımın basit ürünü olarak tanımlanır, yani.

çünkü bir DC devresinde akım ve gerilim arasında bir faz açısı kavramı yoktur. Başka bir deyişle, DC bağlantısında güç faktörü yoktur.

Ancak sinüzoidal sinyallerde, yani alternatif akım devrelerinde, akım ve voltaj arasında bir faz farkının varlığından dolayı durum daha karmaşıktır. Bu nedenle, yüke gerçekten güç sağlayan ortalama güç (aktif güç) şu şekilde tanımlanır:

Bir alternatif akım devresinde, tamamen aktif (dirençli) ise, güç formülü doğru akımla aynıdır: P = U I.

Aktif güç formülleri

P = U I - DC devrelerinde

P = U I cosθ - tek fazlı AC devrelerinde

P = √3 U L I L cosθ - üç fazlı AC devrelerde

P = 3 U Ph I Ph cosθ

P = √ (S 2 - Q 2) veya

P = √ (VA 2 - seçenek 2) veya

Aktif güç = √ (Görünür güç 2 - Reaktif güç 2) veya

kW = √ (kVA 2 - kvar 2)

Reaktif güç (Q)

Aynı zamanda işe yaramaz ya da susuz güç olarak adlandırmak da güçlü olurdu.

Kaynak ve yük arasında sürekli olarak ileri geri akan güce reaktif (Q) güç denir.

Reaktif, reaktif özelliklerinden dolayı yük tarafından tüketilen ve daha sonra geri verilen güçtür. Aktif güç için ölçü birimi watt'tır, 1 W = 1 V x 1 A. Reaktif güç enerjisi önce biriktirilir ve daha sonra bir indüktör veya bir kapasitör durumunda manyetik alan veya elektrik alanı şeklinde serbest bırakılır, sırasıyla.

Reaktif güç şu şekilde tanımlanır:

ve endüktif yükler için pozitif (+ Ue) ve kapasitif yükler için negatif (-Ue) olabilir.

Reaktif gücü ölçmek için kullanılan birim reaktif volt-amperdir (var): 1 var = 1 V x 1 A. Basitçe söylemek gerekirse, reaktif güç birimi 1 V x 1 A tarafından üretilen manyetik veya elektrik alanın büyüklüğünü belirler.

reaktif güç formülleri

Reaktif güç = √ (Görünür güç 2 - Aktif güç 2)

var = √ (VA 2 - P 2)

kvar = √ (kVA 2 - kW 2)

Görünür güç (S)

Görünen güç, aralarındaki faz açısı göz ardı edilerek gerilim ve akımın ürünüdür. Tüm AC gücü (dağılan ve emilen/geri dönen) dolu.

Reaktif ve aktif gücün kombinasyonuna görünür güç denir. Alternatif akım devresindeki r.m.s. gerilim değerinin r.m.s. akım değeri ile çarpımına toplam güç denir.

Faz açısı dikkate alınmadan gerilim ve akımın çarpımıdır. Görünen güç (S) için ölçüm birimi VA, 1 VA = 1 V x 1 A'dır. Devre tamamen aktifse, görünen güç aktif güce eşittir ve bir endüktif veya kapasitif devrede (varsa) reaktans), görünen güç, aktif güçten daha büyüktür.

Tam güç için formül

Görünen güç = √ (Aktif güç 2 + Reaktif güç 2)

kUA = √ (kW 2 + kUAR 2)

Bu not alınmalı:

• direnç aktif gücü tüketir ve bunu ısı ve ışık şeklinde serbest bırakır.
• endüktans reaktif gücü tüketir ve onu manyetik alan şeklinde serbest bırakır.
• kapasitör reaktif güç tüketir ve bunu bir elektrik alanı şeklinde serbest bırakır.

İçerik:

Elektrik mühendisliğinde birçok tanım arasında aktif, reaktif ve görünür güç gibi kavramlar sıklıkla kullanılmaktadır. Bu parametreler, herhangi bir tüketici açıldığında doğrudan akım ve voltaj ile ilgilidir. Hesaplamalar için, ana formülün voltaj ve akımın ürünü olduğu çeşitli formüller kullanılır. Her şeyden önce, bu sabit voltaj ile ilgilidir. Bununla birlikte, devrelerde değişken, yukarıda belirtildiği gibi birkaç bileşene bölünür. Her birinin hesaplanması, doğru sonuçlar alabileceğiniz formüller kullanılarak da yapılır.

Aktif, reaktif ve görünür güç formülleri

Ana bileşen aktif güç olarak kabul edilir. Elektrik enerjisini diğer enerji türlerine dönüştürme sürecini karakterize eden bir değerdir. Yani, farklı bir şekilde olan hızdır. Elektrik sayacında görüntülenen ve tüketiciler tarafından ödenen bu değerdir. Aktif gücün hesaplanması formüle göre yapılır.: P = U x I x cosph.

Elektrikli ev aletleri tarafından doğrudan tüketilen ve diğer enerji türlerine - ısı, ışık, mekanik vb. - dönüştürülen enerjiyi ifade eden aktif enerjinin aksine, reaktif güç bir tür görünmez yardımcıdır. Katılımı ile elektrik motorları tarafından tüketilen elektromanyetik alanlar oluşturulur. Her şeyden önce, yükün yapısını belirler ve sadece üretilemez, aynı zamanda tüketilebilir. Reaktif güç hesaplamaları formüle göre yapılır.: Q = U x I x günah.

Toplam güç, aktif ve reaktif bileşenlerden oluşan bir miktardır. Tüketicilere gerekli miktarda elektrik sağlayan ve onları çalışır durumda tutan kişidir. Hesaplamaları için formül uygulanır: S = .

Aktif, reaktif ve görünür güç nasıl bulunur?

Aktif güç, tüketicinin herhangi bir yararlı işi gerçekleştirmesi için kaynak tarafından birim zaman başına geri dönüşümsüz olarak tüketilen enerjiyi ifade eder. Tüketim sürecinde, daha önce belirtildiği gibi, diğer enerji türlerine dönüştürülür.

Bir alternatif akım devresinde, aktif gücün değeri, belirli bir süre boyunca anlık gücün ortalama göstergesi olarak belirlenir. Sonuç olarak, devrenin bu bölümünde aktif bir direnç olması koşuluyla, bu süre boyunca ortalama değer, akım ve gerilim arasındaki faz açısına bağlı olacak ve sıfıra eşit olmayacaktır. Son faktör aktif gücün adını belirler. Elektriğin geri dönüşümsüz olarak diğer enerji türlerine dönüştürülmesi aktif direnç yoluyla gerçekleşir.

Elektrik devrelerinin hesaplanması sırasında reaktif güç kavramı yaygın olarak kullanılmaktadır. Katılımı ile kaynaklar ve devrenin reaktif elemanları arasında enerji alışverişi gibi süreçler gerçekleşir. Bu parametre, devrenin anlık gücünün değişken bileşeninin sahip olduğu genliğe sayısal olarak eşit olacaktır.

Şekilde gösterilen φ açısının işaretine belirli bir reaktif güç bağımlılığı vardır. Bu bağlamda, pozitif veya negatif bir değere sahip olacaktır. Aktif gücün aksine, ölçülen reaktif güç, var - reaktif volt-amper cinsinden ölçülür. Dallanmış elektrik devrelerinde reaktif gücün nihai değeri, devrenin her bir elemanı için bireysel özellikleri dikkate alınarak aynı güçlerin cebirsel toplamıdır.

Toplam gücün ana bileşeni, önceden bilinen bir akım ve gerilimde mümkün olan maksimum aktif güçtür. Bu durumda akım ve gerilim arasında faz kayması olmadığında cosph 1'e eşittir. Toplam güç ayrıca yukarıda sunulan formülden açıkça görüldüğü gibi reaktif bileşeni de içerir. Bu parametrenin ölçü birimi volt-amperdir (VA).