Elektriese Krag Een- en Drie-fase Krag Aktief Reaktief Skynbaar

Komplekse krag

Dit is baie konseptueel en noodsaaklik om te verstaan. Vir die stelling van die uitdrukking van komplekse krag, moet ons eers 'n enkele fase netwerk oorweeg wat spanning en stroom in komplekse vorm kan weergegee word as V.ejα en I.ejβ. Waar α en β die hoeke is wat die spanningvektor en stroomvektor met betrekking tot 'n verwysingsas maak. Die aktiewe krag en reaktiewe krag kan bereken word deur die produk van spanning na die geconjugeerde van stroom te vind. Dit beteken,

Hierdie (α − β) is niets anders as die hoek tussen spanning en stroom, dus dit is die faseverskil tussen spanning en stroom wat normaalweg aangedui word as φ.
Dus, kan die bo-gegee vergelyking herskryf word as,

Waar, P = VIcosφ en Q = VIsinφ.
Die hoeveelheid S word die komplekse krag genoem.
Die grootte van die komplekse krag, d.w.s. |S| = (P2 + Q2)½ is bekend as die verskynselkrag en sy eenheid is volt-ampère. Hierdie hoeveelheid is 'n produk van die absolute waarde van spanning en stroom. Weer is die absolute waarde van stroom direk verwant aan die verhitteffek soos volgens Joule se wet van verhitting. Dus, word die rating van 'n elektriese masjien normaalweg bepaal deur sy verskynselkrag draaivermoë binne die toelaatbare temperatuurlimiet.
Daar word opgemerk dat in die vergelyking van komplekse krag, die term Q [ = VIsinφ ] positief is wanneer φ [= (α − β)] positief is, dit wil sê, stroom val agter die spanning wat beteken die belasting is induktief van aard. Weer is Q negatief wanneer φ negatief is; dit wil sê stroom lei die spanning wat beteken die belasting is kapasitief.

Eenfasige Krag

'n Eenfase elektriese oordeelstelsel is in die praktyk nie beskikbaar nie, maar ons moet steeds die basiese konsep van eenfase krag verstaan voordat ons na die moderne driefase kragstelsel gaan. Voordat ons die details van eenfase krag bespreek, probeer ons om verskillende parameters van elektriese kragstelsel te verstaan. Drie basiese parameters van 'n elektriese kragstelsel is elektriese weerstand, induktansie en kapasitansie.

Weerstand

Weerstand is 'n inheemse eienskap van enige materiaal, weens watter dit die vloei van stroom teenwerk deur die beweging van elektrone deur dit te belemmer as gevolg van botsings met stasionêre atome. Die hitte wat deur hierdie proses gegenereer word, word afgegee en bekend as ohmse kragverlies. Terwyl stroom deur 'n weerstand vloei, sal daar geen faseverskil tussen die spanning en stroom wees nie, wat beteken dat stroom en spanning in dieselfde fase is; die fasehoek tussen hulle is nul. As I stroom vir t sekondes deur 'n elektriese weerstand R vloei, dan is die totale energie deur die weerstand verbruik I2.R.t. Hierdie energie is bekend as aktiewe energie en die ooreenkomstige krag as aktiewe krag.

Induktansie

Induktansie is die eienskap waarmee 'n induktor energie in 'n magnetiese veld opstoor tydens die positiewe halfrond en hierdie energie gee tydens die negatiewe halfrond van 'n enkelfasevoorsiening. As 'n stroom 'I' deur 'n spoel van induktansie L Henry vloei, word die energie wat in die spoel in die vorm van 'n magnetiese veld opgestoor gegee deur

Die krag wat met induktansie verband hou, is reaktiewe krag.

Kapasitansie

Kapasitansie is die eienskap waarmee 'n kapasiteer energie in 'n statiese elektriese veld opstoor tydens die positiewe halfrond en gee dit weg tydens die negatiewe halfrond van die voorsiening. Die energie wat tussen twee parallelle metalliese plaatjies van elektriese potensiaalverskil V en kapasitansie oor hulle C, uitgedruk as

Hierdie energie word in die vorm van 'n statiese elektriese veld opgestoor. Die krag wat met 'n kapasiteer verband hou, is ook reaktiewe krag.

Aktiewe Krag en Reaktiewe Krag

Laat ons 'n enkele fase krag sirkel oorweeg waarin die stroom agter die spanning met 'n hoek φ agterbly.
Laat die oombliklike elektriese potensiaalverskil v = Vm.sinωt
Dan kan die oombliklike stroom uitgedruk word as i = Im. sin(ωt – φ).
Waar, Vm en Im die maksimum waardes van sinusoidaal veranderende elektriese potensiaalverskil en stroom onderskeidelik is.
Die oombliklike krag van die sirkel word gegee deur

Aktiewe Krag

Weerstandige Krag

Laat ons eers die toestand neem waar die enkele fase krag sirkel volledig weerstandig is, dit beteken die fasehoek tussen spanning en stroom, d.w.s. φ = 0 en dus,


Uit die bo-gegee vergelyking is dit duidelik dat, wat ook al die waarde van ωt mag wees, die waarde van cos2ωt nie groter kan wees as 1 nie; dus kan die waarde van p nie negatief wees nie. Die waarde van p is altyd positief ongeag die oombliklike rigting van spanning v en stroom i, dit beteken dat die energie in sy konvensionele rigting vloei, d.w.s. van bronne na belasting en p is die tempo van energieverbruik deur die belasting en dit word aktiewe krag genoem. Aangesien hierdie krag as gevolg van die weerstandseffek van 'n elektriese sirkel verbruik word, word dit soms ook Weerstandige Krag genoem.

Reaktiewe Krag

Induktiewe Krag

Oorweeg nou 'n situasie wanneer die enkelvase kragkruis volledig induktief is, dit beteken dat die stroom agter die spannings deur 'n hoek φ = + 90o bly. Deur φ = + 90o


In die bo-uitdrukking word daar gevind dat die krag in alternatiewe rigtings vloei. Van 0o tot 90o het dit 'n negatiewe halfring, van 90o tot 180o het dit 'n positiewe halfring, van 180o tot 270o het dit weer 'n negatiewe halfring en van 270o tot 360o het dit weer 'n positiewe halfring. Daarom is hierdie krag van nature alternatief met 'n frekwensie, dubbel van die voorsieningsfrekwensie. Aangesien die krag in alternerende rigting vloei, d.w.s. van bron na laai in een halfring en van laai na bron in die volgende halfring, is die gemiddelde waarde van hierdie krag nul. Daarom doen hierdie krag geen nuttige werk nie. Hierdie krag staan bekend as reaktiewe krag. Aangesien die bo-gegee reaktiewe krag-uitdrukking verband hou met 'n volledig induktiewe kring, word hierdie krag ook genoem induktiewe krag.

Dit kan gevolgtrek word dat as die kring volledig induktief is, sal energie as magneetveldenergie opgeslaan word tydens die positiewe halfring en afgegee word tydens die negatiewe halfring en die koers waarteen hierdie energie verander, uitgedruk as reaktiewe krag van die spoel of eenvoudigweg induktiewe krag en hierdie krag sal gelyke positiewe en negatiewe ringe hê en die netto waarde sal nul wees.

Kondensatiewe Krag

Laat ons nou die enkelvase kragkring as volledig kondensatiew beskou, dit wil sê die stroom lei die spanning met 90°, dus φ = – 90°.


Daarom word in die uitdrukking van kondensatiewe krag ook gevind dat die krag in wisselende rigtings vloei. Van 0° tot 90° het dit 'n positiewe halwe siklus, van 90° tot 180° het dit 'n negatiewe halwe siklus, van 180° tot 270° het dit weer 'n positiewe halwe siklus en van 270° tot 360° het dit weer 'n negatiewe halwe siklus. So is hierdie krag ook van wisselende aard, met 'n frekwensie wat dubbel so hoog is as die voorsieningsfrekwensie. Dus, soos induktiewe krag, doen kondensatiewe krag geen nuttige werk nie. Hierdie krag is ook 'n reaktiewe krag.

Aktiewe Komponent en Reaktiewe Komponent van Krag

Die kragvergelyking kan herskryf word as

Hierdie uitdrukking het twee konsonante; die eerste is Vm. Im.cosφ(1 – cos2ωt) wat nooit negatief word nie, omdat die waarde van (1 – cos2ωt) altyd groter of gelyk aan nul is, maar nie 'n negatiewe waarde kan hê nie.

Hierdie deel van die enkelvase kragvergelyking verteenwoordig die uitdrukking van reaktiewe krag, wat ook bekend staan as werklike krag of ware krag. Die gemiddelde van hierdie krag sal duidelik 'n nie-nulwaarde hê, wat beteken dat die krag fisies nuttige werk doen, en daarom word hierdie krag ook werklike krag of soms ware krag genoem. Hierdie deel van die kragvergelyking verteenwoordig die reaktiewe krag, wat ook bekend staan as werklike krag of ware krag.
Die tweede term is Vm. Im.sinφsin2ωt wat negatiewe en positiewe siklusse het. Dus, die gemiddelde van hierdie komponent is nul. Hierdie komponent word bekend as die reaktiewe komponent, omdat dit heen en terug op die lyn beweeg sonder om enige nuttige werk te doen.
Beide werklike krag en reaktiewe krag het dieselfde dimensies in watt, maar om die feit te beklemtoon dat die reaktiewe komponent 'n nie-aktiewe krag verteenwoordig, word dit gemeet in terme van volt-amperes reaktief, of kortweg VAR.
Enkelvase krag verwys na die verspreidingsisteem waarin al die spannings gelyktydig varieer. Dit kan eenvoudig gegenereer word deur 'n bewegende spoel in 'n magnetiese veld te roteer, of deur 'n bewegende veld om 'n stasionêre spoel te beweeg. Die wisselspanning en -stroom wat so geproduseer word, word dus as enkelvase spanning en stroom aangedui. Verskeie tipes sirkuite wys verskillende reaksies op die toepassing van sinusvormige invoer. Ons sal alle tipes sirkuite een vir een oorweeg, wat insluit elektriese weerstand slegs, kapasiteit slegs en induktor slegs, en 'n kombinasie van hierdie drie, en probeer om die enkelvase kragvergelyking te vestig.

Enkelvase Kragvergelyking vir 'n Slegs Weerstandige Sirkel

Laat ons die berekening van enkelfase-energie vir 'n puur weerstandselektrose bespreek. Die sirkel bestaan uit 'n puur ohmse weerstand wat oor 'n spanningsbron met 'n spanningswaarde V is, soos hieronder in die figuur getoon.

Waar, V(t) = oombliklike spanning.
Vm = maksimum waarde van spanning.
ω = hoekspoed in radiale/sekonde.

Volgens Ohm se wet ,

Deur die waarde van V(t) in die bo-vereenvoudigde vergelyking in te stel, kry ons,

Uit vergelykings (1.1) en (1.5) is dit duidelik dat V(t) en IR in fase is. Dus, in die geval van 'n puur ohmse weerstand, is daar geen faseverskil tussen spanning en stroom, d.w.s. hulle is in fase soos in figuur (b) getoon.

Oombliklike krag,

Uit die enkelfase-energievergelyking (1.8) is dit duidelik dat die krag twee terme bevat, een konstante deel naamlik

en 'n ander wisselende deel naamlik

Dit se waarde is nul vir die volle siklus. Dus is die krag deur 'n puur ohmse weerstand gegee as en word in figuur (c) getoon.

Enkelfase kragvergelyking vir 'n puur induktiewe sirkel

'n Induktor is 'n passiewe komponent. Wanneer wisselstroom deur 'n induktor vloei, verbystra die dit die vloei van stroom deur terug emf te genereer. So, die toegepasde spanning moet eerder die terug emf wat geproduseer word, balanseer as om 'n druppeling oor ditself te veroorsaak. 'n Sirkel wat bestaan uit 'n puur induktor oor 'n sinusvormige spanningbron Vrms word in die onderstaande figuur getoon.

Ons weet dat die spanning oor 'n induktor gegee word as,

Dus, uit die bo-enkelfase kragvergelyking is dit duidelik dat I π/2 agter V bly of met ander woorde V π/2 voor I gaan, wanneer wisselstroom deur 'n induktor vloei, d.w.s. I en V is uit fase soos in fig (e) gewys.

Oombliklike krag word gegee deur,

Hier, die enkelfase kragformule bestaan slegs uit 'n fluktuërende term en die waarde van die krag vir 'n volle siklus is nul.

Enkelfase kragvergelyking vir 'n puur kapasitiewe sirkel

Wanneer wisselstroom deur 'n kondensator gaan, laai dit eers tot sy maksimumwaarde en ontlad dan. Die spanning oor die kondensator word gegee as,


Dit is dus duidelik uit die bovermelde enkelvase stroomverbruikberekening van I(t) en V(t) dat in die geval van 'n kondensator, die stroom die spanning met 'n hoek van π/2 vooruitlei.


Die krag deur die kondensator bestaan slegs uit 'n fluktuërende term en die waarde van die krag vir 'n volle siklus is nul.

Enkelevase kragvergelyking vir RL-sirkel

'n Reine ohmse weerstand en induksie is in reeks gekoppel soos getoon in fig (g) oor 'n spanningsbron V. Dan sal die val oor R wees VR = IR en oor L sal dit wees VL = IXL.


Hierdie spanningsvalle word in die vorm van 'n spanningsdriehoek getoon soos getoon in fig (i). Vektor OA verteenwoordig die val oor R = IR, vektor AD verteenwoordig die val oor L = IXL en vektor OD verteenwoordig die resultaat van VR en VL.

is die impedansie van RL-sirkel.
Vanaf vektorgrafiek is dit duidelik dat V I voorloop en die fasehoek φ word gegee deur,

Dus bestaan krag uit twee terme, een konstante term 0.5 VmImcosφ en 'n ander fluktuërende term 0.5 VmImcos(ωt – φ) waarvan die waarde nul is vir die hele siklus.
Dus is dit net die konstante deel wat bydra tot werklike kragverbruik.
Dus krag, p = VI cos Φ = (rms-spanning × rms-stroom × cosφ) watt
Waar cosφ as kragfaktor bekend staan en gegee word deur,

I kan in twee reghoekige komponente Icosφ langs V en Isinφ loodreg op V ontbind word. Net Icosφ dra by tot werklike krag. Dus, net VIcosφ word die wattvolle komponent of aktiewe komponent genoem en VIsinφ word die wattlose komponent of reaktiewe komponent genoem.

Enfasige Dryfvergelyking vir RC-Kring

Ons weet dat stroom in suiwer kapasitansie die spanning vooruitloop en in suiwer ohmiese weerstand is dit in fase. Dus lei die netto stroom die spanning met 'n hoek van φ in 'n RC-kring. As V = Vmsinωt, sal I gelyk wees aan Imsin(ωt + φ).

Drywing is dieselfde as in die geval van R-L-kring. In teenstelling tot die R-L-kring is die elektriese dryfaktor vooruitspringend in die R-C-kring.

Driefasige Dryfdefinisie

Daar word bevind dat die opwekking van driefasige drywing meer ekonomies is as die opwekking van enkelfasige drywing. In 'n driefasige elektriese drywing-stelsel is die drie spennings en stroomgolwe 120o tydsverskuiwing in elke siklus van drywing. Dit beteken; elke spanningsgolf het 'n faseverskil van 120o ten opsigte van die ander spanningsgolf en elke stroomgolf het 'n faseverskil van 120o ten opsigte van die ander stroomgolf. Driefasige dryfdefinisie verklaar dat in 'n elektriese stelsel, drie individuele enkelfasige drywings deur drie afsonderlike drywingskringe gedra word. Die spennings van hierdie drie drywings is ideell 120o uit fase met mekaar in tydfase. Netso is die strome van hierdie drie drywings ook ideell 120o uit fase met mekaar. 'n Ideale driefasige drywingsisteem impliseer 'n gebalanseerde stelsel.

'n driefase-sisteem word as ongebalanceer beskou wanneer ten minste een van die drie fase-spannings nie gelyk is aan die ander nie, of wanneer die fasehoek tussen hierdie fases nie presies gelyk is aan 120o.

Voordelige van 'n Driefase-sisteem

Daar is baie redes waarom hierdie krag meer voorkeur geniet as enkel-fase krag.

1. Die vergelyking vir enkel-fase krag is
   
   Dit is 'n tyd-afhanklike funksie. Terwyl die vergelyking vir driefase krag is
   
   Dit is 'n tyd-onafhanklike konstante funksie. Daarom is enkel-fase krag pulserend. Dit het in die algemeen geen impak op laer-rentingmotors nie, maar by grooter motors veroorsaak dit oormaatlike vibrasie. So is driefase krag meer voorkeurlik vir hoëspanning kraglaste.

2. Die rating van 'n driefase masjien is 1,5 keer groter as dié van 'n dieselfde grootte enkel-fase masjien.

3. Enkel-fase induksiemotor het geen beginstoring nie, so moet ons 'n hulpbronne vir die begin verskaf, maar 'n driefase induksiemotor is selfbeginnend - dit vereis geen hulpbronne nie.

4. Kragfaktor en doeltreffendheid is beide groter in die geval van 'n driefase sisteem.

Driefase Kragvergelyking

Vir die bepaling, die uitdrukking van driedraaifase kragvergelyking d.w.s. vir driedraaifase kragberekening moet ons eers 'n ideale situasie oorweeg waarin die driedraaisisteem gebalanseerd is. Dit beteken dat spannings en strome in elke fase verskil van hul aangrensende fase met 120o sowel as die amplitude van elke stroomgolf dieselfde is en so ook die amplitude van elke spanninggolf dieselfde is. Nou, die hoekverskil tussen spanning en stroom in elke fase van die driedraaikragsisteem is φ.

Dan sal die spanning en stroom van die rooi fase wees
onderskeidelik.
Die spanning en stroom van die geel fase sal wees-
onderskeidelik.
En die spanning en stroom van die blou fase sal wees-
onderskeidelik.
Dus, die uitdrukking van die oombliklike krag in die rooi fase is –

Glykso, die uitdrukking van die oombliklike krag in die geel fase is –

Glykso, die uitdrukking van die oombliklike krag in die blou fase is –

Die totale driedraaikrag van die sisteem is die sommasie van die individuele krag in elke fase-

Die bogenoemde uitdrukking van krag wys dat die totale oombliklike krag konstant is en gelyk is aan drie keer die werklike krag per fase. In die geval van 'n enkelvoudige fasespanningsuitdrukking het ons gevind dat daar beide reaktiewe krag- en aktiewe kragkomponente is, maar in die geval van 'n driedraaikraguitdrukking, is die oombliklike krag konstant. Eintlik, in 'n driedraaisisteem, is die reaktiewe krag in elke individuele fase nie nul nie, maar die som van hulle op enige oomblik is nul.

Reaktiewe krag is die vorm van magneetenergie wat per eenheid tyd in 'n elektriese bedrading vloei. Sy eenheid is VAR (Volt Ampere Reaktief). Hierdie krag kan nooit in 'n wisselstroombedrading gebruik word nie. In 'n elektriese GSK-bedrading kan dit egter na warmte omgesit word soos wanneer 'n opgelaaide kondensator of spoel oor 'n weerstand verbond word, en die energie wat in die element gestoor is, na warmte omskep word. Ons kragverskaffing stelsel werk op 'n wisselstroomsisteem en die meeste laste wat ons in ons daaglikse lewe gebruik, is induktief of kapasitief, daarom is reaktiewe krag 'n baie belangrike konsep vanuit 'n elektriese perspektief.

Bron: Electrical4u.

Verklaring: Respekteer die oorspronklike, goeie artikels is waard om gedeel te word, indien daar inbreuk is kontak ons vir verwydering.