Индуктивная нагрузка треугольник мощностей

Видео:Активная, реактивная и полная мощность. Что это такое, на примере наглядной аналогии.Скачать

Особенности индуктивных нагрузок

Большинство нагрузок в современных системах электроснабжения имеют индуктивный характер. К ним, например, относятся электродвигатели, трансформаторы, балласты люминесцентных ламп, индукционные печи. Для нормальной работы подобных нагрузок в них требуется создать магнитное поле.

Индуктивные нагрузки требуют наличия двух составляющих тока:

• Активной составляющей, за счет которой происходит нагрев, получение света, механическое движение, полезная работа и т.п.;
• Реактивной составляющей, необходимой для получения и поддержания магнитного поля.

Активная составляющая тока отвечает за потребление активной мощности, которая может быть измерена с помощью ваттметра. Она измеряется в ваттах (Вт) и киловаттах (кВт). Реактивная мощность не совершает никакой полезной работы, но циркулирует между генератором и нагрузкой. При этом она увеличивает нагрузку на источники питания и распредсистему. Реактивная мощность измеряется в вольт-амперах-реактивных (вар).

Вместе активная и реактивная мощность образуют полную или кажущуюся мощность. Она измеряется в киловольт-амперах (кВА).

Рис. 1. Активная мощность

Рис. 2.Реактивная мощность

Понятие коэффициента мощности (косинуса фи)

Под коэффициентом мощности понимают отношение активной мощности к полной. Этот коэффициент характеризует, насколько эффективно используется электроэнергия. Высокие значения коэффициента мощности соответствуют эффективному использованию электроэнергии, а низкие – напротив, неэффективному.

Для определение коэффициента мощности (PF) следует разделить активную мощность (в кВт) на полную (кВА). Для линейных систем с синусоидальными токами коэффициент мощности численно равен cos ?:

PF = кВт/кВА = cos ?

Например, для токарно-карусельного станка, работающего с полезной мощностью 100 кВт и полной мощностью 125 кВА, коэффициент мощности составит 100/125 = 0,8.

Рис. 3. Полная мощность

Рис. 4. Треугольник мощностей

Примечание: показанный на рис.4 треугольник мощностей используется для иллюстрации соотношений между активной, реактивной и полной мощностями.

Должен ли нас волновать низкий коэффициент мощности PF (косинус фи — cos ?)?

Низкий cos ? означает, что вы не полностью используете оплачиваемую вами электроэнергию.

Из показанных на рис.5 соотношений можно видеть, что полная мощность уменьшается с ростом коэффициента мощности. При коэффициенте мощности, равном 70%, для получения 100 кВт требуется 142 кВА. При коэффициенте мощности, равном 95%, для получения 100 кВт требуется только 105 кВА. Если посмотреть на все это с точки зрения величины тока, получается, что при коэффициенте мощности 70% требуется на 35% больший ток для совершения той же самой полезной работы.

Рис. 5. Типичные треугольники мощностей

Видео:Коэффициент мощности (cos φ) Активная, реактивная и полная мощность. Как исправить плохой коэфицент.Скачать

Что можно сделать для повышения косинуса фи (коэффициента мощности)?

Коэффициент мощности можно повысить путем установки компенсирующих конденсаторов в распредсистеме предприятия

Если полная мощность (кВА) больше, чем полезная мощность (кВт), через энергосистему протекает сумма активного и реактивного токов. Силовые конденсаторы являются своего рода генератором реактивной мощности (см. рис. 6). Выдавая реактивный ток, они снижают общий ток, протекающий от энергосистемы к нагрузкам.

Наиболее выгодным является коэффициент мощности 95%

Теоретически конденсаторы могут выдать 100% требуемой реактивной мощности. Однако наиболее выгодным является поддержание коэффициента мощности на уровне 95%.

На рис.7 показано потребление полной мощности в системе до и после установки конденсаторов. Установка конденсаторов и увеличение коэффициента мощности до 95% обеспечивает снижение полной мощности со 142 кВА до 105 кВА, т.е. снижение составляет 35%.

Рис.6. Конденсаторы как генераторы реактивной мощности

Рис.7. Требуемая полная мощность до и после компенсации

Компенсация реактивной мощности: руководство для главного энергетика

Какова будет экономия при установке компенсирующих конденсаторов

Силовые конденсаторы дают множество преимуществ:

• снижение расходов на электроэнергию;
• снижение требований к мощности системы;
• улучшение стабильности напряжения;
• снижение потерь.

Снижение расходов на оплату электроэнергии

Ваша энергоснабжающая организация поставляет как активную (кВт), так и реактивную мощность (квар). Хотя реактивная мощность и не регистрируется счетчиками электроэнергии (считающими киловатт- часы), распределительная сеть должна быть достаточно мощной, чтобы обеспечить необходимую полную мощность. Поэтому у энергоснабжающих компаний есть масса способов заставить потребителей компенсировать их расходы на более мощные генераторы, трансформаторы, кабели, выключатели и т.п.

Как показано в случае ниже, конденсаторы могут сэкономить ваши деньги вне зависимости от того, как именно происходит начисление платы за электроэнергию.

Начисление за полную мощность (кВА)

Энергоснабжающая организация измеряет и тарифицирует каждый ампер потребляемого тока, включая реактивную составляющую.

Начисление за кВт с учетом коэффициента мощности

Энергоснабжающая организация начисляет плату в соответствии с потребляемой активной энергией и добавляет пени при низком коэффициенте мощности. Также может использоваться поправочный коэффициент, на который умножается величина активной энергии. Следующая формула иллюстрирует начисление, при котором «отправной точкой» является коэффициент мощности, равный 90%:

Потребление в кВт х 0,90

фактический коэффициент мощности

Если коэффициент мощности равен 0,84, поставщик электроэнергии увеличит плату на % в соответствии с формулой:

кВт х 0,90 / 0,84 = 107 (множитель)

Некоторые энергоснабжающие организации требуют дополнительную плату за низкий коэффициент мощности, но предоставляют вычеты или бонусы за потребление свыше определенного уровня.

Начисление за реактивную мощность

Энергоснабжающая организация напрямую взимает плату за реактивную мощность, которая обычно составляет определенную долю от активной мощности (кВт). Например, если эта плата составляет 1 рубль за каждый квар для всего, что находится сверх 50% активной мощности. Иными словами, если имеется нагрузка 400 кВт, энергоснабжающая организация предоставит 200 квар бесплатно.

Увеличение пропускной способности системы при компенсации реактивной мощности

Применение конденсаторов для компенсации реактивной мощности увеличивает пропускную способность системы по току. Повышение коэффициента мощности снижает количество квар на кВт полезной нагрузки. Таким образом, используя конденсаторы можно увеличить полезную нагрузку при сохранении величины полной мощности (кВА).

Рис.8. Увеличение пропускной способности трансформатора при компенсации

Компенсация реактивной мощности позволяет увеличить нагрузочную способность трансформатора

Предприятие имеет трансформатор мощностью 500 кВА, работающий почти на номинальной мощности. Он потребляет 480 кВА или 578 А при 400 В. Существующий коэффициент мощности – 75%, соответственно доступная активная мощность составляет 360 кВт.

Желательно увеличить производительность на 25%, т.е. необходимо получить 450 кВт. Как этого добиться? Самый простой выход – установить новый трансформатор. Для получения 450 кВт потребуется трансформатор мощностью 600 кВА при работе с коэффициентом мощности 75%. При этом, скорее всего, понадобится следующий стандартный типоразмер трансформатора (750 кВА).

Возможно, лучшим решением будет повысить коэффициент мощности, чтобы трансформатор смог работать с дополнительной нагрузкой. Для повышения коэффициента мощности с 75 до 95% при нагрузке в 450 кВт потребуется конденсатор с мощностью 450 х 0,553 = 248,8 квар.

Аналогичный принцип используется при необходимости снизить ток, протекающий через перегруженное оборудование. Повышение коэффициента мощности с 75 до 95% при той же активной мощности приводит к снижению тока на 21%. Если посмотреть по другому, при работе с коэффициентом мощности 75% ток возрастает на 26,7%, а при 65% — на 46,2%.

Отрасли промышленности с низким коэффициентом мощности, в которых выгодно использовать конденсаторы

Низкий косинус фи является следствием того, что множество двигателей работают с нагрузкой ниже номинальной. Такое часто происходит в циклических технологических процессах, например, при использовании циркулярных пил, шаровых мельниц, конвейеров, компрессоров, шлифовальных станков, прессов и т.п. Для подобных механизмов двигатели обычно выбираются, исходя из максимально возможной нагрузки. Примерами механизмов, работающих с низким коэффициентом мощности (от 30 до 50%), можно считать токарный станок, работающий в режиме неглубокого реза, ненагруженный компрессор, циркулярную пилу в отсутствии заготовки.

С низким коэффициентом мощности обычно работают предприятия в следующих отраслях:

Отрасли с низким коэффициентом мощности

Включайте конденсаторы КРМ в новые проекты и проекты расширения производства

Включение конденсаторов в новые проекты и проекты модернизации производства позволяет уменьшить типоразмеры трансформаторов, шин, выключателей и т.п., что ведет к прямой экономии.

На рис. 9 показано, как высвобождается полная мощность системы (кВА) при увеличении коэффициента мощности. Увеличение коэффициента мощности с 70 до 90% высвобождает 0,32 кВА на кВт. При нагрузке 400 кВт высвобождается 128 кВт.

Повышение стабильности напряжения

Пониженное из-за больших потребляемых токов напряжение приводит к затрудненному пуску двигателей и их перегреву. По мере снижения коэффициента мощности растет общий ток в линии, что приводит к увеличению падения напряжения. Установка конденсаторов и конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности и снижение просадок позволяют добиться более эффективной работы двигателей и продлить их срок службы.

Снижение потерь

Потери из-за низкого коэффициента мощности связаны с реактивным током, протекающим в системе. Эти потери связаны с выделением тепла и могут быть устранены за счет коррекции коэффициента мощности. Мощность потерь (в ваттах) в распредсистеме рассчитывается как произведение квадрата тока на активное сопротивление контура (I2R). Рассчитать снижение потерь можно по формуле:

Снижение потерь (%) = 100 – 100 х (начальный коэф. мощности/конечный коэф. мощности) 2

Рис.9. Высвобождение полной мощности при коррекции коэффициента мощности

Видео:Реактивная мощность за 5 минут простыми словами. Четкий #энерголикбезСкачать

Как правильно выбрать конденсаторы для конкретного случая?

Если сделан вывод о целесообразности компенсации реактивной мощности на том или ином объекте, понадобится выбрать оптимальный типоразмер и количество конденсаторов.

Существует два основных способа установки конденсаторов: «индивидуальный» (когда отдельные конденсаторы устанавливаются непосредственно у нагрузок, обычно линейных) и «групповой» (когда батарея с фиксированной или регулируемой емкостью устанавливается на присоединении или на подстанции).

Сравнение индивидуальной и групповой компенсации

Преимущества установки индивидуальных конденсаторов рядом с нагрузками:

• Предсказуемость; конденсаторы не могут создать проблемы в сети при работе без нагрузки;
• Не требуются отдельные выключатели; двигатель всегда включается вместе с относящимся к нему конденсатором;
• Оптимизация режимов работы двигателей за счет более эффективного использования электроэнергии и снижения просадок напряжения;
• Двигатели можно переставлять вместе с относящимися к ним конденсаторами;
• Проще выбрать конденсатор для конкретной нагрузки;
• Снижение потерь в линии;
• Повышение пропускной способности системы.

Преимущества установки конденсаторных батарей на присоединении или на подстанции:

• Ниже цена за квар;
• Повышение коэффициента мощности всего предприятия, что снижает или исключает любые санкции за низкий коэффициент мощности;
• Автоматическое переключение конденсаторов обеспечивает получение строго необходимой реактивной мощности, что исключает перекомпенсацию и связанные с ней перенапряжения.

Преимущества и недостатки индивидуальной и групповой (с нерегулируемыми и автоматически регулируемыми батареями) компенсации

Изучение особенностей объекта

Для выбора оптимального решения необходимо взвесить достоинства и недостатки каждого из возможных способов компенсации. При этом следует учитывать «переменные объекта», такие как тип нагрузок, их мощность, постоянство нагрузки, нагрузочная способность сети, способы пуска двигателей и способ начисления платы за электроэнергию.

Тип нагрузок

Если на предприятии установлено много крупных двигателей с мощностью 35 кВт и более, обычно целесообразно устанавливать на каждый двигатель свой конденсатор и включать его одновременно с относящимся к нему конденсатором. Если на предприятии используется много мелких двигателей, от 0,5 до 18 кВт, можно сгруппировать эти двигатели и установить один конденсатор в центральной точке системы. Часто наилучшим решением для предприятий с множеством двигателей разных мощностей оказывается комбинирование обоих типов компенсации.

Мощность нагрузки

Для предприятий с мощными нагрузками может оказаться выгодным комбинирование индивидуальной и групповой компенсации с нерегулируемыми или автоматическими конденсаторными батареями. С другой стороны, для небольшого объекта может оказаться достаточно одного единственного конденсатора в распределительном щите.

Иногда на предприятии обнаруживается изолированный «проблемный участок», в котором требуется коррекция. Такая ситуация может возникнуть, если на предприятии используются сварочные аппараты, индукционные нагреватели или приводы постоянного тока. В этом случае, если скомпенсировать реактивную мощность на конкретном фидере, питающем нагрузку с низким коэффициентом мощности, это повысит коэффициент мощности всего предприятия, и дополнительные конденсаторы будут не нужны.

Постоянство нагрузки

Если предприятие работает круглосуточно и потребляет постоянную мощность, использование нерегулируемых конденсаторов наиболее экономично. Если нагрузка «привязана» к восьмичасовому рабочему дню и потребляется пять дней в неделю, удобно использовать конденсаторные батареи, отключаемые в периоды с меньшей нагрузкой.

Нагрузочная способность

Если фидеры или трансформаторы перегружены, или требуется увеличить нагрузку и без того нагруженных линий, компенсацию реактивной мощности необходимо производить непосредственно на нагрузке. Если распредсистема имеет запас по току, конденсаторы можно устанавливать на главных фидерах. Если нагрузка сильно меняется, разумно использовать регулируемую батарею с автоматическим переключением ступеней.

Способ начисления платы за электроэнергию

Размеры тарифов и штрафы за низкий коэффициент мощности могут существенно влиять на экономический эффект от компенсации и срок окупаемости. Во многих отраслях оптимально подобранное оборудование для коррекции коэффициента мощности окупается менее чем за два года.

Сколько квар необходимо?

Единицей измерения мощности конденсаторов для компенсации реактивной мощности является квар, равный 1000 вар (вольт-ампер-реактивный). Количество квар характеризует, какую реактивную мощность выдаст конденсатор.

Выбор типоразмера конденсаторов для индивидуальной компенсации

Для выбора конденсаторов для индивидуальной компенсации моторных нагрузок следует обратиться к таблице 3. При этом необходимо использовать данные с заводской таблички двигателя — номинальную скорость и мощность. В таблице приведены мощности конденсаторов (квар), необходимые для доведения коэффициента мощности до 95%. В таблицах также приведено, насколько снизится ток после установки конденсаторов.

Выбор типоразмера конденсаторов для компенсации всего предприятия

Если известно, какую активную мощность (кВт) потребляет предприятие, его существующий коэффициент мощности и желаемый коэффициент мощности.

Видео:Индуктивность и индуктивные нагрузки. Сдвиг фаз между током и напряжением.Скачать

Что такое треугольник мощности: уравнение, сложный треугольник мощности, проблемы

Видео:Мощность трехфазного напряжении при подключении нагрузки звездой и треугольникомСкачать

Предмет обсуждения: Треугольник власти. и коэффициент мощности

• Что такое треугольник силы?
• Уравнение степенного треугольника | Треугольник мощности PQS
• Треугольник мощности для последовательной цепи RLC
• Треугольник активной реактивной полной мощности | Треугольник вольт ампер
• Треугольник силы закона Ома | Треугольник мощности Ома
• Сложный треугольник власти
• Треугольник импеданса и треугольник мощности
• Различные числовые задачи
• Часто задаваемые вопросы

Видео:Урок 1.6: Активная и реактивные нагрузкиСкачать

Треугольник власти | Треугольник силы тока напряжения

Треугольник мощности — это просто прямоугольный треугольник, сторона которого представляет активную мощность, реактивную мощность и полную мощность. Базовая составляющая символизирует активную мощность, перпендикулярная составляющая обозначает реактивную мощность, а гипотенуза символизирует полную мощность.

Видео:Построение векторных диаграмм/Треугольник токов, напряжений и мощностей/Коэффициент мощностиСкачать

Что такое треугольник власти?

Видео:Несимметричная нагрузка. Схема соединения "треугольник"Скачать

Определите треугольник власти | Определение треугольника мощности

Треугольник мощности — это графическое представление реальной или активной мощности, реактивной мощности и полной мощности в прямоугольном треугольнике.

Видео:Векторные диаграммы и коэффициент мощностиСкачать

Уравнение степенного треугольника | Треугольник мощности PQS

Видео:Коэффициент мощности простыми словамиСкачать

Расчет формулы треугольника мощности | Уравнение треугольника мощности

В силовой треугольник, активная мощность P, реактивная мощность Q и полная мощность S образуют прямоугольный треугольник. Следовательно,

гипотенуза 2 = база 2 + перпендикулярный 2

Здесь полная мощность (S) измеряется в вольт-амперах (ВА).

Активная мощность (P) измеряется в ваттах (Вт).

Реактивная мощность (Q) измеряется в вольт-амперных реактивных (VAR).

Видео:Коэффициент мощности, просто о сложном. 1чСкачать

Треугольник власти: основные выводы

• Треугольник мощности — это графическое представление реальной или активной мощности, реактивной мощности и полной мощности в прямоугольном треугольнике.
• Активная или истинная мощность относится ко всей мощности, рассеиваемой в электрической цепи. Он измеряется в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт) и обозначается буквой P и средним значением активной мощности P. .
• Реактивная мощность или мнимая мощность — это мощность, которая не выполняет никакой реальной работы и вызывает нулевое рассеивание мощности. T также известен как безваттная мощность. Это мощность, получаемая от реактивных элементов, таких как индуктивная нагрузка и емкостная нагрузка. Реактивная мощность рассчитывается в киловольтах реактивной мощности (KVAR) и обозначается Q.
• Полная мощность в цепи, как поглощенная, так и рассеиваемая, называется полной мощностью. Полная мощность вычисляется путем умножения среднеквадратичного значения напряжения на среднеквадратичное значение тока без какой-либо величины фазового угла.
• Закон Ома всегда работает с цепями постоянного тока, но в случае переменного тока он работает только тогда, когда цепь является чисто резистивной, то есть в цепи нет индуктивной или емкостной нагрузки. Но большинство цепей переменного тока состоят из последовательной или параллельной комбинации RLC. Из-за этого напряжение и ток не совпадают по фазе, и вводится сложная величина.
• Мощность трехфазной системы равна = √3 x коэффициент мощности x напряжение x ток.

Видео:Теоретические основы компенсации реактивной мощностиСкачать

Треугольник мощности для последовательной цепи RLC | Цепи силового треугольника

Давайте рассмотрим схему RLC, включенную последовательно, как указано выше.

Где резистор с сопротивлением R.

индуктор с индуктивностью L.

конденсатор емкостью С.

Источник переменного напряжения V_msin⍵t применяется.

V — действующее значение приложенного напряжения, а I — действующее значение полного тока в цепи. В катушка индуктивности и конденсатор производят X_L и Х_C противостояния соответственно в цепи. Теперь может быть три случая:

Треугольник мощности получается из векторной диаграммы, если мы умножим каждый из векторов напряжения на I, мы получим три компонента мощности.

Из векторного треугольника мы можем быстро получить треугольник мощности, умножив напряжения на I. Реальная мощность умножена на V_R, что равно I 2 R. Реактивная мощность умножается на (В_C — V_L), что равно I 2 (X_C — ИКС_L). Полная мощность V = I 2 Z рассчитывается на основе активной мощности и реактивной мощности для обоих случаев. Здесь мы принимаем во внимание другую величину, комплексную мощность. Комплексная мощность — это сумма активной мощности и реактивной мощности, представленных в комплексной форме, то есть с величиной «j».

Следовательно, комплексная мощность

S = P — jQ, когда X_L

Теперь для случая 1 индуктивное реактивное сопротивление меньше емкостного. Следовательно, реактивная мощность отрицательна, а угол ϕ также отрицателен. Для случая 2 значение индуктивного реактивного сопротивления больше, чем значение емкостного реактивного сопротивления, реактивная мощность равна + ve, а угол ϕ также равен + ve.

Видео:Коэффициент мощности косинус фи (cos fi). Объяснение сути важного электротехнического параметра.Скачать

Треугольник активной реактивной полной мощности | Треугольник вольт ампер

Видео:ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ. Вид Грубейшего Нарушения ТРЕБОВАНИЙ ТБ при работе на СТАНКАХ.Скачать

Треугольник активной и реактивной мощности.

Видео:R, L, C в цепи переменного тока/Треугольник сопротивлений/Сдвиг по фазеСкачать

Треугольник истинной силы.

Активная или истинная мощность относится ко всей мощности, рассеиваемой в электрической цепи. Она измеряется в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт) и обозначается буквой P, а среднее значение активной мощности P равно

Видео:Преобразование звезды сопротивлений в эквивалентный треугольник. Преобразование мостовой схемыСкачать

Треугольник реактивной мощности

Реактивная мощность или мнимая мощность — это мощность, которая не выполняет никакой реальной работы и вызывает нулевое рассеивание мощности. Он также известен как безваттный мощность. Это мощность, получаемая от реактивных элементов, таких как индуктивная нагрузка и емкостная нагрузка. Реактивная мощность рассчитывается в киловольтах, реактивных (KVAR) и обозначается Q.

Реактивная мощность Q = VI_{реактивный} = Я 2 X.

Видео:Трехфазные цепи. Схема соединения "ЗВЕЗДА"Скачать

Треугольник кажущейся мощности

Полная мощность в цепи, как поглощенная, так и рассеиваемая, называется полной мощностью. Полная мощность вычисляется путем умножения среднеквадратичного значения напряжения на среднеквадратичное значение тока без какой-либо величины фазового угла.

Для чисто резистивной схемы реактивной мощности нет. Итак, полная мощность равна активной или истинной мощности.

Видео:43 Коэффициент мощностиСкачать

Силовой треугольник для цепи переменного тока | Треугольник электрической мощности

Цепи переменного тока могут иметь любую комбинацию R, L и C, и если мы хотим правильно рассчитать общую мощность, мы должны знать разницу фаз между I и V. Форма волны тока и напряжения синусоидальная. Поскольку мощность = напряжение x ток, максимальная мощность достигается, когда обе формы волны совпадают. В этой ситуации сигналы называются «синфазными» друг с другом.

• В чисто резистивной схеме переменного тока I и V идеально согласованы друг с другом по фазе. Следовательно, просто умножая их, мы можем получить силу.
• Если в цепи присутствует индуктивная или емкостная нагрузка, создается разность фаз. Даже если разность фаз незначительна, мощность переменного тока делится на две части — одну положительную и одну отрицательную. Отрицательная мощность не является математически отрицательной величиной; это просто означает, что питание подается в систему, но передачи энергии не происходит. Эта мощность называется реактивной мощностью. Положительная величина выполняет некоторую реальную работу, поэтому она классифицируется как реальная или активная мощность.
• Другая часть питания поступает в схему от источника. Это известно как кажущаяся мощность. Полная мощность рассчитывается путем умножения среднеквадратичных значений тока и напряжения.

Видео:Реактивная мощность и напряжениеСкачать

Треугольник силы закона Ома | Треугольник мощности Ома

Закон Ома всегда работает с цепями постоянного тока, но в случае переменного тока он работает только тогда, когда цепь является чисто резистивной, то есть в цепи нет индуктивной или емкостной нагрузки. Но большинство цепей переменного тока состоят из последовательной или параллельной комбинации RLC. Из-за этого напряжение и ток не совпадают по фазе, и вводится сложная величина. Нам нужно применить некоторые специальные формулы, чтобы рассчитать переменный ток и параметры треугольника мощности.

Видео:ДЛЯ ЧЕГО НУЖНА КАТУШКА ИНДУКТИВНОСТИ? #катушка #индуктивность #электроникаСкачать

Треугольник мощности для емкостной нагрузки

Емкостная нагрузка означает, что коэффициент мощности опережает напряжение, поскольку ток опережает напряжение по фазовому углу.

Треугольник мощности для индуктивной нагрузки

Индуктивная нагрузка означает, что коэффициент мощности отстает, потому что I отстает от V на фазовый угол.

Сложный треугольник власти

Комплексная мощность — это не что иное, как представление власти с помощью комплексных чисел. Действительная часть представляет собой активную мощность. Мнимая часть представляет собой реактивную мощность.

Предположим, что ток и напряжение в емкостной цепи равны I и V соответственно. Мы знаем, что для емкостной нагрузки I опережает V по фазовому углу. Возьмем этот угол за ϕ.

Допустим, напряжение на нагрузке, V = ve jƟ и ток I = iej (Ɵ + ϕ) .

Мы знаем, что мощность — это напряжение, умноженное на сопряженный ток.

Итак, комплексная мощность S = VI * = ve jƟ х т.е. -j (Ɵ + ϕ) = соперничать -jϕ

S = vi (cosϕ — jsinϕ) = vicosϕ — jvisinϕ = P — jQ [мы знаем активную мощность P = vicosϕ и реактивную мощность Q = visinϕ]

Для емкостной нагрузки I отстает от V на фазовый угол. Итак, напряжение на нагрузке V = ve jƟ и ток I = ie j (Ɵ-ϕ) .

Такая сложная сила

S = VI * = ve jƟ х т.е.-j (Ɵ-ϕ) = соперничать jϕ

S = vi (cosϕ + jsinϕ) = vicosϕ + jvisinϕ = P + jQ

Трехфазный треугольник питания

Переменный ток может быть однофазным или трехфазным. Изменение амплитуды тока приводит к генерации синусоидальных волн. Для однофазного питания есть только одна волна. Трехфазные системы разделяют ток на три части. Три компонента тока сдвинуты по фазе на треть цикла каждый. Каждый компонент тока равен по размеру, но противоположен по направлению двум другим конъюнктивам.

Мощность трехфазной системы равна = √3 x коэффициент мощности x напряжение x ток.

Треугольник импеданса и треугольник мощности

Коэффициент мощности треугольника импеданса

В цепях постоянного тока только сопротивление отвечает за противодействие току. Но в цепях переменного тока величина, называемая реактивным сопротивлением, также противодействует току. Реактивное сопротивление может быть любым сочетанием индуктивности и емкости. Но и индуктивность, и емкость отличаются от сопротивления фазовым углом (запаздывающим или опережающим). Итак, мы не можем сложить их арифметически. Итак, мы строим треугольник импеданса с гипотенузой Z (импеданс), базой R (сопротивление) и реактивным сопротивлением X (индуктивным или емкостным реактивным сопротивлением или обоими).

Коэффициент мощности треугольника мощности

Коэффициент мощности в треугольнике мощности называется отношением активной мощности к полной мощности, определяемой как косинус угла вектора.

Треугольник коррекции коэффициента мощности

Коррекция коэффициента мощности — это метод повышения эффективности электрической цепи за счет снижения реактивной мощности. Коррекция коэффициента мощности достигается за счет параллельно соединенных конденсаторов, которые противодействуют эффектам, вызванным индуктивными элементами, и уменьшают фазовый сдвиг.

Формула треугольника коэффициента мощности

Коэффициент мощности для емкостной или индуктивной нагрузки

Энергетический треугольник

Электрическая энергия определяется как мощность системы, умноженная на общее время использования мощности.

Энергия E = P x T

Как нарисовать треугольник власти?

Генератор треугольника мощности

Треугольник мощности построен на основе активной мощности в качестве основы, реактивной мощности в качестве перпендикуляра и полной мощности в качестве гипотенузы.

Металлические треугольники на линиях электропередач

Мы часто видим несколько треугольных петель, свисающих с линий электропередач. Они используются для обеспечения устойчивости строп при сильном ветре. Эти треугольные ребра предохраняют стропы от слишком близкого отскока друг к другу и гарантируют, что они не отсоединятся от изоляторов.

Расчет треугольников мощности | Калькулятор треугольника мощности

В. Катушка индуктивности 120 мГн и сопротивлением 70 Ом последовательно подключены к источнику питания 220 В, 50 Гц. Рассчитайте полную мощность.

Импеданс катушки индуктивности

Итак, ток, потребляемый индуктором

Следовательно, фазовый угол запаздывание

В. Рассчитайте коэффициент мощности последовательной цепи RLC с индуктивной нагрузкой 23 Ом, емкостной нагрузкой 18 Ом и резистивной нагрузкой 12 Ом, подключенной к питающему напряжению 100 вольт 60 Гц.

Индуктивное сопротивление X_L = 23 Ом

Емкостное реактивное сопротивление X_C = 18 Ом

Сопротивление = 12 Ом

Полный импеданс цепи

Коэффициент мощности цепи = R / Z = 12/13 = 0.92

Пример треугольника мощности

В. Нагрузка 20 кВт имеет отстающий коэффициент мощности 0.8. Найдите такой номинал конденсатора, чтобы коэффициент мощности увеличился до 0.95.

Здесь истинная мощность P = 20 кВт.

Коэффициент мощности cosϕ₁ = 0.8

Мы знаем, что реактивная мощность должна быть уменьшена, чтобы получить повышенный коэффициент мощности. Следовательно, фазовый угол также уменьшится. Предположим, что изначально фазовый угол был ϕ₁, а после снижения реактивной мощности фазовый угол ϕ₂. Итак, треугольник мощности выглядит так:

Из диаграммы видно, что реактивная мощность снизилась на АБ с переменного тока. Итак, нам нужно вычислить разницу между переменным током и AB, и эта величина является требуемым номиналом конденсатора.

Здесь OA = 20 кВт.

Мы знаем, cosϕ₁ = OA / OC

Итак, OC = 20 / 0.8 = 25 кВА

AC = √ (OC 2 — О.А. 2 ) = 15 кВАр

Итак, ОБ = 20 / 0.95 = 21 кВА

AB = √ (OB 2 — О.А. 2 ) = 6.4 кВАр

Следовательно, BC = AC — AB = (15 — 6.4) = 8.6 KVAR

Часто задаваемые вопросы

Сколько типов сил есть в треугольнике власти?

Треугольник власти состоит из трех типов власти.

• — Истинная или активная мощность.
• — Реактивная сила.
• — полная мощность.

Что is силовой треугольник? Объясните активный,реактивная и полная мощность с образцом.

Треугольник мощности — это треугольное представление отношения между истинной мощностью, реактивной мощностью и полной мощностью.

Например, в любом электрическом приборе общая генерируемая мощность складывается из активной и реактивной мощности.

Что такое силовой треугольник в цепи переменного тока?

Треугольник мощности в цепи переменного тока может быть резистивным, емкостным или индуктивным, а треугольник состоит из трех видов мощности, а полная мощность вычисляется с помощью активной и реактивной мощности.

Что такое силовой треугольник в цепи RL?

Цепь RL имеет силовой треугольник с активной мощностью = I 2 R, реактивная мощность = I 2 X_L, а полная мощность = I 2 Z, где X_L — индуктивное реактивное сопротивление, а Z — полное сопротивление цепи.

Какая связь между кВА, кВт и кВАр?

KVA — это единица измерения полной мощности, тогда как KW и KVAR — единицы истинной мощности и реактивной мощности, соответственно. Следовательно, исходя из концепции треугольника мощности, мы можем сделать вывод, что кВА 2 = КВт 2 + КВАР 2 .

Какое значение имеет коэффициент мощности?

Для индуктивных и емкостных нагрузок коэффициент мощности играет жизненно важную роль в вычислении реактивной мощности. Реактивная мощность — это часть активной мощности, которая уменьшается, а коэффициент мощности — это соотношение истинной мощности и полной мощности. Единичный коэффициент мощности указывает на то, что схема является полностью резистивной по своей природе.

Сколько ватт в 6 кВА?

При единичном коэффициенте мощности 6 кВА = 1 x 6000 = 6000 Вт

Если коэффициент мощности другой, 6 кВА = 6 x (коэффициент мощности) ватт.

Как конвертировать KWH в KVAH?

KWH = KVAH X коэффициент мощности

Следовательно, KVAH = KWH / коэффициент мощности.

Сколько ватт соответствует 1 кВА?

Для чисто резистивной нагрузки реактивной мощности нет. Таким образом, коэффициент мощности равен 1. Здесь 1 кВА = 1 Вт.

Если нагрузка емкостная или индуктивная, резистивная мощность не равна 0, так как коэффициент мощности — это сопротивление / импеданс. Здесь 1 кВА = коэффициент мощности x 1 кВт.

Почему электрические башни имеют треугольную форму?

По следующим причинам электрические башни имеют треугольную форму.

• ‌Треугольники имеют большую площадь основания, что позволяет им быть очень жесткими. Такая жесткость помогает выдерживать боковые нагрузки.
• ‌Треугольники имеют меньшую площадь, чем любой четырехугольник. Если бы форма была четырехугольной, то стоимость была бы больше. Треугольная форма снижает стоимость за счет устранения одной лишней стороны.

Какой коэффициент мощности у трансформатора?

Коэффициент мощности трансформатора зависит от характеристик нагрузки.

‌Если нагрузка чисто резистивная, коэффициент мощности равен единице или 1.

‌Если нагрузка емкостная, т. Е. X_C > X_Lкоэффициент мощности называется опережающим.

‌Если нагрузка индуктивная, т. Е. X_L > X_Cкоэффициент мощности называется запаздывающим.

В чем разница между KVA KWH KVAH и KVAR? | Треугольник мощности KW KVA KVAR

KVA означает киловольт-ампер. Это единица измерения реальной или активной мощности.

KWH означает киловатт-час. Он используется для измерения того, сколько энергии (в киловаттах) потребляется за час.

KVAH означает киловольт-ампер-час. KVAH — полная мощность, а KWH — активная мощность. KVAH = KWH / коэффициент мощности

KVAR означает реактивный киловольт-ампер. Он используется для измерения реактивной мощности.

Каков коэффициент мощности цепи LR?

Импеданс цепи LR равен ].

Мы знаем, коэффициент мощности =

Какая единица измерения коэффициента мощности?

Коэффициент мощности — это отношение активной мощности (кВт) к полной мощности (кВА), поскольку числитель и знаменатель являются мощностью, коэффициент мощности — это величина на единицу меньше.

Последние релизы в области электроники

Что такое реактивная мощность и как её рассчитать?

Многие потребители электроэнергии не подозревают того, что часть учтённого электричества расходуется бесполезно. В зависимости от вида нагрузки уровень потерь электроэнергии может достигать от 12 до 50%. При этом счетчики электроэнергии засчитывают эти потери, относя их к полезной работе, за что приходится платить. Виной завышения оплаты за потребление электроэнергии, не выполняющей полезной работы, является реактивная мощность, присутствующая в сетях переменных токов.

Чтобы понять, за что мы переплачиваем и как компенсировать влияние реактивных мощностей на работу электрических установок, рассмотрим причину появления реактивной составляющей при передаче электроэнергии. Для этого придётся разобраться в физике процесса, связанного с переменным напряжением.

Что такое реактивная мощность?

Для начала рассмотрим понятие электрической мощности. В широком смысле слова, этот термин означает работу, выполненную за единицу времени. По отношению к электрической энергии, понятие мощности немного откорректируем: под электрической мощностью будем понимать физическую величину, реально характеризующую скорость генерации тока или количество переданной либо потреблённой электроэнергии в единицу времени.

Понятно, что работа электричества в единицу времени определяется электрической мощностью, измеряемой в ваттах. Мгновенную мощность на участке цепи находят по формуле: P = U×I, где U и I – мгновенные значения показателей параметров напряжения и силы тока на данном участке.

Строго говоря, приведённая выше формула справедлива только для постоянного тока. Однако, в цепях синусоидального тока формула работает лишь тогда, когда нагрузка потребителей чисто активная. При резистивной нагрузке вся электрическая энергия расходуется на выполнение полезной работы. Примерами активных нагрузок являются резистивные приборы, такие как кипятильник или лампа накаливания.

При наличии в электрической цепи ёмкостных или индуктивных нагрузок, появляются паразитные токи, не участвующие в выполнении полезной работы. Мощность этих токов называют реактивной.

На индуктивных и ёмкостных нагрузках часть электроэнергии рассеивается в виде тепла, а часть препятствует выполнению полезной работы.

К устройствам с индуктивными нагрузками относятся:

• электромоторы;
• дроссели;
• трансформаторы;
• электромагнитные реле и другие устройства, содержащие обмотки.

Ёмкостными сопротивлениями обладают конденсаторы.

Физика процесса

Когда мы имеем дело с цепями постоянного тока, то говорить о реактивной мощности не приходится. В таких цепях значения мгновенной и полной мощности совпадают. Исключением являются моменты включения и отключения ёмкостных и индуктивных нагрузок.

Похожая ситуация происходит при наличии чисто активных сопротивлений в синусоидальных цепях. Однако если в такую электрическую цепь включены устройства с индуктивными или ёмкостными сопротивлениями, происходит сдвиг фаз по току и напряжению (см. рис.1).

При этом на индуктивностях наблюдается отставание тока по фазе, а на ёмкостных элементах фаза тока сдвигается так, что ток опережает напряжение. В связи с нарушением гармоники тока, полная мощность разлагается на две составляющие. Ёмкостные и индуктивные составляющие называют реактивными, бесполезными. Вторая составляющая состоит из активных мощностей.

Рис. 1. Сдвиг фаз индуктивной нагрузкой

Угол сдвига фаз используется при вычислениях значений активных и реактивных ёмкостных либо индуктивных мощностей. Если угол φ = 0, что имеет место при резистивных нагрузках, то реактивная составляющая отсутствует.

Важно запомнить:

• резистор потребляет исключительно активную мощность, которая выделяется в виде тепла и света;
• катушки индуктивности провоцируют образование реактивной составляющей и возвращают её в виде магнитных полей;
• Ёмкостные элементы (конденсаторы) являются причиной появления реактивных сопротивлений.

Треугольник мощностей и cos φ

Для наглядности изобразим полную мощность и её составляющие в виде векторов (см. рис. 2). Обозначим вектор полной мощности символом S, а векторам активной и реактивной составляющей присвоим символы P и Q, соответственно. Поскольку вектор S является суммой составляющих тока, то, по правилу сложения векторов, образуется треугольник мощностей.

Рис. 2. коэффициент мощности

Применяя теорему Пифагора, вычислим модуль вектора S:

Отсюда можно найти реактивную составляющую:

Реактивная составляющая

Выше мы уже упоминали, что реактивная мощность зависит от сдвига фаз, а значит и от угла этого сдвига. Эту зависимость удобно выражать через cos φ. По определению cos φ = P/S. Данную величину называют коэффициентом мощности и обозначают P_f. Таким образом, P_f = cos φ = P/S.

Коэффициент мощности, то есть cos φ, является очень важной характеристикой, позволяющей оценить эффективность работы тока. Данная величина находится в промежутке от 0 до 1.

Если угол сдвига фаз принимает нулевое значение, то cos φ = 1, а это значит что P = S, то есть полная мощность состоит только из активной мощности, а реактивность отсутствует. При сдвиге фаз на угол π/2 , cos φ = 0, откуда следует, что в цепи господствуют только реактивные токи (на практике такая ситуация не возникает).

Из этого можно сделать вывод: чем ближе к 1 коэффициент P_f , тем эффективнее используется ток. Например, для синхронных генераторов приемлемым считается коэффициент от 0,75 до 0,85.

Формулы

Поскольку реактивная мощность зависит от угла φ, то для её вычисления применяется формула: Q = UI×sin φ. Единицей измерения реактивной составляющей является вар или кратная ей величина – квар.

Активную составляющую находят по формуле: P = U*I×cosφ. Тогда

Зная коэффициент P_f (cos φ), мы можем рассчитать номинальную мощность потребителя тока по его номинальному напряжению, умноженному на значение силы потребляемого тока.

Способы компенсации

Мы уже выяснили, как влияют реактивные токи на работу устройств и оборудования с индуктивными или ёмкостными нагрузками. Для уменьшения потерь в электрических сетях с синусоидальным током их оборудуют дополнительными устройствами компенсации.

Принцип действия установок компенсации основан на свойствах индуктивностей и ёмкостей по сдвигу фаз в противоположные стороны. Например, если обмотка электромотора сдвигает фазу на угол φ, то этот сдвиг можно компенсировать конденсатором соответствующей ёмкости, который сдвигает фазу на величину – φ. Тогда результирующий сдвиг будет равняться нулю.

На практике компенсирующие устройства подключают параллельно нагрузкам. Чаще всего они состоят из блоков конденсаторов большой ёмкости, расположенных в отдельных шкафах. Одна из таких конденсаторных установок изображена на рисунке 3. На картинке видно группы конденсаторов, используемых для компенсации сдвигов напряжений в различных устройствах с индуктивными обмотками.

Рис. 3. Устройство компенсации

Компенсацию реактивной мощности ёмкостными нагрузками хорошо иллюстрируют графики на рисунке 4. Обратите внимание на то, как эффективность компенсации зависит от напряжения сети. Чем выше сетевое напряжение, тем сложнее компенсировать паразитные токи (график 3).

Рис. 4. Компенсация реактивной мощности с помощью конденсаторов

Устройства компенсации часто устанавливаются в производственных цехах, где работает много устройств на электроприводах. Потери электричества при этом довольно ощутимы, а качество тока сильно ухудшается. Конденсаторные установки успешно решают подобные проблемы.

Нужны ли устройства компенсации в быту?

На первый взгляд в домашней сети не должно быть больших реактивных токов. В стандартном наборе бытовых потребителей преобладают электрическая техника с резистивными нагрузками:

• электрочайник (P_f = 1);
• лампы накаливания (P_f = 1);
• электроплита (P_f = 1) и другие нагревательные приборы;

Коэффициенты мощности современной бытовой техники, такой как телевизор, компьютер и т.п. близки к 1. Ими можно пренебречь.

Но если речь идёт о холодильнике (P_f = 0,65), стиральной машине и микроволновой печи, то уже стоит задуматься об установке синхронных компенсаторов. Если вы часто пользуетесь электроинструментом, сварочным аппаратом или у вас дома работает электронасос, тогда установка устройства компенсации более чем желательна.

Экономический эффект от установки таких устройств ощутимо скажется на вашем семейном бюджете. Вы сможете экономить около 15% средств ежемесячно. Согласитесь, это не так уж мало, учитывая тарифы не электроэнергию.

Попутно вы решите следующие вопросы:

• уменьшение нагрузок на индуктивные элементы и на проводку;
• улучшение качества тока, способствующего стабильной работе электронных устройств;
• понижение уровня высших гармоник в бытовой сети.

Для того чтобы ток и напряжение работали синфазно, устройства компенсации следует размещать как можно ближе к потребителям тока. Тогда реальная отдача индуктивных электроприёмников будет принимать максимальные значения.