Что такое активная, реактивная и полная мощность — простое объяснение

  • Определение
  • Важность реактивной нагрузки
  • Треугольник мощности и коэффициент косинуса
  • Расчеты
  • Ответы на популярные вопросы

Определение

Нагрузка в электрической цепи определяет, сколько тока проходит через нее. Если ток постоянный, то в большинстве случаев резистор с определенным сопротивлением можно определить как фиктивную нагрузку. Затем мощность рассчитывается по одной из формул:

P = U * I

P = I 2 * R

P = U 2 / R

Эта же формула используется для определения полной мощности в цепи переменного тока.

Нагрузка делится на два основных типа:

  • Активная — это резистивная нагрузка, например — ДЕСЯТКИ, лампы накаливания и тому подобное.
  • Реактивный — он бывает индуктивным (двигатели, пусковые катушки, электромагниты) и емкостным (батареи конденсаторов и др.).

Последнее происходит только с переменным током, например, в синусоидальной цепи, которая есть у вас в розетках. В чем разница между активной и реактивной энергией, мы объясним дальше простым языком, чтобы информация была понятна начинающим электрикам.

Смысл реактивной нагрузки

В электрической цепи с реактивной нагрузкой фаза тока и фаза напряжения не совпадают по времени. В зависимости от типа подключенных устройств напряжение либо опережает ток (индуктивность), либо отстает от тока (емкость). Для описания проблем используются векторные диаграммы. Здесь одинаковое направление вектора напряжения и тока указывает на то, что фазы сходятся. А если векторы представлены под определенным углом, то это опережение фазы или отставание соответствующего вектора (напряжения или тока). Давайте разберемся с каждым из них.

В индуктивности напряжение всегда опережает ток. «Расстояние» между фазами измеряется в градусах, что хорошо видно на векторных графиках. Угол между векторами обозначается греческой буквой «фи».

В идеализированной индуктивности фазовый угол составляет 90 градусов. Но на самом деле он определяется общей нагрузкой в ​​цепи, и на самом деле он не лишен резистивной (активной) составляющей и паразитной (в данном случае) емкостной составляющей.

Обратное верно для емкости — ток опережает напряжение, потому что индуктивность при зарядке принимает большой ток, который уменьшается по мере зарядки. Хотя чаще говорят, что напряжение отстает от тока.

Вкратце и по существу, эти сдвиги можно объяснить законами коммутации, согласно которым напряжение в емкости не может измениться немедленно, а ток в индуктивности.

Треугольник мощностей и косинус Фи

Если взять всю схему, проанализировать ее состав, фазы токов и напряжений, а затем нарисовать векторную диаграмму. Затем постройте активный вектор по горизонтальной оси и реактивный вектор по вертикальной оси и соедините полученные концы этих векторов — вы получите треугольник мощности.

Он выражает соотношение активной и реактивной мощности, а вектор, соединяющий концы двух предыдущих векторов, будет выражать общую мощность. Все это звучит слишком сухо и запутанно, поэтому взгляните на картинку ниже:

P означает активную мощность, Q — реактивную мощность, а S — полную мощность.

Формула для полной мощности следующая:

Самые внимательные читатели наверняка заметили сходство этой формулы с теоремой Пифагора.

  • P — Вт, кВт (Вт);
  • Q — ВАр, кВАр (Вольт-реактивные усилители);
  • S — VAr (Вольт-амперы);

Расчёты

Формула в сложной форме используется для расчета общей мощности. Например, для генератора расчеты такие:

А для потребителя:

Но давайте применим эти знания на практике и узнаем, как рассчитать потребление энергии. Как известно, мы, обычные потребители, платим только за потребление активной составляющей электроэнергии:

P = S * coSF

Здесь мы видим новое значение cosF. Это коэффициент мощности, где F — угол между активной и интегральной составляющими треугольника. Следующий:

coSF = P / S

В свою очередь, реактивная мощность рассчитывается по формуле:

Q = U * I * sinF

Пожалуйста, посмотрите видео-лекцию, чтобы закрепить информацию:

Все вышесказанное верно для трехфазной схемы, отличаться будут только формулы.

Ответы на популярные вопросы

Общая, активная и реактивная мощность — важная тема в электроэнергетике.на каждого электрика. Наконец, мы составили список из 4 часто задаваемых вопросов по этой теме.

  • Какую работу выполняет реактивная мощность?

Ответ таков: никакой полезной работы нет, но нагрузка линии — это полная мощность, включая реактивную составляющую. Следовательно, чтобы снизить общую нагрузку, ее необходимо компенсировать.

  • Как это компенсируется?

— Для этого используются устройства компенсации реактивного сопротивления. Это могут быть конденсаторные блоки или синхронные компенсаторы (синхронные двигатели). Подробнее мы рассмотрели этот вопрос в статье: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

  • Какие типы потребителей вызывают реактивность?

— Это в первую очередь электродвигатели — самый массовый вид электрооборудования на предприятиях.

  • Какие убытки связаны с высоким потреблением реактивной энергии?

— Помимо нагрузки на линии электропередач, следует учитывать, что предприятия платят за полную мощность, а физические лица — только за активную. Это приводит к увеличению счетов за электроэнергию.

В видео дается простое объяснение терминов реактивная, активная и полная мощность:

На этом мы завершаем обзор этого вопроса. Мы надеемся, что вы теперь поняли, что такое активная, реактивная и полная мощность, в чем разница между ними и как определяется каждое из этих значений.

Материалы по теме: