В чем физический смысл активной, реактивной и полной мощностей? Назовите единицы измерения?
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.
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.
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:
В чем измеряется мощность: активная, реактивная, полная — единицы измерения
- уменьшение нагрузок на индуктивные элементы и на проводку;
- улучшение качества тока, способствующего стабильной работе электронных устройств;
- понижение уровня высших гармоник в бытовой сети.
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.
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.
- 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.
Мощность Активная Реактивная и Полная Простыми Словами
Выражение для мгновенного значения мощности в электрических цепях имеет вид:
Приняв начальную фазу напряжения за нуль, а сдвиг фаз между напряжением и током за , получим:
Итак, мгновенная мощность имеет постоянную составляющую и гармоническую составляющую, угловая частота которой в 2 раза больше угловой частоты напряжения и тока.
Когда мгновенная мощность отрицательна, а это имеет место (см. рис. 1), когда u и i разных знаков, т.е. когда направления напряжения и тока в двухполюснике противоположны, энергия возвращается из двухполюсника источнику питания.
Такой возврат энергии источнику происходит за счет того, что энергия периодически запасается в магнитных и электрических полях соответственно индуктивных и емкостных элементов, входящих в состав двухполюсника. Энергия, отдаваемая источником двухполюснику в течение времени t равна .
Среднее за период значение мгновенной мощности называется активной мощностью .
Активная мощность, потребляемая пассивным двухполюсником, не может быть отрицательной (иначе двухполюсник будет генерировать энергию), поэтому , т.е. на входе пассивного двухполюсника . Случай Р=0, теоретически возможен для двухполюсника, не имеющего активных сопротивлений, а содержащего только идеальные индуктивные и емкостные элементы.
Здесь напряжение и ток (см. рис. 2) совпадают по фазе , поэтому мощность всегда положительна, т.е. резистор потребляет активную мощность
2. Катушка индуктивности (идеальная индуктивность)
При идеальной индуктивности ток отстает от напряжения по фазе на . Поэтому в соответствии с (3) можно записать
.
Участок 1-2: энергия , запасаемая в магнитном поле катушки, нарастает.
Участок 2-3: энергия магнитного поля убывает, возвращаясь в источник.
Интенсивность обмена энергии принято характеризовать наибольшим значением скорости поступления энергии в магнитное поле катушки или электрическое поле конденсатора, которое называется реактивной мощностью.
В общем случае выражение для реактивной мощности имеет вид:
Она положительна при отстающем токе (индуктивная нагрузка- ) и отрицательна при опережающем токе (емкостная нагрузка- ). Единицу мощности в применении к измерению реактивной мощности называют вольт-ампер реактивный (ВАр).
Из последнего видно, что реактивная мощность для идеальной катушки индуктивности пропорциональна частоте и максимальному запасу энергии в катушке. Аналогично можно получить для идеального конденсатора:
Помимо понятий активной и реактивной мощностей в электротехнике широко используется понятие полной мощности:
Активная, реактивная и полная мощности связаны следующим соотношением:
Отношение активной мощности к полной называют коэффициентом мощности. Из приведенных выше соотношений видно, что коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига между током и напряжением. Итак,
Электрическая мощность — это. Что такое Электрическая мощность?
- Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
- Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.
Активная, реактивная и полная мощности
Активная мощность измеряется в Ваттах (Вт). * Предполагается, что целочисленный T-период находится в пределах 1 секунды. Реактивная мощность Q является произведением напряжения U участка цепи, знака угла φ между током / напряжением U и током/вдоль этого участка Г = УИ грех <Р•(5.45）
- Напишите формулу для мгновенного значения суммы энергии магнитного поля и электрического поля контура. WM9 = + = Tsr 4-G » = » 2 ^ Sin2 w / + 4 ’?$ 2 (o / =(1-cos 2 (o /) + 4-О 4 ″ потому, что 2 (о/). Из полученной формулы, No. me имеет постоянную постоянную составляющую со временем и переменную tWM9, 2 угловых частоты：
Для того чтобы создать определенные компоненты, при формировании этого периодического режима затрачивалась энергия. После этого, в ходе регулярного процесса,
энергия w остается неизменной, так что источник энергии не нуждается в снабжении энергией для ее создания. Людмила Фирмаль
Энергия, идущая от wm9i Средний временной интервал от Источник Для T; T — Делать + у, равна Джо. (5.46） Таким образом, реактивная мощность Q пропорциональна среднему значению энергии за период 1/4, отдаваемой от источника питания для создания переменных составляющих электрического и магнитного полей индуктивности и емкости.
В течение 1 цикла переменного тока энергия^МЗср отдается 2 раза от генератора в цепь и возвращается 2 раза. Другими словами, реактивная мощность характеризует обмен энергией между генератором и приемником. Полная (кажущаяся) мощность Ы =
Она измеряется в Вольт амперах, а сокращенно Вася. Существует связь между P, Q, S Р2 + К2 = = 52.(5.48)） Это отношение может быть графически представлено в виде прямоугольного треугольника (рис. 112), степенного треугольника с 1 ногой, равной P, другой ногой, равной Q, и гипотенузы S. Рисунок 112 Значение 5
Появляется на приборной панели источник электрической энергии переменного тока (генератор, трансформатор и др.).Если этот источник является потребителем, то cos <p = 1 (то есть он представляет собой чисто активный резистор).
