Aktivna snaga. Jedinica mjere - vat (w, W)

aktivna snaga (P)

Drugim riječima, aktivna snaga se može nazvati: stvarna, stvarna, korisna, stvarna snaga. U jednosmjernom kolu, napajanje za jednosmjerno opterećenje definira se kao jednostavan proizvod napona na opterećenju i struje koja teče, tj.

jer u DC kolu ne postoji koncept faznog ugla između struje i napona. Drugim riječima, ne postoji faktor snage u DC kolu.

Ali sa sinusoidnim signalima, odnosno u krugovima naizmjenične struje, situacija je složenija zbog prisutnosti fazne razlike između struje i napona. Prema tome, prosječna snaga (aktivna snaga) koja zapravo napaja opterećenje je data kao:

U kolu naizmjenične struje, ako je čisto aktivno (otporno), formula za snagu je ista kao i za jednosmjernu struju: P = U I.

Formule za aktivnu snagu

P = U I - u DC kolima

P = U I cosθ - u jednofaznim AC krugovima

P = √3 U L I L cosθ - u trofaznim AC krugovima

P = 3 U Ph I Ph cosθ

P = √ (S 2 – Q 2) ili

P =√ (VA 2 – var 2) ili

Aktivna snaga = √ (Prividna snaga 2 – Reaktivna snaga 2) ili

kW = √ (kVA 2 – kvar 2)

Reaktivna snaga (Q)

Može se nazvati i beskorisnom ili bezvodnom snagom.

Snaga koja stalno teče naprijed-nazad između izvora i opterećenja poznata je kao reaktivna (Q).

Reaktivna snaga je snaga koju troši i zatim vraća opterećenje zbog svojih reaktivnih svojstava. Jedinica aktivne snage je vat, 1 W = 1 V x 1 A. Energija reaktivne snage se prvo pohranjuje, a zatim oslobađa kao magnetsko ili električno polje u slučaju induktora ili kondenzatora.

Reaktivna snaga je definirana kao

i može biti pozitivan (+Ue) za induktivno opterećenje i negativan (-Ue) za kapacitivno opterećenje.

Jedinica reaktivne snage je reaktivni volt-amper (var): 1 var = 1 V x 1 A. Jednostavno rečeno, jedinica reaktivne snage definira veličinu magnetskog ili električnog polja proizvedenog od 1 V x 1 A.

Formule za reaktivnu snagu

Reaktivna snaga = √ (Prividna snaga 2 – Aktivna snaga 2)

var =√ (VA 2 – P 2)

kvar = √ (kVA 2 – kW 2)

Prividna snaga (S)

Prividna snaga je proizvod napona i struje, zanemarujući fazni ugao između njih. Sva snaga u mreži naizmjenične struje (rasipana i apsorbirana/vraćana) je ukupna snaga.

Kombinacija jalove i aktivne snage naziva se prividna snaga. Proizvod efektivne vrijednosti napona i efektivne vrijednosti struje u kolu naizmjenične struje naziva se prividna snaga.

To je proizvod vrijednosti napona i struje bez uzimanja u obzir faznog ugla. Jedinica prividne snage (S) je VA, 1 VA = 1 V x 1 A. Ako je kolo čisto aktivno, prividna snaga je jednaka aktivnoj snazi, au induktivnom ili kapacitivnom kolu (ako postoji reaktancija) , prividna snaga je veća od aktivne snage.

Formula za punu snagu

Prividna snaga = √ (aktivna snaga 2 + jalova snaga 2)

kUA = √(kW 2 + kUAR 2)

Treba napomenuti da:

Otpornik troši aktivnu snagu i oslobađa je u obliku topline i svjetlosti.
induktivnost troši reaktivnu snagu i oslobađa je u obliku magnetskog polja.
Kondenzator troši reaktivnu snagu i oslobađa je u obliku električnog polja.

Pojam električna energija (električna energija, električna energija) je fizički i široko korišten pojam. U svakodnevnom životu i industriji podrazumijeva se proces proizvodnje (proizvodnje), prijenosa i distribucije električne energije koji se može dobiti na 2 načina:

od kompanije za snabdevanje energijom;
koristeći posebne uređaje zvane generatori.

Mjerna jedinica za potrošnju električne energije je kWh. Električna energija ima niz pozitivnih svojstava i zahvaljujući njima ima široku primenu u svim sektorima naše privrede i, naravno, u svakodnevnom životu. To uključuje:

jednostavnost proizvodnje;
mogućnost prijenosa na velike udaljenosti;
sposobnost pretvaranja u druge vrste energije;
lako i jednostavno distribuirati između različitih potrošača.

Trenutno je teško zamisliti proizvodnju, poljoprivredu i živote ljudi bez upotrebe električne energije. Uz njegovu pomoć osvjetljavaju se zgrade, prostorije i teritorije, rade razne mašine, oprema i uređaji, kreću se električna vozila, griju kuće i proizvodni prostori, provode komunikacije i još mnogo toga.

Proizvodnja (pretvaranje različitih vrsta energije u električnu) odvija se korištenjem toplinske, hidro, nuklearne i alternativne energije. Električna energija se proizvodi u posebnim elektranama, čiji je rad i princip rada određen njihovim nazivom.

Aktivna i reaktivna električna energija

Električna energija se prenosi preko nadzemnih ili kablovskih vodova. Takve linije se nazivaju električne mreže. Proračun potrošnje električne energije od strane pretplatnika vrši se uzimajući u obzir ukupnu snagu struje koja prolazi kroz električni krug. Ukupni troškovi energije podijeljeni su u 2 energetska indikatora:

aktivan;
reaktivan.

Aktivna energija, koja je komponenta proizvedene ukupne snage (mjereno u kVA), obavlja koristan rad i za većinu električnih uređaja u proračunima se poklapa s njom. Na primjer, ako pasoš za neki uređaj (pegla, električna pećnica, grijač itd.) pokazuje aktivnu snagu u kW, onda će ukupna snaga biti ista, samo u kVA.

U električnim krugovima s reaktivnim elementima (kapacitivnim ili induktivnim opterećenjem) dio ukupne snage se ne troši na obavljanje korisnog rada. To će biti reaktivna električna energija. Ovo koncept je tipičan za kola naizmjenične struje. Postoji takav fenomen kao neusklađenost između faze napona i trenutne faze. Ili vodi (sa kapacitivnim opterećenjem) ili zaostaje (sa induktivnim opterećenjem). Gubici nastaju zbog zagrijavanja. Mnogi kućanski i industrijski uređaji i oprema imaju reaktivnu komponentu (elektromotori, prijenosni električni alati, kućanski aparati, itd.). Zatim se pri obračunu za utrošenu električnu energiju uvodi faktor korekcije snage. Označava se kao cos fi i njegova vrijednost se obično kreće od 0,6 do 0,9 (navedeno u podacima iz pasoša za određeni električni uređaj). Na primjer, ako pasoš prijenosnog alata pokazuje snagu od 0,8 kW i vrijednost cos = 0,8, tada će u ovom slučaju ukupna potrošnja energije biti 1 kW (0,8/0,8). Smatra se negativnom pojavom i kako se indikator cos smanjuje, korisna snaga se smanjuje.

Bilješka! U nedostatku ili gubitku pasoša za određeni električni uređaj, za izračunavanje ukupne snage koristi se koeficijent cos = 0,7.

Što je veća vrijednost cos, to je manji gubitak aktivne električne energije i, naravno, takva električna energija će koštati manje. Za povećanje ovog koeficijenta koriste se različiti kompenzacijski uređaji. To mogu biti vodeći generatori struje, kondenzatorske banke i drugi uređaji.

Osim prijenosa kroz provodnike, postoji i bežični prijenos električne energije. Trenutno postoji tehnologija za bežično punjenje mobilnih telefona i nekih kućnih uređaja, električnih vozila itd. Imaju ograničenja dometa i nisku efikasnost prijenosa energije, tako da ne treba govoriti o njihovoj širokoj upotrebi.

Snaga
Snaga je određena radom obavljenim u jednoj sekundi (karakterizira koliko je brzo obavljen posao).
Električna energija je potrošnja električne energije u sekundi.
Električna snaga je fizička veličina koja karakterizira brzinu prijenosa ili konverzije električne energije.
Protok struje u električnom kolu praćen je potrošnjom električne energije iz izvora, a brzinu potrošnje energije karakterizira snaga.
Rad električne struje je transformacija njene energije u neku drugu energiju, na primjer, toplinu, svjetlost, mehaničku. Performanse struje se ocjenjuju njenom snagom, označenom slovom P, u međunarodnom sistemu W.
Trenutna snaga je proizvod trenutnih vrijednosti napona U i struje I u dijelu električnog kola.
P=U*I
U većini slučajeva govorimo o nekoj prosječnoj snazi, koja se dobija integracijom (slično izračunavanju površine) trenutne snage tokom perioda.
Najčešće govorimo o snazi koju uređaj troši, a za izvore energije je naznačena njihova izlazna snaga - snaga koju mogu isporučiti potrošaču (opterećenju).

Aktivna snaga
Aktivna snaga je prosječna vrijednost trenutne snage u određenom periodu.
Snaga kola koje ima samo aktivni otpor (opterećenje) naziva se aktivnom snagom.
Aktivna snaga karakterizira brzinu ireverzibilne konverzije električne energije u druge vrste energije (toplotnu i elektromagnetnu - samo onu koja se ne vraća izvoru).
Aktivna snaga karakterizira nepovratnu (nenadoknadivu) potrošnju trenutne energije.

Nepovratna potrošnja energije (aktivna snaga) može ići i na gubitke (zagrijavanje žica i izolatora) i na koristi: korisno grijanje, pretvaranje u druge vrste energije (izvođenje rada), zračenje radio predajnika, prijenos u drugi krug itd.
S jednofaznom sinusoidnom strujom i naponom (struja koju kod kuće možemo dobiti iz električne utičnice spajanjem žarulje sa žarnom niti):
P=U*I*cos φ, gdje je φ fazni ugao između struje i napona, cos φ je faktor snage - pokazuje koliki je udio ukupne snage aktivna snaga.
Jedinica aktivne snage je W (vat); međunarodni W.

U DC krugovima, vrijednosti trenutne i prosječne snage u određenom vremenskom periodu poklapaju se; koncept reaktivne snage je odsutan. U krugovima naizmjenične struje to se događa ako je opterećenje čisto aktivno (električni grijač, željezo, žarulja sa žarnom niti). S takvim opterećenjem, napon i faza struje se poklapaju i gotovo sva snaga se prenosi na opterećenje.

Reaktivna snaga (Q)
Fizičko značenje reaktivne snage je energija koja se pumpa od izvora do reaktivnih elemenata prijemnika (induktori, kondenzatori, namotaji motora), a zatim ih ti elementi vraćaju nazad u izvor tokom jednog perioda oscilovanja, koji se odnosi na ovaj period. Karakterizira reaktivnu energiju – energiju koja se ne troši nepovratno, već se samo privremeno pohranjuje u magnetskom polju. Reaktivna snaga karakterizira energiju koja oscilira između izvora i reaktivnog (induktivnog i/ili kapacitivnog) dijela kola bez njegove konverzije.
Mjeri se u reaktivnim volt-amperima (var ili međunarodno: var).

Q=U*I*sin φ, gdje je φ fazni ugao između struje i napona,

Ako je opterećenje induktivno (transformatori, elektromotori, prigušnice, elektromagneti), struja kasni u fazi sa naponom, ako je opterećenje kapacitivno (razni elektronski uređaji - kondenzator kao uređaj za skladištenje energije u prekidačkom napajanju), tada struja je u fazi ispred napona. Budući da su struja i napon van faze (reaktivno opterećenje), samo dio snage (ukupne snage) se prenosi na opterećenje (potrošača) koji bi se mogao prenijeti na opterećenje kada bi pomak faze bio nula (otporno opterećenje).

Deo ukupne snage koji je mogao da se prenese na opterećenje tokom perioda naizmenične struje naziva se aktivna snaga. On je jednak proizvodu efektivnih vrijednosti struje i napona i kosinusa faznog ugla između njih (cos φ).
Snaga koja se nije prenijela na opterećenje, ali je dovela do gubitaka zbog zagrijavanja i zračenja, naziva se reaktivna snaga. On je jednak proizvodu efektivnih vrijednosti struje i napona i sinusa faznog ugla između njih (sin φ).

Unatoč činjenici da se reaktivna energija prenosi od izvora do reaktivnog opterećenja i natrag (dva puta po periodu, mijenjajući smjer svake četvrtine perioda), reaktivna struja uzrokuje dodatne gubitke energije u aktivnom otporu žica; prema tome, više energije uzima se iz izvora nego što se vraća (gubici se neće vratiti nazad u izvor), stoga generator (transformator, besprekidno napajanje itd.) treba uzeti veće snage i žice većeg poprečnog presjeka.
U radiotehnici, reaktivna snaga može biti korisna (na primjer, oscilatorni krugovi).

Velika preduzeća stvaraju velike reaktivne struje, koje negativno utiču na funkcionisanje elektroenergetskog sistema. Zbog toga se za njih uzimaju u obzir i aktivna i reaktivna komponenta snage. Da bi se smanjila proizvodnja reaktivnih struja, preduzeća koriste jedinice za kompenzaciju reaktivne snage.

Neaktivna snaga (pasivna snaga, N) je snaga izobličenja nelinearne struje, jednaka kvadratnom korijenu razlike između kvadrata ukupne i aktivne snage u kolu naizmjenične struje.
U kolu sa sinusoidnim naponom, neaktivna snaga je jednaka kvadratnom korijenu zbira kvadrata jalove snage i snaga viših harmonika struje.
U nedostatku viših harmonika, neaktivna snaga je jednaka modulu jalove snage.
Snaga strujnog harmonika se shvata kao proizvod efektivne vrednosti struje datog harmonika sa efektivnom vrednošću napona.
Prisutnost nelinearnih strujnih izobličenja u krugu znači kršenje proporcionalnosti između trenutnih vrijednosti napona i struje uzrokovane nelinearnošću opterećenja, na primjer, kada je opterećenje pulsirajuće u prirodi.
S nelinearnim opterećenjem, prividna (ukupna) snaga u kolu se povećava zbog snage nelinearnih strujnih izobličenja, koja ne sudjeluje u obavljanju posla.
Snaga nelinearnih izobličenja nije aktivna i uključuje i reaktivnu snagu i snagu drugih strujnih izobličenja.
Neaktivna snaga se sastoji od komponenti (na primjer snaga izobličenja)
Ova fizička veličina ima dimenziju snage, pa se VA (volt-amper) ili VAR (volt-amper reaktivni) mogu koristiti kao jedinica mjere za neaktivnu snagu.

Puna moć
Prividna snaga (S) jednaka je naponu pomnoženom sa strujom, odnosno mjereno u volt-amperima (VA, ili međunarodnim VA).
Kod linearnog opterećenja, ukupna snaga je jednaka kvadratnom korijenu zbira kvadrata aktivne i jalove snage.
Kod nelinearnog opterećenja (na primjer, prekidačka napajanja bez korektora faktora snage), ukupna snaga je jednaka kvadratnom korijenu zbira kvadrata aktivne i neaktivne snage.

Praktična mjerna jedinica za električnu energiju je kilovat-sat (kWh), tj. rad koji se obavlja konstantnom snagom (1 kW) 1 sat. Vansistemska jedinica mjerenja količine proizvedene ili potrošene energije, kao i izvršenog rada. Koristi se prvenstveno za mjerenje potrošnje električne energije u svakodnevnom životu i proizvodnji, te za mjerenje proizvodnje električne energije u elektroprivredi.

Brojilo u stanu broji aktivnu snagu.

Izvori informacija:
Teorijske osnove elektrotehnike. Bessonov L.A.
Električna i magnetna kola. Zherebtsov I.P.
Osnovi savremene energetike: udžbenik za univerzitete: u 2 toma / pod opštim uredništvom dopisnog člana. RAS E. V. Ametistova

ŠTA JE UKUPNA, AKTIVNA I REAKTIVNA SNAGA? OD KOMPLEKSA U JEDNOSTAVNO.

U svakodnevnom životu gotovo svi se susreću s pojmom “električna energija”, “potrošnja energije” ili “koliko električne energije troši ova stvar”. U ovoj kolekciji ćemo objasniti koncept električne energije naizmjenične struje za tehnički potkovane stručnjake i prikazati na slici električnu snagu u obliku „koliko električne energije troši ova stvar“ za ljude s humanitarnim razmišljanjem :-). Otkrivamo najpraktičniji i najprimjenjiviji koncept električne energije i namjerno izbjegavamo opisivanje diferencijalnih izraza električne energije.

ŠTA JE AC NAPAJANJE?

U krugovima naizmjenične struje, formula za DC snagu može se koristiti samo za izračunavanje trenutne snage, koja se uvelike mijenja tokom vremena i beskorisna je za praktične proračune. Direktno izračunavanje prosječne snage zahtijeva integraciju tokom vremena. Za izračunavanje snage u krugovima u kojima napon i struja periodično variraju, prosječna snaga se može izračunati integracijom trenutne snage tokom perioda. U praksi je od najveće važnosti proračun snage u kolima naizmjeničnog sinusnog napona i struje.

Da bismo povezali pojmove ukupne, aktivne, jalove snage i faktora snage, zgodno je obratiti se teoriji kompleksnih brojeva. Možemo pretpostaviti da je snaga u kolu naizmjenične struje izražena kompleksnim brojem tako da je aktivna snaga njen stvarni dio, jalova snaga imaginarni dio, prividna snaga je modul, a kut φ (fazni pomak) je argument. Za takav model ispostavljaju se da su sve dole napisane relacije validne.

Aktivna snaga (stvarna snaga)

Mjerna jedinica je vat (ruska oznaka: W, kilovat - kW; međunarodna: vat -W, kilovat - kW).

Prosječna vrijednost trenutne snage tokom perioda T naziva se aktivna snaga i

izraženo formulom:

U jednofaznim sinusoidnim strujnim krugovima, gdje su υ i Ι efektivne vrijednosti napona i struje, a φ je ugao pomaka faze između njih.

Za strujna kola koja nisu sinusoidna, električna snaga je jednaka zbroju odgovarajućih prosječnih snaga pojedinačnih harmonika. Aktivna snaga karakterizira brzinu ireverzibilne konverzije električne energije u druge vrste energije (toplotnu i elektromagnetnu). Aktivna snaga se također može izraziti kroz struju, napon i aktivnu komponentu otpora kola r ili njegovu provodljivost g prema formuli. U bilo kojem električnom kolu i sinusoidalne i nesinusoidalne struje, aktivna snaga cijelog kola jednaka je zbroju aktivnih snaga pojedinih dijelova kola; za trofazna kola, električna snaga se definira kao zbir snaga pojedinih faza. Sa ukupnom snagom S, aktivna je povezana relacijom.

U teoriji dugih vodova (analiza elektromagnetnih procesa u dalekovodu, čija je dužina uporediva sa dužinom elektromagnetnog talasa), potpuni analog aktivne snage je prenosna snaga, koja se definiše kao razlika između upadne snagu i reflektovanu snagu.

Reaktivna snaga

Mjerna jedinica je reaktivni volt-amper (ruska oznaka: var, kVAR; međunarodna: var).

Reaktivna snaga je veličina koja karakterizira opterećenja koja nastaju u električnim uređajima fluktuacijama energije elektromagnetskog polja u strujnom kolu sinusoidalnog naizmjeničnog strujnog kruga, jednaka proizvodu efektivnih vrijednosti napona U i struje I, pomnoženog sa sinusom od fazni ugao φ između njih:

(ako struja zaostaje za naponom, fazni pomak se smatra pozitivnim, ako vodi, smatra se negativnim). Reaktivna snaga je povezana s ukupnom snagom S i aktivnom snagom P omjerom: .

Fizičko značenje reaktivne snage je energija koja se pumpa od izvora do reaktivnih elemenata prijemnika (induktori, kondenzatori, namotaji motora), a zatim ih ti elementi vraćaju nazad u izvor tokom jednog perioda oscilovanja, koji se odnosi na ovaj period.

Treba napomenuti da je vrijednost sin φ za vrijednosti φ od 0 do plus 90° pozitivna vrijednost. Vrijednost sin φ za vrijednosti φ od 0 do minus 90° je negativna vrijednost. Prema formuli

reaktivna snaga može biti ili pozitivna vrijednost (ako je opterećenje aktivno-induktivne prirode) ili negativna (ako je opterećenje aktivno-kapacitivno po prirodi). Ova okolnost naglašava činjenicu da reaktivna snaga ne sudjeluje u radu električne struje. Kada uređaj ima pozitivnu reaktivnu snagu, uobičajeno je reći da je troši, a kada proizvodi negativnu snagu, proizvodi, ali to je čisto konvencija zbog činjenice da većina uređaja koji troše energiju (npr. asinhroni motori) ), kao i čisto aktivna opterećenja, povezana su preko transformatora, aktivno-induktivna.

Upotreba modernih električnih mjernih pretvarača na mikroprocesorskoj tehnologiji omogućava precizniju procjenu količine energije koja se vraća iz induktivnog i kapacitivnog opterećenja na izvor naizmjeničnog napona.

Snaga može biti ili pozitivna vrijednost (ako je opterećenje aktivno-induktivne prirode) ili negativna (ako je opterećenje aktivno-kapacitivno po prirodi). Ova okolnost naglašava činjenicu da reaktivna snaga ne sudjeluje u radu električne struje. Kada uređaj ima pozitivnu reaktivnu snagu, uobičajeno je reći da je troši, a kada proizvodi negativnu snagu, proizvodi, ali to je čisto konvencija zbog činjenice da većina uređaja koji troše energiju (npr. asinhroni motori) ), kao i čisto aktivna opterećenja, povezana su preko transformatora, aktivno-induktivna.

Sinhroni generatori instalirani u elektranama mogu i proizvoditi i trošiti reaktivnu snagu ovisno o veličini uzbudne struje koja teče u namotaju rotora generatora. Zbog ove osobine sinhronih električnih mašina, reguliše se navedeni nivo napona mreže. Za uklanjanje preopterećenja i povećanje faktora snage električnih instalacija provodi se kompenzacija jalove snage.

Apparent Power

Jedinica ukupne električne snage je volt-amper (ruska oznaka: VA, VA, kVA-kilo-volt-amper; međunarodna: V A, kVA).

Ukupna snaga je vrijednost jednaka proizvodu efektivnih vrijednosti periodične električne struje I u kolu i napona U na njegovim stezaljkama: ; Odnos ukupne snage sa aktivnom i reaktivnom snagom izražava se na sledeći način: gdje je P aktivna snaga, Q je reaktivna snaga (sa induktivnim opterećenjem Q›0, i sa kapacitivnim opterećenjem Q‹0).

Vektorski odnos između ukupne, aktivne i jalove snage izražava se formulom:

Ukupna snaga ima praktičan značaj kao vrijednost koja opisuje opterećenja koja potrošač stvarno nameće elementima napojne mreže (žice, kablovi, razvodne ploče, transformatori, dalekovodi), budući da ova opterećenja zavise od potrošene struje, a ne od energiju koju potrošač stvarno koristi. Zbog toga se ukupna snaga transformatora i razvodnih ploča mjeri u volt-amperima, a ne u vatima.

Svi gore navedeni formulačni i tekstualni opisi ukupnih, reaktivnih i aktivnih snaga su vizualno i intuitivno jasni na sljedećoj slici:-)

Specijalisti kompanije NTS-group (TM Elektrokaprizam-NET) imaju veliko iskustvo u odabiru specijalizovane opreme za izgradnju sistema za obezbeđivanje vitalnih objekata nesmetanim napajanjem. U mogućnosti smo da što efikasnije uzmemo u obzir različite električne i operativne parametre, koji nam omogućavaju da izaberemo ekonomski izvodljivu opciju za izgradnju sistema besprekidnog napajanja pomoću elektrana na gorivo i druge prateće opreme.

© Materijal su pripremili stručnjaci kompanije NTS-group (TM Elektrokaprizam-NET) koristeći informacije iz otvorenih izvora, uklj. iz slobodne enciklopedije Wikipedia https://ru.wikipedia.org

Slični članci