Мощность — работа в единицу времени по перемещению зарядов из А в B за некий период времени. С помощью закона Ома мощность на сопротивлении R можно выразить через ток и напряжение:

 P=I*U=I2*R=U2/R
Эти формулы справедливы только при постоянном напряжении.

 Значение полной мощности S для переменного тока сформировано из корня квадратного суммы квадратов активной и реактивной составляющих. Полную мощность можно рассчитать с помощью активной и реактивной:

 S=U*I= P2+Q2
 (В*А), она равна произведению значений периодического I в цепи и U на контактах.

 Активная мощность — средняя за определенный период времени, в цепях однофазного синусоидального напряжения 

P=U*I*cos φ 
 (Вт)

 Реактивная мощность характеризует нагрузку, созданную колебаниями энергии ЭМПоля в цепи синусоидального переменного напряжения.

Q=U*I*sin φ
(var — вар).

 Физически — это энергия для перемагничивания короткозамкнутой обмотки асинхронного двигателя во время его работы. Если нагрузка активно-индуктивная, то реактивная мощность будет положительной, если нагрузка активно-ёмкостного характера — отрицательной. Для измерения электрической мощности используют косвенный метод (вольтметр + амперметр), но обычно применяются ваттметры и варметры.

 Для полной мощности цепи:

S2=P2+N2
 где N — неактивная мощность.

 Коэффициент мощности

 cos φ ( φ — сдвиг фаз между I (сила тока) и U (напряжение)) — характеризует потребителя переменного напряжения относительно наличия реактивной составляющей. Чем меньше значение коэффициента мощности, тем больше могут вносится нелинейных искажений, тем больше нагреваются провода, увеличиваются потери на трансформаторах, увеличивается плата за электроэнергию и т.д. Хорошие показатели — 0.8-:-1, удовлетворительные — 0.65-:-0.8. Работа при коэффициенте ниже 0.5 не рекомендуется. Чтобы повысить этот коэффициент, используется процесс его коррекции power factor correction (есть пассивный (PPFC) и активный корректор коэффициента мощности (APFC)). На это следует обращать внимание при выборе совместимого с БП компьютера устройства типа ИБП или инвертора.

 Рассчитать мощность для гармонических I (сила тока) и U (напряжение) можно, используя формулы: 

1) cos φ=P/S

2) P=U*I*cos φ

3) Q=U*I*sin φ

4) S=U*I= P2+Q2

где Q— реактивная, S — полная, P — активная мощность.

Как повысить коэффициент мощности?

 Для коррекции реактивной составляющей полной мощности против индуктивной реактивной составляющей параллельно цепи питания необходимо подключить конденсатор. Обычно используются конденсаторные установки, это позволяет платить меньше  за реактивную, то есть не «используемую» мощность.

 С целью коррекции нелинейности потребления тока используется дроссель с большой индуктивностью последовательно подключенный к питаемой нагрузке. Он позволяет сгладить импульс и убрать основную (низшую) гармонику.

 Бороться с несинусоидальностью (высокочастотные гармоники), способной уменьшать коэффициент мощности, ограничивать применение конденсаторов для борьбы с этим процессом, необходимо с помощью:

— фильтрокомпенсирующих устройств (L-С цепочка)

— подключения нелинейной нагрузки через отдельные трансформаторы

— уменьшения сопротивления питающего участка

— подключения к более мощной системе подачи электроэнергии

Отдельная статья посвящена вопросам повышения качества напряжения.

Тяжело представить, что на самом деле происходит в сети без схематического изображения, поэтому:

Напряжение и ток синфазны (φ=0°, cos φ=1) полностью активная нагрузка. Вся энергия переходит в активную мощность потребляемую нагрузкой.

Напряжение и ток имеют фазовый сдвиг φ=45° (сos φ=0,71) — нагрузка имеет две составляющие: активную, реактивную. Часть мощности уходит обратно в сеть в течение цикла φ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Похожие посты