Reactief vermogen verschijnt. Nogmaals over vermogen: actief, reactief, schijnbaar (P, Q, S), evenals arbeidsfactor (PF)

Actief vermogen (P)

Met andere woorden, actieve kracht kan worden genoemd: werkelijke, echte, nuttige, echte kracht. In een DC-circuit wordt de stroom die een DC-belasting levert gedefinieerd als het eenvoudige product van de spanning over de belasting en de stroom die vloeit, dat wil zeggen

omdat er in een DC-circuit geen concept bestaat van de fasehoek tussen stroom en spanning. Met andere woorden: er is geen arbeidsfactor in een DC-circuit.

Maar bij sinusoïdale signalen, dat wil zeggen bij wisselstroomcircuits, is de situatie ingewikkelder vanwege de aanwezigheid van een faseverschil tussen stroom en spanning. Daarom wordt het gemiddelde vermogen (actief vermogen) dat de belasting daadwerkelijk aandrijft, gegeven door:

In een wisselstroomcircuit is, als het puur actief (resistief) is, de formule voor vermogen dezelfde als voor gelijkstroom: P = U I.

Formules voor actief vermogen

P = U I - in DC-circuits

P = U I cosθ - in eenfasige wisselstroomcircuits

P = √3 U L I L cosθ - in driefasige wisselstroomcircuits

P = 3 U Ph I Ph cosθ

P = √ (S 2 – Q 2) of

P =√ (VA 2 – var 2) of

Actief vermogen = √ (Schijnbaar vermogen 2 – Blindvermogen 2) of

kW = √ (kVA 2 – kvar 2)

Reactief vermogen (Q)

Het kan ook nutteloze of wattloze kracht worden genoemd.

Vermogen dat voortdurend heen en weer stroomt tussen de bron en de belasting staat bekend als reactief (Q).

Reactief vermogen is vermogen dat wordt verbruikt en vervolgens door de belasting wordt teruggegeven vanwege de reactieve eigenschappen ervan. De eenheid van actief vermogen is watt, 1 W = 1 V x 1 A. Reactief vermogen wordt eerst opgeslagen en vervolgens vrijgegeven als een magnetisch veld of elektrisch veld in het geval van respectievelijk een inductor of een condensator.

Reactief vermogen wordt gedefinieerd als

en kan positief zijn (+Ue) voor een inductieve belasting en negatief (-Ue) voor een capacitieve belasting.

De eenheid van blindvermogen is de reactieve volt-ampère (var): 1 var = 1 V x 1 A. Simpel gezegd definieert een eenheid van blindvermogen de grootte van het magnetische of elektrische veld geproduceerd door 1 V x 1 A.

Formules voor reactief vermogen

Reactief vermogen = √ (Schijnbaar vermogen 2 – Actief vermogen 2)

var =√ (VA 2 – P 2)

kvar = √ (kVA 2 – kW 2)

Schijnbaar vermogen (S)

Schijnbaar vermogen is het product van spanning en stroom, waarbij de fasehoek daartussen wordt genegeerd. Al het vermogen in het AC-netwerk (gedissipeerd en geabsorbeerd/geretourneerd) is het totale vermogen.

De combinatie van reactief en actief vermogen wordt schijnbaar vermogen genoemd. Het product van de effectieve spanningswaarde en de effectieve stroomwaarde in een wisselstroomcircuit wordt schijnbaar vermogen genoemd.

Het is het product van spannings- en stroomwaarden zonder rekening te houden met de fasehoek. De eenheid van schijnbaar vermogen (S) is VA, 1 VA = 1 V x 1 A. Als het circuit puur actief is, is het schijnbaar vermogen gelijk aan het actieve vermogen, en in een inductief of capacitief circuit (als er reactantie is) , is het schijnbare vermogen groter dan het actieve vermogen.

Formule voor volledige kracht

Schijnbaar vermogen = √ (Actief vermogen 2 + Blindvermogen 2)

kUA = √(kW 2 + kUAR 2)

Het zou genoteerd moeten worden dat:

• De weerstand verbruikt actief vermogen en geeft dit af in de vorm van warmte en licht.
• inductie verbruikt reactief vermogen en geeft dit vrij in de vorm van een magnetisch veld.
• De condensator verbruikt reactief vermogen en geeft dit af in de vorm van een elektrisch veld.

WAT IS TOTAAL, ACTIEF EN REACTIEF VERMOGEN? VAN COMPLEX NAAR EENVOUDIG.

In het dagelijks leven komt bijna iedereen het concept van ‘elektrische energie’, ‘stroomverbruik’ of ‘hoeveel elektriciteit verbruikt dit ding’ tegen. In deze collectie leggen we het concept van elektrische stroom van wisselstroom uit voor technisch onderlegde specialisten en laten we op de foto de elektrische stroom zien in de vorm van "hoeveel elektriciteit verbruikt dit ding" voor mensen met een humanitaire instelling :-). We onthullen het meest praktische en toepasbare concept van elektrische energie en vermijden bewust het beschrijven van verschillende uitdrukkingen van elektrische energie.

WAT IS AC-STROOM?

In wisselstroomcircuits kan de formule voor gelijkstroomvermogen alleen worden gebruikt om het momentane vermogen te berekenen, dat in de loop van de tijd sterk varieert en nutteloos is voor praktische berekeningen. Directe berekening van het gemiddelde vermogen vereist integratie in de tijd. Om het vermogen te berekenen in circuits waar spanning en stroom periodiek variëren, kan het gemiddelde vermogen worden berekend door het momentane vermogen over de periode te integreren. In de praktijk is het grootste belang de berekening van het vermogen in circuits met sinusvormige wisselspanning en -stroom.

Om de concepten van totaal, actief, reactief vermogen en arbeidsfactor met elkaar te verbinden, is het handig om naar de theorie van complexe getallen te gaan. We kunnen aannemen dat het vermogen in een wisselstroomcircuit wordt uitgedrukt door een complex getal, zodat het actieve vermogen het reële deel is, het reactieve vermogen het denkbeeldige deel, het schijnbare vermogen de modulus en de hoek φ (faseverschuiving) is het argument. Voor een dergelijk model blijken alle onderstaande relaties geldig te zijn.

Actief vermogen (echte kracht)

De meeteenheid is watt (Russische aanduiding: W, kilowatt - kW; internationaal: watt -W, ​​kilowatt - kW).

De gemiddelde waarde van het momentane vermogen over een periode T wordt actief vermogen genoemd, en

uitgedrukt door de formule:

In enkelfasige sinusoïdale stroomcircuits, waarbij υ en Ι de effectieve waarden zijn van spanning en stroom, en φ de faseverschuivingshoek daartussen.

Voor niet-sinusvormige stroomcircuits is het elektrische vermogen gelijk aan de som van de overeenkomstige gemiddelde vermogens van de individuele harmonischen. Actief vermogen karakteriseert de snelheid van onomkeerbare omzetting van elektrische energie in andere soorten energie (thermisch en elektromagnetisch). Actief vermogen kan ook worden uitgedrukt in termen van stroom, spanning en de actieve component van de circuitweerstand r of de geleidbaarheid g volgens de formule. In elk elektrisch circuit met zowel sinusoïdale als niet-sinusoïdale stroom is het actieve vermogen van het gehele circuit gelijk aan de som van de actieve vermogens van de afzonderlijke delen van het circuit; voor driefasige circuits wordt het elektrische vermogen gedefinieerd als de som van de machten van de afzonderlijke fasen. Met het totale vermogen S is het actieve vermogen gerelateerd door de relatie.

In de theorie van lange lijnen (analyse van elektromagnetische processen in een transmissielijn, waarvan de lengte vergelijkbaar is met de lengte van de elektromagnetische golf), is een volledig analoog van actief vermogen het overgedragen vermogen, dat wordt gedefinieerd als het verschil tussen de invallende vermogen en het gereflecteerde vermogen.

Reactief vermogen

De meeteenheid is reactieve volt-ampère (Russische aanduiding: var, kVAR; internationaal: var).

Reactief vermogen is een hoeveelheid die de belastingen karakteriseert die in elektrische apparaten worden gecreëerd door schommelingen in de energie van het elektromagnetische veld in een sinusoïdaal wisselstroomcircuit, gelijk aan het product van de effectieve waarden van spanning U en stroom I, vermenigvuldigd met de sinus van de fasehoek φ daartussen:

(als de stroom achterblijft bij de spanning, wordt de faseverschuiving als positief beschouwd, als deze leidt, wordt deze als negatief beschouwd). Het reactieve vermogen is gerelateerd aan het totale vermogen S en het actieve vermogen P volgens de verhouding: .

De fysieke betekenis van reactief vermogen is energie die van de bron naar de reactieve elementen van de ontvanger (inductoren, condensatoren, motorwikkelingen) wordt gepompt en vervolgens door deze elementen terug naar de bron wordt geretourneerd gedurende één oscillatieperiode, deze periode genoemd.

Opgemerkt moet worden dat de waarde van sin φ voor waarden van φ van 0 tot plus 90° een positieve waarde is. De waarde van sin φ voor waarden van φ van 0 tot min 90° is een negatieve waarde. Volgens de formule

blindvermogen kan een positieve waarde zijn (als de belasting actief-inductief van aard is) of negatief (als de belasting actief-capacitief van aard is). Deze omstandigheid benadrukt het feit dat reactief vermogen niet deelneemt aan de werking van elektrische stroom. Wanneer een apparaat positief reactief vermogen heeft, is het gebruikelijk om te zeggen dat het dit verbruikt, en wanneer het negatief vermogen produceert, produceert het ook. Maar dit is puur een conventie vanwege het feit dat de meeste stroomverbruikende apparaten (bijvoorbeeld asynchrone motoren ), evenals puur actieve belastingen, verbonden via een transformator, zijn actief-inductief.

Het gebruik van moderne elektrische meetomvormers op basis van microprocessortechnologie maakt een nauwkeurigere beoordeling mogelijk van de hoeveelheid energie die wordt geretourneerd van een inductieve en capacitieve belasting naar een wisselspanningsbron.

Vermogen kan een positieve waarde zijn (als de belasting actief-inductief van aard is) of negatief (als de belasting actief-capacitief van aard is). Deze omstandigheid benadrukt het feit dat reactief vermogen niet deelneemt aan de werking van elektrische stroom. Wanneer een apparaat positief reactief vermogen heeft, is het gebruikelijk om te zeggen dat het dit verbruikt, en wanneer het negatief vermogen produceert, produceert het ook. Maar dit is puur een conventie vanwege het feit dat de meeste stroomverbruikende apparaten (bijvoorbeeld asynchrone motoren ), evenals puur actieve belastingen, verbonden via een transformator, zijn actief-inductief.

Synchrone generatoren die in elektriciteitscentrales zijn geïnstalleerd, kunnen zowel reactief vermogen produceren als verbruiken, afhankelijk van de grootte van de bekrachtigingsstroom die in de rotorwikkeling van de generator vloeit. Vanwege dit kenmerk van synchrone elektrische machines wordt het gespecificeerde netwerkspanningsniveau geregeld. Om overbelastingen te elimineren en de vermogensfactor van elektrische installaties te vergroten, wordt blindvermogencompensatie uitgevoerd.

Het gebruik van moderne elektrische meetomvormers op microprocessortechnologie maakt een nauwkeurigere beoordeling mogelijk van de hoeveelheid energie die wordt geretourneerd door inductieve en capacitieve belastingen naar een wisselspanningsbron

Schijnbare kracht

De eenheid van totaal elektrisch vermogen is volt-ampère (Russische aanduiding: VA, VA, kVA-kilo-volt-ampère; internationaal: VA, kVA).

Het totale vermogen is een waarde die gelijk is aan het product van de effectieve waarden van de periodieke elektrische stroom I in het circuit en de spanning U aan de aansluitingen: ; De verhouding tussen het totale vermogen en het actieve en reactieve vermogen wordt als volgt uitgedrukt: waarbij P het actieve vermogen is, is Q het reactieve vermogen (met een inductieve belasting Q›0 en met een capacitieve belasting Q‹0).

De vectorrelatie tussen totaal, actief en reactief vermogen wordt uitgedrukt door de formule:

Het totale vermogen heeft een praktische betekenis als waarde die de belastingen beschrijft die feitelijk door de consument worden opgelegd aan de elementen van het voedingsnetwerk (draden, kabels, verdeelborden, transformatoren, hoogspanningslijnen), aangezien deze belastingen afhankelijk zijn van de verbruikte stroom, en niet van de energie die daadwerkelijk door de consument wordt verbruikt. Dit is de reden waarom het totale vermogen van transformatoren en verdeelborden wordt gemeten in volt-ampère in plaats van in watt.

Alle bovenstaande formule- en tekstuele beschrijvingen van totale, reactieve en actieve krachten zijn visueel en intuïtief duidelijk in de volgende figuur:-)

Specialisten van het bedrijf uit de NTS-groep (TM Elektrokaprizam-NET) hebben uitgebreide ervaring met het selecteren van gespecialiseerde apparatuur voor gebouwsystemen om vitale faciliteiten van een ononderbroken stroomvoorziening te voorzien. We zijn in staat om zo efficiënt mogelijk rekening te houden met een verscheidenheid aan elektrische en operationele parameters, waardoor we een economisch haalbare optie kunnen kiezen voor het bouwen van een ononderbroken stroomvoorzieningssysteem met behulp van brandstofcentrales en andere gerelateerde apparatuur.

© Het materiaal is opgesteld door specialisten van het bedrijf uit de NTS-groep (TM Elektrokaprizam-NET) met behulp van informatie uit open bronnen, incl. uit de gratis encyclopedie Wikipedia https://ru.wikipedia.org

In de elektrotechniek worden onder de vele definities vaak begrippen als actief, reactief en schijnbaar vermogen gebruikt. Deze parameters houden rechtstreeks verband met stroom en spanning wanneer verbruikers zijn ingeschakeld. Voor het uitvoeren van berekeningen worden verschillende formules gebruikt, waarvan de belangrijkste het product is van spanning en stroom. Allereerst gaat het om constante spanning. In circuits is de variabele echter verdeeld in verschillende hierboven genoemde componenten. De berekening van elk van hen wordt ook uitgevoerd met behulp van formules, waardoor u nauwkeurige resultaten kunt verkrijgen.

Formules voor actieve, reactieve en schijnbare kracht

Het hoofdbestanddeel wordt beschouwd als actief vermogen. Het is een grootheid die het proces van het omzetten van elektrische energie in andere soorten energie karakteriseert. Dat is, op een andere manier, de snelheid waarmee . Het is deze waarde die op de elektriciteitsmeter wordt weergegeven en door consumenten wordt betaald. Het actieve vermogen wordt berekend met behulp van de formule: P = U x I x cosph.

In tegenstelling tot actieve energie, die verwijst naar de energie die rechtstreeks wordt verbruikt door elektrische apparaten en wordt omgezet in andere soorten energie - thermisch, licht, mechanisch, enz., is reactief vermogen een soort onzichtbare assistent. Met zijn deelname ontstaan ​​elektromagnetische velden die worden verbruikt door elektromotoren. Allereerst bepaalt het de aard van de belasting en kan deze niet alleen worden gegenereerd, maar ook worden geconsumeerd. Berekeningen van blindvermogen worden gemaakt met behulp van de formule: Q = U x I x sinf.

Totaal vermogen is een hoeveelheid bestaande uit actieve en reactieve componenten. Het voorziet consumenten van de benodigde hoeveelheid elektriciteit en houdt ze in werkende staat. Voor de berekeningen wordt de formule gebruikt: S = .

Hoe actieve, reactieve en schijnbare kracht te vinden

Actief vermogen verwijst naar de energie die onomkeerbaar door een bron per tijdseenheid wordt verbruikt zodat de consument nuttig werk kan verrichten. Tijdens het consumptieproces wordt het, zoals reeds opgemerkt, omgezet in andere soorten energie.

In een wisselstroomcircuit wordt de waarde van het actieve vermogen gedefinieerd als het gemiddelde momentane vermogen over een bepaalde tijdsperiode. De gemiddelde waarde over deze periode zal dus afhangen van de fasehoek tussen stroom en spanning en zal niet gelijk zijn aan nul, op voorwaarde dat er actieve weerstand aanwezig is in dit gedeelte van de schakeling. De laatste factor bepaalt de naam van actief vermogen. Het is door actieve weerstand dat elektriciteit onomkeerbaar wordt omgezet in andere soorten energie.

Bij het uitvoeren van berekeningen van elektrische circuits wordt het concept van reactief vermogen veel gebruikt. Met zijn deelname vinden processen plaats zoals de uitwisseling van energie tussen bronnen en reactieve elementen van het circuit. Deze parameter zal numeriek gelijk zijn aan de amplitude van de variabele component van het momentane vermogen van de schakeling.

Er is een zekere afhankelijkheid van het reactieve vermogen van het teken van de hoek φ weergegeven in de figuur. In dit opzicht zal het een positieve of negatieve betekenis hebben. In tegenstelling tot actief vermogen, gemeten in , wordt reactief vermogen gemeten in var - reactieve volt-ampère. De uiteindelijke waarde van reactief vermogen in vertakte elektrische circuits is de algebraïsche som van dezelfde vermogens voor elk element van het circuit, rekening houdend met hun individuele kenmerken.

Het hoofdbestanddeel van het totale vermogen is het maximaal mogelijke actieve vermogen bij een eerder bekende stroom en spanning. In dit geval is cosф gelijk aan 1 als er geen faseverschuiving is tussen stroom en spanning. Het totale vermogen omvat ook een reactieve component, wat duidelijk blijkt uit de hierboven gepresenteerde formule. De meeteenheid voor deze parameter is volt-ampère (VA).

Via verschillende step-down transformatoren wordt wisselstroom aan de consument geleverd, waarvan het ontwerp de laag- en hoogspanningswikkelingen scheidt. Dat wil zeggen, het blijkt dat er in de transformator geen fysiek contact is tussen de twee wikkelingen, terwijl de stroom nog steeds vloeit. Het is vrij eenvoudig uit te leggen. Elektriciteit wordt altijd overgedragen via lucht, wat een uitstekend diëlektricum is, met behulp van een elektromagnetisch veld, waarvan de component een wisselend magnetisch veld is. Het kruist regelmatig de wikkeling, verschijnt in een andere, en heeft vanaf het begin geen elektrisch contact, waardoor een elektromotorische kracht wordt opgewekt. Het rendement van moderne transformatoren is vrij hoog, waardoor het elektriciteitsverlies tot een minimum wordt beperkt, en daarom komt al het vermogen van de wisselstroom die in de primaire wikkeling vloeit terecht in het secundaire wikkelcircuit. Hetzelfde gebeurt echter in een condensator vanwege het elektrische veld. Capaciteit en inductie produceren samen reactieve energie. Actieve energie (die wordt verstoord door de terugkeer van reactieve energie) wordt omgezet in thermische, mechanische en andere energie.

De reactieve component van de elektrische stroom komt alleen voor in circuits die reactieve elementen bevatten (inductantie en capaciteit) en wordt meestal besteed aan het nutteloos verwarmen van de geleiders waaruit dit circuit bestaat. Voorbeelden van dergelijke reactieve belastingen zijn elektrische motoren van verschillende typen, draagbare elektrische gereedschappen (elektrische boormachines, haakse slijpers, muurvolgers, enz.), evenals verschillende huishoudelijke elektronische apparatuur. Het totale vermogen van deze apparaten, gemeten in volt-ampère, en het actieve vermogen (in watt) zijn aan elkaar gerelateerd via de arbeidsfactor cosφ, die een waarde kan aannemen van 0,5 tot 0,9. Deze apparaten geven doorgaans het actief vermogen in watt en de waarde van de cosφ-coëfficiënt aan. Om het totale energieverbruik in VA te bepalen, is het noodzakelijk de waarde van het actieve vermogen (W) te delen door de cosφ-coëfficiënt.

Voorbeeld: als de boormachine een vermogenswaarde van 800 W aangeeft en cosφ = 0,8, dan volgt hieruit dat het totale door het gereedschap verbruikte vermogen 800/0,8 = 1000 VA bedraagt. Bij gebrek aan gegevens over cosφ kunt u de geschatte waarde ervan nemen, die voor huishoudelijk elektrisch gereedschap ongeveer 0,7 bedraagt.

Het reactieve type belasting wordt gekenmerkt door het feit dat aanvankelijk enige tijd de door de krachtbron geleverde energie daarin wordt geaccumuleerd. De opgeslagen energie wordt vervolgens weer vrijgegeven aan deze bron. Dergelijke belastingen omvatten elektrische circuitelementen zoals condensatoren en inductoren, evenals apparaten die deze bevatten. Bovendien is er bij een dergelijke belasting een faseverschuiving van 90 graden tussen spanning en stroom. Aangezien het hoofddoel van bestaande stroomvoorzieningssystemen is om op een nuttige manier elektriciteit van de producent rechtstreeks aan de consument te leveren, wordt de reactieve component van de stroom over het algemeen als een schadelijk kenmerk van het circuit beschouwd.

Om de tegenwerking van reactieve energie te compenseren, worden speciaal geïnstalleerde condensatoren gebruikt. Dit maakt het mogelijk om de opkomende negatieve impact van reactieve energie te minimaliseren. We hebben al opgemerkt dat reactief vermogen het verlies aan elektrische energie in het netwerk aanzienlijk beïnvloedt. Daarom blijkt dat de omvang van diezelfde negatieve energie voortdurend onder controle moet worden gehouden, en de beste manier hiervoor is om de boekhouding ervan te organiseren.

Waar ze zich zorgen maken over dit probleem (verschillende industriële ondernemingen), installeren ze vaak afzonderlijke speciale apparaten die niet alleen de reactieve energie zelf registreren, maar ook het actieve deel ervan. De boekhouding wordt uitgevoerd in driefasige netwerken met behulp van inductieve en capacitieve componenten. Dergelijke meters zijn doorgaans niets meer dan een analoog-naar-digitaal apparaat dat stroom omzet in een analoog signaal, dat verandert in een herhalingssnelheid van elektrische pulsen. Door ze bij elkaar op te tellen, kunnen we de hoeveelheid verbruikte energie beoordelen. Meestal bestaat de meter uit een kunststof behuizing, waarbij op een printplaat 3 transformatoren en een meetunit zijn geïnstalleerd. Aan de buitenkant bevindt zich een LCD-scherm of LED's.

Bedrijven installeren nu steeds vaker universele elektriciteitsmeters die de hoeveelheid actieve en reactieve energie meten. Bovendien kunnen dergelijke apparaten functies van twee en soms meer apparaten combineren, waardoor de onderhoudskosten worden verlaagd en u geld kunt besparen tijdens de aankoop. Dergelijke apparaten zijn in staat om reactief en actief vermogen te berekenen, en om momentane spanningswaarden te meten. De meter registreert het niveau van het energieverbruik en toont alle informatie op het display in 3 afwisselende frames (inductieve component, capacitieve component en de hoeveelheid actieve energie). Moderne modellen maken datatransmissie mogelijk via een digitaal IR-kanaal en zijn beschermd tegen magnetische velden en energiediefstal. Bovendien krijgen we nauwkeurigere metingen en een laag stroomverbruik, waardoor de nieuwe modellen zich onderscheiden van hun voorgangers.

Het belangrijkste doel bij elektriciteitstransmissie is het vergroten van de efficiëntie van netwerken. Daarom is het noodzakelijk om de verliezen te verminderen. De belangrijkste oorzaak van verliezen is reactief vermogen, waarvan de compensatie de kwaliteit van elektriciteit aanzienlijk verbetert.

Reactief vermogen veroorzaakt onnodige verwarming van draden en overbelast elektrische onderstations. Transformatorvermogen en kabelsecties worden noodgedwongen overschat en de netspanning wordt verlaagd.

Het concept van reactief vermogen

Om erachter te komen wat reactief vermogen is, is het noodzakelijk om andere mogelijke soorten vermogen te bepalen. Wanneer er een actieve belasting (weerstand) in het circuit aanwezig is, wordt alleen actief vermogen verbruikt, dat volledig wordt besteed aan energieconversie. Dit betekent dat we kunnen formuleren wat actief vermogen is – datgene waarbij de stroom effectief werkt.

Bij gelijkstroom wordt alleen actief vermogen verbruikt, berekend volgens de formule:

Gemeten in watt (W).

In elektrische circuits met wisselstroom, in aanwezigheid van actieve en reactieve belastingen, wordt de vermogensindicator samengevat uit twee componenten: actief en reactief vermogen.

1. Capacitief (condensatoren). Gekenmerkt door een fasevooruitgang van stroom vergeleken met spanning;
2. Inductief (spoelen). Gekenmerkt door een fasevertraging van de stroom ten opzichte van de spanning.

Als we een circuit met wisselstroom en een aangesloten actieve belasting (verwarmers, ketels, gloeilampen) beschouwen, zullen de stroom en de spanning in fase zijn en wordt het totale opgenomen vermogen op een bepaalde tijdonderbreking berekend door de spanning en stroom te vermenigvuldigen. lezingen.

Wanneer het circuit echter reactieve componenten bevat, zullen de spannings- en stroommetingen niet in fase zijn, maar zullen ze met een bepaalde hoeveelheid verschillen, bepaald door de offsethoek "φ". In eenvoudige bewoordingen wordt gezegd dat een reactieve belasting evenveel energie teruggeeft aan het circuit als deze verbruikt. Als gevolg hiervan blijkt dat voor actief stroomverbruik de indicator nul zal zijn. Tegelijkertijd stroomt er een reactieve stroom door het circuit, die geen effectief werk verricht. Bijgevolg wordt reactief vermogen verbruikt.

Reactief vermogen is het deel van de energie dat ervoor zorgt dat de elektromagnetische velden die AC-apparatuur nodig heeft, tot stand kunnen worden gebracht.

Het blindvermogen wordt berekend met behulp van de formule:

Q = U x ik x zonde φ.

De meeteenheid voor blindvermogen is VAR (volt-ampère reactief).

Uitdrukking voor actief vermogen:

P = U x I x cos φ.

De relatie tussen actief, reactief en schijnbaar vermogen voor een sinusoïdale stroom met variabele waarden wordt geometrisch weergegeven door de drie zijden van een rechthoekige driehoek, de vermogensdriehoek genoemd. Wisselstroomcircuits verbruiken twee soorten energie: actief vermogen en reactief vermogen. Bovendien is actief vermogen nooit negatief, terwijl reactief vermogen positief (bij inductieve belasting) of negatief (bij capacitieve belasting) kan zijn.

Belangrijk! Uit de machtsdriehoek blijkt duidelijk dat het altijd nuttig is om de reactieve component te verminderen om de efficiëntie van het systeem te vergroten.

Het totale vermogen wordt niet gevonden als een algebraïsche som van de actieve en reactieve vermogenswaarden, het is een vectorsom van P en Q. De kwantitatieve waarde ervan wordt berekend door de wortel te nemen van de som van de kwadraten van de vermogensindicatoren: actief en reactief. Het totale vermogen kan worden gemeten in VA (volt-ampère) of zijn derivaten: kVA, mVA.

Om het totale vermogen te berekenen, is het noodzakelijk om het faseverschil tussen de sinusoïdale waarden van U en I te kennen.

Krachtfactor

Met behulp van een geometrisch weergegeven vectorafbeelding kunt u de verhouding van de zijden van de driehoek vinden die overeenkomt met het nuttige en het totale vermogen, wat gelijk zal zijn aan de cosinus phi of vermogenscoëfficiënt:

Deze coëfficiënt bepaalt de efficiëntie van het netwerk.

Het aantal verbruikte watt is hetzelfde als het aantal verbruikte volt bij een arbeidsfactor van 1 of 100%.

Belangrijk! Hoe groter de cos φ, of hoe kleiner de verschuivingshoek van de sinusoïdale waarden van stroom en spanning, hoe dichter het totale vermogen bij de actieve waarde ligt.

Als er bijvoorbeeld een spoel is waarvoor:

• P = 80 W;
• Q = 130 VAr;
• dan S = 152,6 BA als wortelgemiddelde kwadraat;
• cos φ = P/S = 0,52 of 52%

We kunnen zeggen dat de spoel 130 VAr totaal vermogen nodig heeft om 80 W nuttig werk te doen.

Correctie cos φ

Om cos φ te corrigeren wordt gebruik gemaakt van het feit dat bij een capacitieve en inductieve belasting de reactieve energievectoren in tegenfase zijn. Omdat de meeste belastingen inductief zijn, kunt u door een condensator aan te sluiten de cos φ verhogen.

Belangrijkste verbruikers van reactieve energie:

1. Transformatoren. Het zijn wikkelingen die inductieve koppeling hebben en stromen en spanningen transformeren door magnetische velden. Deze apparaten vormen het belangrijkste element van elektrische netwerken die elektriciteit transporteren. De verliezen nemen vooral toe bij stationair draaien en bij lage belasting. Transformatoren worden veel gebruikt in de productie en in het dagelijks leven;
2. Inductieovens, waarin metalen worden gesmolten door er wervelstromen in te creëren;
3. Asynchrone motoren. De grootste verbruiker van reactieve energie. Het koppel daarin wordt gecreëerd door het wisselende magnetische veld van de stator;
4. Elektriciteitsomvormers, zoals stroomgelijkrichters die worden gebruikt om het contactnetwerk van het spoorwegvervoer en andere van stroom te voorzien.

Condensatorbanken zijn aangesloten op elektrische onderstations om de spanning binnen gespecificeerde niveaus te regelen. De belasting varieert gedurende de dag met ochtend- en avondpieken, maar ook gedurende de week, en neemt af in het weekend, waardoor de spanningsmetingen veranderen. Door condensatoren aan te sluiten en los te koppelen, wordt het niveau gevarieerd. Dit gebeurt handmatig en met behulp van automatisering.

Hoe en waar cos φ wordt gemeten

Het blindvermogen wordt gecontroleerd door cos φ te veranderen met een speciaal apparaat: een fasemeter. De schaal is ingedeeld in kwantitatieve waarden van cos φ van nul tot één in de inductieve en capacitieve sectoren. Het zal niet mogelijk zijn om de negatieve impact van inductie volledig te compenseren, maar het is mogelijk om dichter bij de gewenste waarde te komen - 0,95 in de inductieve zone.

Fasemeters worden gebruikt bij het werken met installaties die de bedrijfsmodus van het elektrische netwerk kunnen beïnvloeden door regeling van cos φ.

1. Omdat bij financiële berekeningen voor de verbruikte energie ook rekening wordt gehouden met de reactieve component ervan, installeren fabrieken automatische compensatoren op condensatoren, waarvan de capaciteit kan variëren. Netwerken maken doorgaans gebruik van statische condensatoren;
2. Bij het regelen van cos φ in synchrone generatoren door de opwindende stroom te veranderen, is het noodzakelijk om deze visueel te controleren in handmatige bedrijfsmodi;
3. Synchrone compensatoren, dit zijn synchrone motoren die onbelast werken, leveren energie aan het netwerk in overexcitatiemodus, wat de inductieve component compenseert. Om de opwindende stroom te regelen, observeert u de metingen van cos φ met behulp van een fasemeter.

Correctie van de arbeidsfactor is een van de meest effectieve investeringen om de energiekosten te verlagen. Tegelijkertijd verbetert de kwaliteit van de ontvangen energie.

Video