Görünür, aktif ve reaktif güç nedir? karmaşıktan basite. Aktif, görünür ve reaktif güç kavramları

Bildiğiniz gibi, bir alternatör aktif ve reaktif olmak üzere iki tür elektrik enerjisi üretir. Aktif enerji, elektrikli fırınlarda, lambalarda, elektrikli makinelerde ve diğer tüketicilerde harcanarak diğer enerji türlerine - termal, hafif, mekanik - dönüşür. Reaktif enerji tüketiciler tarafından tüketilmez ve besleme hattı üzerinden jeneratöre geri döndürülür. Bu, ES'den geçen akımda bir artış gerektirir ve buna bağlı olarak, kesit alanlarında bir artış gerektirir.

reaktif güç kompanzasyonu

Birleşik dirençler (yük) içeren elektrik devrelerinde, özellikle aktif (akkor lambalar, elektrikli ısıtıcı vb.) ve endüktif (elektrik motorları, dağıtım transformatörleri, kaynak ekipmanları, flüoresan lambalar vb.) bileşenler içeren elektrik devrelerinde, elektrik devresinden alınan toplam güç ağ, aşağıdaki vektör diyagramı ile ifade edilebilir:

Akımın endüktif elemanlardaki gerilimden faz gecikmesi, zaman aralıklarına neden olur (bkz. Şek.) Gerilim ve akım zıt işaretlere sahip olduğunda: gerilim pozitiftir ve akım negatiftir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu anlarda güç, yük tarafından tüketilmez, şebeke üzerinden jeneratöre doğru geri beslenir. Bu durumda, her endüktif elemanda depolanan elektrik, aktif elemanlarda dağılmadan, ancak salınımlı hareketler yaparak (yükten jeneratöre ve geri) şebeke boyunca yayılır. Karşılık gelen güce reaktif güç denir.

Toplam güç, yararlı işler yapan aktif güç ile manyetik alanlar oluşturmak ve elektrik hatlarında ek bir yük oluşturmak için harcanan reaktif gücün toplamıdır. Vektörleri arasındaki açının kosinüsü cinsinden ifade edilen görünür ve aktif güç arasındaki orana güç faktörü denir.

Aktif enerji faydalı - mekanik, termal ve diğer enerjiye dönüştürülür. Reaktif enerji, yararlı işin performansı ile ilişkili değildir, ancak varlığı elektrik motorlarının ve transformatörlerin çalışması için gerekli bir koşul olan bir elektromanyetik alan oluşturmak gerekir. Güç kaynağı organizasyonundan reaktif güç tüketimi, jeneratörlerin, transformatörlerin gücünde bir artışa, besleme kablolarının kesitinde (verim azalması) ve aktif kayıplarda bir artışa yol açtığı için uygun değildir. voltaj düşüşü (besleme şebekesi akımının reaktif bileşenindeki artış nedeniyle). Bu nedenle, reaktif güç doğrudan tüketiciden alınmalıdır (üretilmelidir). Bu işlev gerçekleştirilir reaktif güç kompanzasyon birimleri (KRM) ana elemanları kapasitörler olan.

KRM kurulumları, çalışma sırasında endüktif bir yük tarafından üretilen gecikmeli reaktif gücü telafi etmek için önde gelen reaktif güç (fazdaki akım iletken voltajı) üreten kapasitif akıma sahip güç alıcılarıdır.

Reaktif güç Q, endüktif elemandan geçen reaktif akımla orantılıdır:
Q=UxIL,
burada IL reaktif (endüktif) akımdır, U şebeke voltajıdır. Böylece, yükü besleyen toplam akım, aktif ve endüktif bileşenlerin toplamıdır:
ben = IR + IL.
"Jeneratör yükü" sistemindeki reaktif akımın oranını azaltmak için kompansatörler (KRM kurulumları) yüke paralel olarak bağlanır. Bu durumda, reaktif güç artık jeneratör ve yük arasında hareket etmez, ancak reaktif elemanlar - endüktif yük sargıları ve bir kompansatör - arasında yerel salınımlar yapar. Bu tür bir reaktif güç kompanzasyonu (jeneratör-yük sistemindeki endüktif akımın azaltılması), özellikle aynı nominal jeneratör görünür gücünde yüke daha fazla aktif güç aktarılmasını mümkün kılar.

Reaktif güç kompanzasyonu neden gereklidir?

Endüstriyel güç şebekelerindeki ana yük, asenkron elektrik motorları ve dağıtım transformatörleridir. Çalışma sürecindeki bu endüktif yük, yük ile kaynak (jeneratör) arasında salınan bir reaktif elektrik kaynağıdır (reaktif güç), faydalı işin performansı ile ilişkili değildir, ancak elektromanyetik alanlar oluşturmaya harcanır ve yaratır. güç kaynağı hatlarında ek bir yük.
Reaktif güç, şebekenin gerilim sinüzoitleri ve akım fazları arasındaki bir gecikmeyle (endüktif elemanlarda akım, fazdaki gerilimin gerisinde kalır) karakterize edilir. Reaktif güç tüketiminin göstergesi güç faktörü (KM), sayısal olarak akım ve gerilim arasındaki açının (φ) kosinüsüne eşittir. Tüketicinin KM'si, tüketilen aktif gücün şebekeden fiilen alınan toplam güce oranı olarak tanımlanır, yani: cos(f) = P/S. Bu katsayı, motorların, jeneratörlerin ve işletme ağının bir bütün olarak reaktif güç seviyesini karakterize etmek için kullanılır. cos(φ) değeri bire ne kadar yakınsa, şebekeden alınan reaktif gücün payı o kadar küçük olur.

Örnek: cos(f)=1'de 400 V alternatif akım şebekesinde 500 KW iletmek için 722 A akım gerekir.Aynı aktif gücü cos(f)=0.6 katsayısı ile iletmek için akım değeri yükselir 1203 A'ya

akımdaki artış nedeniyle iletkenlerde ek kayıplar vardır;
dağıtım ağının kapasitesi azalır;
şebeke voltajı nominal değerden sapıyor (şebeke akımının reaktif bileşenindeki artış nedeniyle voltaj düşüşü).

Yukarıdakilerin tümü, güç kaynağı şirketlerinin tüketicilerden ağdaki reaktif güç payını azaltmalarını istemesinin ana nedenidir.
Bu sorunun çözümü reaktif güç kompanzasyonu - işletmenin güç kaynağı sisteminin ekonomik ve güvenilir çalışması için önemli ve gerekli bir koşul. Bu işlev gerçekleştirilir reaktif güç kompanzasyon cihazları (KRM kapasitör birimleri) , ana elemanları kapasitörlerdir.

Uygun reaktif güç kompanzasyonu şunları sağlar:

genel enerji maliyetlerini azaltmak;
dağıtım şebekesinin elemanları (besleme hatları, transformatörler ve şalt cihazları) üzerindeki yükü azaltmak, böylece hizmet ömürlerini uzatmak;
termal akım kayıplarını ve elektrik maliyetlerini azaltmak;
daha yüksek harmoniklerin etkisini azaltmak;
ağ girişimini bastırın, faz dengesizliğini azaltın;
dağıtım ağlarında daha fazla güvenilirlik ve verimlilik elde etmek için.

Ek olarak, mevcut ağlarda şunları sağlar:

minimum yük saatlerinde şebekeye reaktif enerji üretimini ortadan kaldırmak;
elektrikli ekipman filosunun onarım ve yenileme maliyetlerini azaltmak;
ağların maliyetini artırmadan ek yüklerin bağlanmasına izin verecek olan tüketicinin güç kaynağı sisteminin kapasitesini artırmak;
ağın parametreleri ve durumu hakkında bilgi sağlar,

ve yeni oluşturulan ağlarda - trafo merkezlerinin gücünü ve maliyetlerini azaltacak kablo hatlarının kesitini azaltmak için.

Reaktif güç kompanzasyonunun gerekli olduğu yerler

Elektrik kayıplarını azaltmanın ve endüstriyel işletmelerin elektrik tesisatlarının verimliliğini artırmanın ana yönlerinden biri, işletme ağlarında doğrudan elektrik kalitesinde eşzamanlı bir artışla reaktif güç telafisidir. alt güç faktörü cos(ph) aynı aktif güç alıcı yükü ile, güç kaynağı sistemlerinin elemanlarındaki güç kaybı ve voltaj düşüşü o kadar büyük olur. Bu nedenle, her zaman güç faktörünün en yüksek değerini elde etmeye çalışmalısınız.
Bu sorunu çözmek için, denilen telafi edici cihazlar kullanılır. reaktif güç kompanzasyon tesisatları (KRM), ana elemanları kapasitörlerdir. KRM kurulumlarının kullanılması, şebekeden tüketim ve şebekeye reaktif güç üretimi için ödeme yapılmasını mümkün kılarken, güç sisteminin tarifeleri tarafından belirlenen tüketilen enerji için ödeme miktarı önemli ölçüde azalır.
KRM kurulumlarının uygulanması etkili bir şekilde keskin değişen yüke sahip takım tezgahları, kompresörler, pompalar, kaynak transformatörleri, elektrikli fırınlar, elektroliz tesisleri ve diğer enerji tüketicilerinin kullanıldığı işletmelerde, yani metalurji, madencilik, gıda endüstrileri, makine mühendisliği, ağaç işleri ve inşaat malzemeleri üretim - yani, üretimin özellikleri ve teknolojik süreçler nedeniyle, cos(f) değeri 0,5 ile 0,8 arasında değişir.

KRM reaktif güç kompanzasyon ünitelerinin uygulanması gerekli kullanan şirketler:

Asenkron motorlar (cos(f) ~ 0,7);
Asenkron motorlar, kısmi yükte (cos(f) ~ 0,5);
Doğrultucu elektroliz tesisleri (cos(f) ~ 0,6);
Elektrik ark ocakları (cos(f) ~ 0.6);
İndüksiyon fırınları (cos(f) ~ 0.2-0.6);
Su pompaları (cos(f) ~ 0,8);
Kompresörler (cos(f) ~ 0,7);
Makineler, takım tezgahları (cos(f) ~ 0,5);
Kaynak transformatörleri (cos(f) ~ 0,4);
Floresan lambalar (cos (f) ~ 0,5-0,6).

Reaktif güç kompanzasyonu ile görünür güç azalması:

* KRM kurulumlarının genelleştirilmiş işletim deneyimi temelinde elde edilen veriler

Endüktif yapıya sahip bir reaktif yükün, buna paralel olarak bir kapasitif yük bağlayarak kompanze edilebilmesi uygulama için esastır. Dikkatli bir çalışma üzerine, bu fenomen açık hale gelir: böyle bir devrenin endüktif dalının gecikmeli akımı, kapasitif dalın önde gelen akımı tarafından telafi edilir. Uygun kapasitans seçimi ile devredeki akım gecikmesi neredeyse tamamen telafi edilebilir (cos f = 1). RM'sini telafi etmek için endüktif bir yüke paralel bağlanan kapasitörlere dengeleyici veya kosinüs denir (çünkü EM'nin cos f'sini artırmaya hizmet ederler).

Tazminat Yöntemleri

PM kompanzasyonu bireysel (yerel), kapasitörler, genellikle her bir grup hattının başlangıcına bağlı trafo merkezlerinin, dağıtım noktalarının vb. Bu yöntem büyük enerji santralleri için uygundur.

Elektrik dağıtım şebekelerinde reaktif güç kompanzasyonuna neden ihtiyaç duyulur?

Aktif güç, yalnızca enerji santrallerinin jeneratörleri tarafından üretilir. Reaktif güç, elektrik santrallerinin jeneratörleri (aşırı uyarma modunda istasyonların senkron motorları) ve ayrıca dengeleme cihazları (örneğin, kapasitör bankları) tarafından üretilir.
Reaktif gücün jeneratörlerden elektrik şebekesi üzerinden tüketicilere (endüksiyon güç alıcıları) aktarılması, şebekede kayıplar şeklinde aktif güç maliyetlerine neden olur ve ayrıca elektrik şebekesinin elemanlarını yükleyerek genel verimlerini azaltır.
Örneğin, nominal güç faktöründe 1250 kVA nominal güce sahip bir jeneratör cosφ=0.8 tüketiciye 1250 × 0,8 = 1000 kW'a eşit bir aktif güç verebilir. Jeneratör ile çalışacaksa cosφ=0.6, ardından ağ 1250 × 0,6 = 750 kW'a eşit aktif güç alacaktır (aktif güç dörtte bir oranında daha az kullanılır).
Bu nedenle, kural olarak, tüketicilere ulaştırmak için istasyonların jeneratörleri tarafından reaktif güç çıkışının arttırılması tavsiye edilmez. En büyük ekonomik etki, kompanzasyon cihazları (reaktif güç üretimi), reaktif güç tüketen endüksiyon güç alıcılarının yanına yerleştirildiğinde elde edilir.

Endüktif güç alıcıları veya reaktif güç tüketicileri

Transformatör. Elektriğin bir elektrik enerjisi kaynağından bir tüketiciye iletilmesindeki ana bağlantılardan biridir ve elektromanyetik indüksiyon yoluyla bir voltajın alternatif akım sistemini başka bir voltajın alternatif akım sistemine dönüştürmek için tasarlanmıştır. sabit frekans ve önemli güç kayıpları olmadan.
asenkron motor Asenkron motorlar, aktif güçle birlikte güç sisteminin reaktif gücünün %65'ine kadar tüketirler.
İndüksiyon fırınları. Bunlar, çalışmaları için büyük miktarda reaktif güç gerektiren büyük güç alıcılarıdır. Güç frekanslı endüksiyon fırınları genellikle metalleri eritmek için kullanılır.
Doğrultucular kullanarak alternatif akımı doğru akıma çeviren dönüştürücü kurulumları. Bu tesisatlar endüstriyel işletmelerde ve doğru akım kullanan demiryolu taşımacılığında yaygın olarak kullanılmaktadır.
Sosyal alan.Çeşitli elektrikli sürücülerin, dengeleyici ve dönüştürücü cihazların sayısındaki artış, yarı iletken dönüştürücülerin kullanımı, tüketilen reaktif gücün artmasına neden olur ve bu da diğer güç tüketicilerinin çalışmasını etkiler, hizmet ömürlerini azaltır ve ek güç kayıpları yaratır. Dairelerde ve ofislerde giderek daha fazla kullanılan modern flüoresan (enerji tasarruflu olarak adlandırılan) lambalar da reaktif güç tüketicileridir.

Aboneler için reaktif güç kompanzasyonu olmaması nelere yol açar?

Azalan transformatörler için cosφ reaktif yükteki artış nedeniyle aktif güç çıkışı azalır.
İnişte brüt güç artışı cosφ akımda bir artışa ve dolayısıyla akımın karesiyle orantılı olan güç kayıplarına yol açar.
Akımdaki bir artış, tel ve kabloların enine kesitlerinde bir artış gerektirir ve elektrik şebekeleri için sermaye maliyetleri artar.
Azalırken artan akım cosφ güç sisteminin tüm kısımlarında voltaj kaybının artmasına neden olur ve bu da tüketiciler için voltajın düşmesine neden olur.
Sanayi işletmelerinde gerilimin düşmesi elektrik alıcılarının normal çalışmasını bozar. Elektrik motorlarının dönme sıklığı azalır, bu da iş makinelerinin veriminin düşmesine, elektrikli fırınların veriminin düşmesine, kaynak kalitesinin bozulmasına, lambaların ışık akısının azalmasına, fabrika elektrik şebekelerinin veriminin düşmesine ve sonuç olarak, ürün kalitesi bozulur.

Sürecin fiziksel yönü ve reaktif güç kompanzasyon kurulumlarını kullanmanın pratik önemi

"Reaktif güç" teriminin ne anlama geldiğini anlamak için,

Elektrik gücü kavramının tanımını hatırlayın. Bu, belirli bir zamandaki elektrik iletim, tüketim veya üretim oranını ifade eden fiziksel bir niceliktir.

Güç seviyesi ne kadar yüksek olursa, bir elektrik tesisatının belirli bir zaman birimindeki performansı o kadar yüksek olur. "Anlık güç" terimi, elektrik devresinin herhangi bir bölümündeki anlardan biri için akım ve voltajın ürünü anlamına gelir.

Sürecin fiziksel yönünü ele alalım.

Doğru akımın meydana geldiği devreleri alırsak, orada belirli bir süre için ortalama ve anlık gücün değeri eşittir, ancak reaktif güç yoktur. Ve alternatif akım fenomeninin meydana geldiği devrelerde, yukarıdaki durum sadece oradaki yük tamamen aktifse meydana gelir. Bu, örneğin elektrikli ısıtıcı gibi elektrikli bir cihazda olur. Alternatif akım koşullarında devrede tamamen dirençli bir yük ile, akım ve gerilimin fazları çakışır ve tüm güç yüke verilir.

Elektrik motorlarında olduğu gibi endüktif bir yük durumunda, akımın voltajdan bir faz gecikmesi vardır ve çeşitli elektrikli cihazlarda olduğu gibi kapasitif ise, o zaman akım tam tersine öndedir. fazdaki voltajın. Gerilim ve akımın faz eşleşmesi olmadığından (reaktif yükle), o zaman tam güç yüke yalnızca kısmen girer, faz kayması sıfır, yani aktif yük ise tamamen gidebilir.

Reaktif ve aktif güç arasındaki fark nedir

Toplam gücün alternatif akım periyodu koşullarında yüke aktarılan kısmına denir. aktif güç. Değeri, gerilim ve akım değerlerinin aralarındaki faz açısının kosinüsüne çarpımı sonucunda hesaplanır.

Ve yüke aktarılmayan ve bu nedenle radyasyon ve ısıtma kayıplarının meydana geldiği güce denir. reaktif güç. Değeri, voltaj ve akım değerleri ile aralarında bulunan faz kayma açısının sinüsünün ürünüdür.

Buradan, reaktif güç, yükü karakterize eden bir terimdir. Ölçü birimi reaktif volt amper, kısaltılmış var veya var olarak adlandırılır. Ancak hayatta, başka bir ölçüm değeri daha yaygındır - elektrik tasarrufu açısından bir elektrik tesisatının kalitesini ölçen bir değer olarak kosinüs phi. Aslında, cos φ değeri, kaynaktan sağlandığında yüke giden enerji miktarına bağlıdır. Bu nedenle, çok güçlü olmayan bir kaynak kullanmak oldukça mümkündür, o zaman buna göre daha az miktarda enerji hiçbir yere gitmeyecektir.

Reaktif güç nasıl kompanse edilebilir?

Yukarıdakilerden aşağıdaki gibi, yükün endüktif olması durumunda, kapasitörler, kapasitörler kullanılarak ve kapasitif yük, reaktörler ve bobinler kullanılarak telafi edilmelidir. Bu şekilde kosinüs fi'yi 0.7-0.9 gibi yeterli bir değere yükseltebilirsiniz. böyle yapılır reaktif güç kompanzasyonu.

Reaktif güç kompanzasyonunun avantajı nedir?

Reaktif güç kompanzasyon kurulumları çok büyük ekonomik faydalar sağlayabilir. İstatistiklere göre, Rusya Federasyonu'nun farklı bölgelerinde elektrik faturalarında %50'ye varan tasarruf sağlayabiliyorlar. Kuruldukları yerde, onlara harcanan para bir yıldan daha kısa sürede kendini amorti eder.

Nesnelerin tasarım aşamasında, kapasitör birimlerinin kullanılması, kesitlerini azaltarak kablo edinme maliyetlerini düşürmeye yardımcı olur. Örnek olarak, otomatik bir kapasitör bankası phi'nin kosinüsünü 0,6'dan 0,97'ye çıkarma etkisine sahip olabilir.

Bir çizgi çizelim:

Anladığımız gibi, reaktif güç kompanzasyon kurulumları, aşağıdaki nedenlerden dolayı ekipmanın ömrünü artırmanın yanı sıra önemli ölçüde mali tasarruf sağlamaya yardımcı olur:

1) güç trafolarındaki yük azalır, bu da dayanıklılıklarını artırır.

2) Kablolar ve teller üzerindeki yük seviyesi azalır ve ayrıca daha küçük kablolar satın alarak paradan tasarruf edebilirsiniz.

3) Elektrik alıcılarının elektrik enerjisi kalite seviyesinin yükseltilmesi.

4) cos φ'yi düşürmek için ceza ödeme tehlikesi yoktur.

5) Şebekede yüksek harmoniklerin değeri azalır.

6) Elektrik tüketim miktarı azalır.

Enerji santrallerinin jeneratörlerine reaktif akımların yüklenmesinin tüketilen yakıt hacminde ve arzdaki kayıpların boyutunda bir artışa yol açması nedeniyle, reaktif enerji ve gücün güç sisteminin sonuçlarını düşürdüğünü bir kez daha hatırlayın. ağlar ve alıcılar da artar ve son olarak ağlardaki voltaj düşüşü seviyesi.

Elektriğin iletimindeki temel amaç, şebekelerin verimliliğini arttırmaktır. Bu nedenle, kayıpları azaltmak gerekir. Kayıpların ana nedeni, telafisi elektriğin kalitesini önemli ölçüde artıran reaktif güçtür.

Reaktif güç, tellerin gereksiz yere ısınmasına neden olur, trafo merkezleri aşırı yüklenir. Trafo gücü ve kablo kesitleri abartılmaya zorlanır, şebeke gerilimi düşürülür.

reaktif güç kavramı

Reaktif gücün ne olduğunu bulmak için, diğer olası güç türlerini tanımlamak gerekir. Devrede aktif bir yük (direnç) bulunduğunda, sadece aktif güç tüketilir ve bu enerjinin tamamı enerji dönüşümüne harcanır. Bu, aktif gücün ne olduğunu formüle edebileceğimiz anlamına gelir - akımın etkili bir şekilde çalıştığı güç.

Doğru akımda, aşağıdaki formüle göre hesaplanan yalnızca aktif güç tüketilir:

Watt (W) cinsinden ölçülür.

Alternatif akımlı elektrik devrelerinde, aktif ve reaktif yükün varlığında, güç göstergesi iki bileşenden toplanır: aktif ve reaktif güç.

Kapasitif (kapasitörler). Gerilime kıyasla akımın bir faz ilerlemesi ile karakterize edilir;
Endüktif (bobinler). Gerilime göre akımın faz gecikmesi ile karakterize edilir.

Dirençli bir yükün (ısıtıcılar, ısıtıcılar, filamanlı ampuller) bağlı olduğu bir AC devresini düşünürsek, akım ve gerilim aynı fazda olacaktır ve belirli bir zaman aralığında alınan görünür güç, gerilim ve akım okumalarının çarpılmasıyla hesaplanır. .

Bununla birlikte, devre reaktif bileşenler içerdiğinde, voltaj ve akım okumaları aynı fazda olmayacak ve "φ" kaydırma açısı tarafından belirlenen belirli bir miktarda farklılık gösterecektir. Basit bir ifadeyle, bir reaktif yükün tükettiği kadar enerjiyi devreye geri döndürdüğü söylenir. Sonuç olarak, aktif güç tüketimi için göstergenin sıfır olacağı ortaya çıktı. Aynı zamanda, etkin bir iş yapmayan devreden bir reaktif akım akar. Bu nedenle reaktif güç tüketilir.

Reaktif güç, AC ekipmanının gerektirdiği elektromanyetik alanların oluşturulmasına izin veren enerji kısmıdır.

Reaktif gücün hesaplanması aşağıdaki formüle göre yapılır:

Q \u003d U x I x sin φ.

Reaktif güç için ölçü birimi VAr'dır (reaktif voltamper).

Aktif güç için ifade:

P = U x I x cos φ.

Sinüzoidal bir değişken akım için aktif, reaktif ve görünür güç ilişkisi, güç üçgeni adı verilen dik açılı bir üçgenin üç kenarı ile geometrik olarak temsil edilir. AC elektrik devreleri iki tür enerji tüketir: aktif güç ve reaktif güç. Ek olarak, aktif gücün değeri asla negatif olmazken, reaktif güç pozitif (endüktif yükle) veya negatif (kapasitif yükle) olabilir.

Önemli! Güç üçgeninden de görülebileceği gibi, sistemin verimini artırmak için reaktif bileşeni azaltmak her zaman faydalıdır.

Görünen güç, aktif ve reaktif güç değerlerinin cebirsel toplamı olarak bulunmaz, P ve Q'nun vektörel toplamıdır. Kantitatif değeri, güç göstergelerinin karelerinin toplamının karekökü alınarak hesaplanır: aktif ve reaktif. Görünür güç, VA (voltamper) veya türevleri cinsinden ölçülebilir: kVA, mVA.

Görünen gücün hesaplanabilmesi için sinüzoidal değerler U ve I arasındaki faz farkının bilinmesi gerekir.

Güç faktörü

Geometrik olarak temsil edilen bir vektör resmi kullanarak, kosinüs phi'ye veya güç faktörüne eşit olacak olan faydalı ve toplam güce karşılık gelen üçgenin kenarlarının oranını bulabilirsiniz:

Bu katsayı ağın etkinliğini bulur.

Tüketilen watt sayısı, %1 veya %100 güç faktöründe tüketilen voltamper sayısı ile aynıdır.

Önemli! Tam güç, aktif göstergeye ne kadar yakınsa, cos φ o kadar büyük veya akım ve voltajın sinüzoidal değerlerinin kayma açısı o kadar küçüktür.

Örneğin, aşağıdakiler için bir bobin varsa:

P = 80 W;
S = 130 VAr;
sonra RMS olarak S = 152.6 BA;
cos φ = P/S = %0,52 veya %52

Bobinin 80 watt'lık faydalı iş yapması için 130 değişken tam güç gerektirdiğini söyleyebiliriz.

cos φ düzeltmesi

Cos φ'yi düzeltmek için, kapasitif ve endüktif bir yük ile reaktif enerji vektörlerinin antifazda olduğu gerçeği kullanılır. Yüklerin çoğu endüktif olduğundan, bir kapasitans bağlayarak cos φ'de bir artış elde edilebilir.

Reaktif enerjinin ana tüketicileri:

Transformatörler. Manyetik alanlar vasıtasıyla akım ve gerilimleri dönüştüren endüktif bağlantılı sargılardır. Bu cihazlar elektriği ileten elektrik şebekelerinin ana unsurudur. Kayıplar özellikle rölantide ve düşük yükte artar. Transformatörler, üretimde ve günlük yaşamda yaygın olarak kullanılmaktadır;
Metallerin içinde girdap akımları oluşturarak eritildiği indüksiyon ocakları;
asenkron motorlar En büyük reaktif enerji tüketicisi. İçlerindeki tork, statorun alternatif bir manyetik alanı vasıtasıyla yaratılır;
Demiryolu taşımacılığının iletişim ağına güç vermek için kullanılan güç redresörleri gibi elektrik dönüştürücüler ve diğerleri.

Kondansatör bankaları, voltajı öngörülen seviyelerde kontrol etmek için elektrik trafo merkezlerine bağlanır. Yük, sabah ve akşam zirveleri ile gün boyunca ve ayrıca hafta boyunca değişir, hafta sonu azalır ve bu da voltaj okumalarını değiştirir. Kondansatörlerin bağlanması ve bağlantısının kesilmesi seviyesi değişir. Bu elle ve otomasyon yardımıyla yapılır.

cos φ nasıl ve nerede ölçülür?

Reaktif güç, özel bir cihaz - bir faz ölçer ile cos φ değiştirilerek kontrol edilir. Ölçeği, endüktif ve kapasitif sektörlerde sıfırdan bire cos φ nicel değerlerle derecelendirilir. Endüktansın olumsuz etkisini tamamen telafi etmek mümkün olmayacak, ancak endüktif bölgede istenen göstergeye - 0,95'e yaklaşmak mümkün.

Cos φ düzenlemesi yoluyla elektrik şebekesinin çalışma modunu etkileyebilecek kurulumlarla çalışırken faz ölçerler kullanılır.

Tüketilen enerji için finansal hesaplamalarda reaktif bileşen de dikkate alındığından, üretimde kapasiteleri değişebilen kapasitörler üzerine otomatik kompansatörler kurulur. Ağlarda kural olarak statik kapasitörler kullanılır;
Uyarıcı akımı değiştirerek senkron jeneratörler için cos φ'yi ayarlarken, manuel çalışma modlarında görsel olarak izlenmesi gerekir;
Aşırı uyarılmış modda yüksüz çalışan senkron motorlar olan senkron kompansatörler, endüktif bileşeni telafi eden ağa enerji sağlar. Uyarma akımını düzenlemek için, faz ölçerde cos φ okumaları gözlenir.

Güç faktörü düzeltmesi, enerji maliyetlerini azaltmak için en etkili yatırımlardan biridir. Aynı zamanda alınan enerjinin kalitesi de iyileştirilir.

Video

TOPLAM, AKTİF VE REAKTİF GÜÇ NEDİR? KOMPLEKSTEN BASİTE.

Günlük yaşamda hemen hemen herkes "elektrik gücü", "güç tüketimi" veya "bu şeyin ne kadar elektrik" yediği "kavramlarıyla karşı karşıyadır. Bu koleksiyonda, teknik açıdan bilgili uzmanlar için AC elektrik gücü kavramını ortaya koyacağız ve insancıl zihniyete sahip insanlar için elektrik gücünü resimde "bu şeyin ne kadar elektrik yediği" şeklinde göstereceğiz :-). En pratik ve uygulanabilir elektrik gücü kavramını ortaya koyuyoruz ve kasıtlı olarak elektrik gücü için diferansiyel ifadelerin tanımından uzaklaşıyoruz.

AC GÜCÜ NEDİR?

AC devrelerinde, DC güç formülü yalnızca anlık gücü hesaplamak için kullanılabilir, bu da zamanla büyük ölçüde değişir ve pratik hesaplamalar için yararsızdır. Ortalama güç değerinin doğrudan hesaplanması, zaman içinde entegrasyon gerektirir. Gerilim ve akımın periyodik olarak değiştiği devrelerde gücü hesaplamak için, anlık gücün bir periyot boyunca integrali alınarak ortalama güç hesaplanabilir. Uygulamada, alternatif sinüzoidal voltaj ve akım devrelerinde gücün hesaplanması büyük önem taşımaktadır.

Görünür, aktif, reaktif güç ve güç faktörü kavramlarını ilişkilendirmek için karmaşık sayılar teorisine dönmek uygundur. AC devresindeki gücün, aktif güç gerçek kısmı, reaktif güç hayali kısmı, görünür güç modül ve φ açısı (faz kayması) olacak şekilde karmaşık bir sayı ile ifade edildiği düşünülebilir. bir argümandır. Böyle bir model için aşağıda yazılan tüm bağıntılar geçerlidir.

Aktif güç (Gerçek Güç)

Ölçü birimi watt'tır (Rus tanımı: W, kilovat - kW; uluslararası: watt -W, kilovat - kW).

Τ süresi boyunca anlık gücün ortalama değerine aktif güç denir ve

formülle ifade edilir:

υ ve Ι'nin gerilim ve akımın rms değerleri ve φ'nin aralarındaki faz açısı olduğu tek fazlı sinüzoidal akım devrelerinde.

Sinüzoidal olmayan akım devreleri için elektrik gücü, bireysel harmoniklerin karşılık gelen ortalama güçlerinin toplamına eşittir. Aktif güç, elektrik enerjisinin diğer enerji türlerine (termal ve elektromanyetik) geri döndürülemez dönüşüm oranını karakterize eder. Aktif güç, formüle göre akım gücü, voltaj ve devre direncinin aktif bileşeni r veya iletkenliği g cinsinden de ifade edilebilir. Hem sinüzoidal hem de sinüsoidal olmayan herhangi bir elektrik devresinde, tüm devrenin aktif gücü, devrenin ayrı parçalarının aktif güçlerinin toplamına eşittir; üç fazlı devreler için, elektrik gücü şu şekilde tanımlanır: bireysel fazların güçlerinin toplamı. Toplam güç S ile aktif güç, ilişki ile ilişkilidir.

Uzun hatlar teorisinde (uzunluğu bir elektromanyetik dalganın uzunluğuyla karşılaştırılabilir olan bir iletim hattındaki elektromanyetik süreçlerin analizi), aktif gücün tam benzeri, gelen güç arasındaki fark olarak tanımlanan iletilen güçtür. ve yansıyan güç.

Reaktif güç

Ölçü birimi reaktif volt-amperdir (Rus tanımı: var, kVAR; uluslararası: var).

Reaktif güç - elektrikli cihazlarda yaratılan yükleri, sinüzoidal bir alternatif akım devresindeki bir elektromanyetik alanın enerjisindeki dalgalanmalarla karakterize eden bir değer, voltaj U ve akım I'in rms değerlerinin çarpımı ile çarpımına eşittir. aralarındaki faz açısının sinüsü φ:

(Akım gerilimin gerisinde kalırsa faz kayması pozitif kabul edilir, önde ise negatiftir). Reaktif güç, görünen güç S ve aktif güç P ile şu şekilde ilişkilidir: .

Reaktif gücün fiziksel anlamı, kaynaktan alıcının reaktif elemanlarına (endüktanslar, kapasitörler, motor sargıları) pompalanan ve daha sonra bu periyotla ilgili bir salınım periyodu boyunca bu elemanlar tarafından kaynağa geri döndürülen enerjidir.

0'dan artı 90°'ye kadar φ değerleri için sin φ değerinin pozitif bir değer olduğuna dikkat edilmelidir. 0 ile eksi 90° arasındaki φ değerleri için sin φ değeri negatif bir değerdir. formüle göre

reaktif güç pozitif (yük aktif-endüktif ise) veya negatif (yük aktif-kapasitif ise) olabilir. Bu durum, elektrik akımının çalışmasında reaktif gücün yer almadığını vurgulamaktadır. Bir cihaz pozitif reaktif güce sahip olduğunda, onu tükettiğini ve negatif reaktif güce sahip olduğunda onu ürettiğini söylemek gelenekseldir, ancak çoğu güç tüketen cihazın (örneğin, endüksiyon motorları) ve bir transformatör aracılığıyla bağlanan tamamen aktif bir yükün yanı sıra aktif endüktiftir.

Mikroişlemci teknolojisinde modern elektrikli ölçüm transdüserlerinin kullanılması, endüktif ve kapasitif yükten AC voltaj kaynağına geri dönen enerji miktarının daha doğru bir şekilde değerlendirilmesine olanak tanır.

Güç pozitif (yük aktif-endüktif ise) veya negatif (yük aktif-kapasitif ise) olabilir. Bu durum, elektrik akımının çalışmasında reaktif gücün yer almadığını vurgulamaktadır. Bir cihaz pozitif reaktif güce sahip olduğunda, onu tükettiğini ve negatif reaktif güce sahip olduğunda onu ürettiğini söylemek gelenekseldir, ancak çoğu güç tüketen cihazın (örneğin, endüksiyon motorları) ve bir transformatör aracılığıyla bağlanan tamamen aktif bir yükün yanı sıra aktif endüktiftir.

Santrallere kurulan senkron jeneratörler, jeneratör rotor sargısında akan uyartım akımının miktarına bağlı olarak hem reaktif güç üretebilir hem de reaktif güç tüketebilir. Senkron elektrik makinelerinin bu özelliğinden dolayı, şebeke geriliminin belirlenen seviyede regülasyonu sağlanır. Aşırı yükleri ortadan kaldırmak ve elektrik tesisatlarının güç faktörünü artırmak için reaktif güç kompanzasyonu yapılır.

Mikroişlemci teknolojisinde modern elektrikli ölçüm transdüserlerinin kullanılması, endüktif ve kapasitif yüklerden AC voltaj kaynağına geri dönen enerji miktarının daha doğru bir şekilde değerlendirilmesine olanak tanır.

Görünür güç

Toplam elektrik gücünün birimi volt-amperdir (Rus adı: В·А, VA, kVA-kilo-volt-amper; uluslararası: V·A, kVA).

Tam güç - devredeki periyodik elektrik akımı I'in etkin değerlerinin ve terminallerindeki U voltajının ürününe eşit bir değer: ; görünür gücün aktif ve reaktif güce oranı aşağıdaki gibi ifade edilir: burada P - aktif güç, Q - reaktif güç (endüktif yük Q>0 ve kapasitif yük Q<0 ile).

Görünür, aktif ve reaktif güç arasındaki vektör bağımlılığı aşağıdaki formülle ifade edilir:

Görünür güç, tüketici tarafından tedarik ağının elemanlarına (teller, kablolar, panolar, transformatörler, elektrik hatları) fiilen uygulanan yükleri açıklayan bir değer olarak pratik öneme sahiptir, çünkü bu yükler tüketilen akıma bağlıdır ve değil. tüketici tarafından fiilen kullanılan enerji üzerinde. Bu nedenle trafoların ve panoların toplam gücü Watt olarak değil, Volt-Amp olarak ölçülür.

Görsel ve sezgisel olarak, toplam, reaktif ve aktif güçlerin yukarıdaki tüm formülsel ve metinsel açıklamaları aşağıdaki şekil ile aktarılır :-)

NTS-Group (TM Elektrokaprizam-NET) şirketinin uzmanları, hayati tesislere kesintisiz güç kaynağı sağlamak için bina sistemleri için özel ekipman seçme konusunda geniş deneyime sahiptir. Yakıtla çalışan elektrik santralleri ve diğer ilgili ekipmanları kullanarak kesintisiz bir güç kaynağı sistemi oluşturmak için ekonomik olarak sağlam bir seçenek seçmemize izin veren çeşitli elektriksel ve operasyonel parametreleri en yüksek kalitede dikkate alabiliyoruz.

Anında Güç P gerilimi ve akımı yasaya göre değişen devrenin keyfi bölümü sen=sen m günah( T)ben = ben m günah( T-), forma sahip

p = ui = u m günah( T)BEN m günah( T- )= sen M BEN m/2 =

= senBençünkü -UIçünkü(2 T-) = (kullanıcı arayüzüçünkü - kullanıcı arayüzü cos cos2 T)– kullanıcı arayüzü günah günah2 T. (1)

AC devre aktif gücü P ortalama anlık güç olarak tanımlanır P(T) periyod boyunca:

çünkü harmonik fonksiyonun periyot boyunca ortalama değeri 0'dır.

Bundan, dönem boyunca ortalama gücün, voltaj ve akım arasındaki faz açısına bağlı olduğu ve devre bölümünün aktif direnci varsa sıfıra eşit olmadığı sonucu çıkar. İkincisi adını açıklıyor  aktif güç. Aktif dirençte elektrik enerjisinin diğer enerji türlerine, örneğin termal enerjiye geri döndürülemez bir dönüşümü olduğunu bir kez daha vurguluyoruz. Aktif güç, bir devre kesitine belirli bir süre boyunca sağlanan ortalama enerji miktarı olarak tanımlanabilir. Aktif güç watt (W) cinsinden ölçülür.

Reaktif güç

Elektrik devrelerini hesaplarken, sözde reaktif güç. Devrenin reaktif elemanları ile enerji kaynakları arasındaki enerji alışverişi süreçlerini karakterize eder ve devrenin anlık gücünün değişken bileşeninin genliğine sayısal olarak eşittir. Buna göre, reaktif güç (1)'den şu şekilde belirlenebilir:

Q = kullanıcı arayüzü günah.

 açısının işaretine bağlı olarak reaktif güç pozitif veya negatif olabilir. Reaktif gücün birimi, onu aktif güç biriminden ayırmak için watt değil, volt-amper reaktifvar olarak adlandırılır. Endüktif ve kapasitif elemanların reaktif güçleri, anlık güçlerinin genliklerine eşittir. P Kara P C. Bu elemanların direnci dikkate alındığında, indüktör ve kondansatörün reaktif güçleri eşittir. Q L= kullanıcı arayüzü=X L BEN 2 ve QÇ= kullanıcı arayüzü=X C BEN 2 , sırasıyla.

Dallanmış bir elektrik devresinin ortaya çıkan reaktif gücü, yapıları (endüktif veya kapasitif) dikkate alınarak devre elemanlarının reaktif güçlerinin cebirsel toplamı olarak bulunur: Q=Q L- Q burada Q L, tüm endüktif devre elemanlarının toplam reaktif gücüdür ve Q C, tüm kapasitif devre elemanlarının toplam reaktif gücünü temsil eder.

Tam güç

Aktif ve reaktif güce ek olarak, sinüzoidal bir akım devresi, harfle gösterilen toplam güç ile karakterize edilir. S. Bölümün tam gücü, belirli bir voltajda mümkün olan maksimum aktif güç olarak anlaşılmaktadır. sen ve güncel BEN. Açıkçası, maksimum aktif güç cos= 1'de, yani gerilim ve akım arasında faz kayması olmadığında elde edilir:

S = ui.

Bu gücün tanıtılması ihtiyacı, elektrikli cihazlar, aparatlar, ağlar vb. tasarlanırken bunların belirli bir anma gerilimi için hesaplanması gerçeğiyle açıklanmaktadır. sen anma ve tanımlı anma akımı BEN nom ve ürünleri sen isim BEN nom \u003d S nom, bu cihazın mümkün olan maksimum gücünü verir (toplam güç S nom, çoğu AC elektrikli cihazın pasaportunda belirtilir.). Toplam gücü diğer güçlerden ayırt etmek için ölçü birimi volt-amper olarak adlandırılır ve VA olarak kısaltılır. Görünen güç sayısal olarak anlık gücün değişken bileşeninin genliğine eşittir.

Yukarıdaki oranlardan farklı güçler arasındaki ilişkiyi bulabilirsiniz:

P = Sçünkü, Q= S günah, S= kullanıcı arayüzü=

ve faz kaydırma açısını aktif ve reaktif güç cinsinden ifade edin:

Karmaşık gerilim ve akımdan bir devre bölümünün aktif ve reaktif gücünü bulmanızı sağlayan basit bir hile düşünün. Karmaşık voltajın ürününü almaktan oluşur ve güncel , akıma karmaşık eşlenik Devrenin söz konusu bölümü. Karmaşık konjugasyonun işlemi, karmaşık sayının hayali kısmının önündeki işareti tersine değiştirmekten veya sayı üstel gösterimde temsil ediliyorsa, karmaşık sayının fazının işaretini değiştirmekten oluşur. Sonuç olarak, adında bir değer elde ederiz. tam entegre güç ve belirtilen . Eğer
, o zaman toplam karmaşık güç için şunu elde ederiz:

Bu, aktif ve reaktif güçlerin sırasıyla toplam karmaşık gücün gerçek ve sanal kısımları olduğunu gösterir. Güçlerle ilgili tüm formüllerin ezberlenmesini kolaylaştırmak için, Şekil 1'de. 7, B(s. 38) bir güç üçgeni oluşturulur.