Что это означает для доставки / потребления реактивной мощности?

Реальная мощность имеет смысл, поскольку есть фактическое потребление, но в отношении реактивной мощности; что потребляется / доставляется? И как меняется схема, когда это происходит?

Чтобы ответить на вопрос: реальная мощность потребляется цепью. Реактивная мощность передается между цепью и источником.

Реальная мощность в Вт (Р) - это полезная мощность. Что-то, что мы можем вывести из строя. Тепло, свет, механическая сила. Мощность, которая потребляется в резисторах или двигателях.

Кажущаяся мощность в VA (S) - это то, что источник помещает в цепь. Полное влияние цепи оказывает на источник.

Таким образом, коэффициент мощности является своего рода КПД = P / S для цепи. Чем ближе к 1, тем лучше.

Реактивная мощность в VAR (реактивные вольт-амперы) (Q) - это мощность, которая циркулирует между источником и нагрузкой. Мощность, которая хранится в конденсаторах или катушках индуктивности. Но это необходимо. Например, индуктивная реактивная мощность в электродвигателях формирует магнитные поля для вращения двигателя. Без этого мотор не работал бы, поэтому опасно считать, что он потрачен впустую, но это своего рода.

Конденсаторы и индукторы являются реактивными. Они хранят энергию в своих полях (электрическую и магнитную). Для 1/4 формы сигнала переменного тока мощность потребляется реактивным устройством по мере формирования поля. Но в следующей четверти волны электрическое или магнитное поле разрушается, и энергия возвращается источнику. То же самое для последних двух кварталов, но противоположной полярности.

Чтобы увидеть его анимацию, см. Цепи переменного тока серии . Он показывает все 6 последовательных цепей (R, L, C, RL, RC и RLC). Включите мгновенную мощность. Когда p положительно, источник обеспечивает мощность. Когда p отрицательно, мощность отправляется на источник.

Для R мощность потребляется. Для L или C мощность течет между источником и устройством. Для RL или RC эти два отношения объединяются. Резистор потребляет, а реактивное устройство накапливает / передает энергию источнику.

Истинное преимущество заключается в том, что в цепи находятся катушка индуктивности и конденсатор. Ведущая емкостная реактивная мощность противоположна по полярности отстающей индуктивной реактивной мощности. Конденсатор подает питание на индуктор, уменьшая реактивную мощность, которую должен обеспечить источник. Основа для коррекции коэффициента мощности.

Выберите RLC в ссылке. Обратите внимание, что напряжение источника (hypoteneuse) формируется из и . Это меньше, чем если бы образовалось из и$V_S$$V_R$$V_L - V_C$$V_R$$V_L$

Если конденсатор обеспечивает всю мощность индуктора, нагрузка становится резистивной, и P = S и pf = 1. Силовой треугольник исчезает. Требуемый ток источника меньше, что означает, что защита кабелей и цепей может быть меньше. Внутри двигателя существует неисправленный треугольник мощности с дополнительным током от конденсатора.

Ссылка показывает последовательные цепи, но любой C будет подавать питание на любой L в цепи переменного тока, уменьшая кажущуюся мощность, которую должен обеспечить источник.

Давайте возьмем пример. Двигатель P = 1 кВт при отставании 0,707 пф с источником 120 В.

До коррекции коэффициента мощности: и (пунктирная линия) как в I отстает от на 45 °. $Q_L = 1kVAR$$S_1 = 1.42kVA$$Θ_1 = 45° lagging$$V_S$$I_1 = 11.8A$

Увеличьте коэффициент мощности до 0,95 с запаздыванием, добавив конденсатор параллельно нагрузке.

После коррекции коэффициента: P и все еще существуют. Конденсатор добавляет . Это уменьшает реактивную мощность, которую должен обеспечить источник, поэтому чистая реактивная мощность составляет . и Экономия тока 25,8%. Все в силовом треугольнике существует, кроме .$Q_L$$Q_C = 671VAR$$Q_T = 329VAR$$S_2 = 1.053kVA$$I_2 = 8.8A$$S_1$

Конденсатор подает 671VAR ведущей реактивной мощности на запаздывающую реактивную мощность двигателя, уменьшая чистую реактивную мощность до 329VAR. Конденсатор действует как источник для индуктора (катушки двигателя).

Электрическое поле конденсатора заряжается. По мере разряда электрического поля формируется магнитное поле катушек. Когда магнитные поля разрушаются, конденсатор заряжается. Повторение. Мощность идет туда и обратно между конденсатором и индуктором.

Идеально, когда . Силовой треугольник исчезает. и$Q_L = Q_C$$S_2 = P = 1kVA$$I_2 = 8.33A$

Если вы подали напряжение переменного тока на нагрузку, которая состояла только из емкости или индуктивности, фазовый угол тока относительно напряжения сместился на 90 градусов. Когда напряжение и ток смещены на 90 градусов, на эту нагрузку не подается реальная мощность. То, что доставляется на нагрузку, называется реактивной мощностью.

Если бы нагрузка была резистором, то ток и напряжение были бы точно синфазными (согласно закону Ома), и реактивная мощность не передавалась бы - передаваемая мощность будет реальной мощностью, и она будет нагревать резистор.

Между этими двумя пределами может быть поставлена ​​как реактивная, так и реальная мощность. Косинус фазового угла тока относительно напряжения называется коэффициентом мощности - вы, возможно, слышали об этом; когда фаза равна нулю (резистивная нагрузка), потому что (ноль) равна 1. Когда фаза равна 90 (реактивная нагрузка), cos (90) равна нулю.

Диагональная (красная) линия на рисунке выше - ВА, то есть вольт-амперы, приложенные к нагрузке - в основном это среднеквадратичное напряжение х среднеквадратичный ток. VA называется «кажущейся мощностью» и будет равна реальной / истинной мощности (зеленой), если нагрузка будет полностью резистивной.

Если нагрузка была чисто реактивной, «кажущаяся мощность» = «реактивная мощность» (синяя)

Обратите внимание, что на диаграмме выше угол между реальной и реактивной мощностью всегда составляет 90 градусов. Исходя из дальнейших комментариев, приведенная ниже диаграмма должна помочь прояснить несколько вещей о реактивной мощности:

Существует четыре сценария: резистивные, индуктивные, емкостные и смешанные нагрузки. Черная кривая на всех четырех «сила», то есть . Обратите внимание, что для индуктора и конденсатора средняя мощность равна нулю.$v\cdot i$

Реактивная мощность не потребляется. Реактивная мощность является следствием электрического сопротивления цепи, то есть разности фаз между источником и нагрузкой. Вся мощность будет подаваться на активную нагрузку, но поскольку цепь не активна на 100%, потребуется реактивная мощность, необходимая для «перемещения» активной энергии через реактивную цепь. Это означает, что вам понадобятся кабели большего размера для перемещения всей этой мощности (активный + реактивный).

Возьми это юмористическое объяснение. Активная сила подобна деньгам, которые вы тратите на еду, которую вы едите. Все это идет непосредственно на выполнение необходимой функции, которая заключается в удовлетворении вашего голода. Реактивная мощность подобна деньгам, которые вы тратите на плиту, вы не можете ее съесть, но она вам нужна для приготовления пищи. Вы можете продолжать использовать печь, она не израсходована, но вы все равно не можете ее съесть.

В таких устройствах, как трансформатор или двигатель, реактивная мощность необходима для настройки магнитного поля, которое используется для преобразования мощности из вторичной в первичную или преобразования энергии из электрической в ​​механическую энергию. Вы не можете напрямую выполнять работу с ним, но это необходимо для выполнения работы. Вы также можете думать об этом как о топливе и масле в автомобиле. Масло не заставляет автомобиль работать, но без него двигатель не сможет функционировать. Это свободная аналогия.

Проблема в электрической системе состоит в том, что реактивная мощность и активная мощность вырабатываются генератором от одной и той же энергии. (Как и в нашей аналогии с печью и продуктами питания, все наличные деньги поступают из вашего кармана.) Таким образом, мы хотим иметь только минимальную реактивную мощность, которая абсолютно необходима нашей системе, а затем всю оставшуюся энергию источника вырабатывать как активную мощность. Хотя в некоторых случаях реактивная мощность предпочтительнее