Elektrik enerjisi Tək və Üç fazlı Aktiv Reaktiv Görünən
Mürəkkəb güc
Bu məsələni təqdim etmək üçün əvvəlcə bu kavramı yaxşı başa düşməliyik. mürəkkəb güc ifadəsini qurmaq üçün, bir faz şəbəkəsindən başlamalıyıq ki, burada nəğmə və elektrik akımı kompleks formada V.ejα və I.ejβ kimi göstərilə bilər. Burada α və β nəğmə vektoru və elektrik akımı vektoru bəzi referans oxuna nisbətən müvafiq olaraq açılarıdır. Aktiv və reaktiv güclər nəğmənin elektrik akımının kompleks qoşığı ilə hasilin tapılması yoluyyla hesablanır. Bu deməkdir ki,
Bu (α − β) nəhətən voltaj və dəmirin arasındakı bucaqdır, buna görə də normal olaraq φ kimi işarə edilir.
Bu səbəbdən, yuxarıdakı tənlik aşağıdakı kimi yenidən yazılabilir,
Burada, P = VIcosφ və Q = VIsinφ.
Bu S miqdarı kompleks güc adlanır.
Kompleks gücün həcmi, yəni |S| = (P2 + Q2)½ nisbi gücü adlandırılır və onun vahidi volt-amperdir. Bu miqdar mutlak dəyərli voltajın və dəmirin hasilidir. Yenə bir də dəmirin mutlak dəyəri Coulomb qanunu əsasında isti effektinə doğrudan bağlıdır. Buna görə, elektrik cihazının reytinqi, icazə verilən temperatur limitində nisbi güc porteyi ilə müəyyənləşdirilir.
Qeyd edək ki, kompleks güc tənliyində, Q [ = VIsinφ ] termini, φ [= (α − β)] müsbət olduğunda, yəni dəmir voltajdan arxada qalır, bu da yükün induktiv olduğunu göstərir. Yenə də Q, φ mənfi olduğunda, yəni dəmir voltajdan öndə gəldiyi zaman, yük kapasitivdir.
Bir faza gücü
Bir fəzalı elektrik nəql sistemi praktik olaraq mövcud deyil, amma hələ də modern üç fəzalı enerji sisteminə keçməzdən əvvəl bir fəzalı enerjinin əsas mənalısını bilməliyik. Bir fəzalı enerji haqqında detallı məlumat almadan əvvəl, elektrik enerji sisteminin fərqli parametrlərini anlamağa çalışaq. Elektrik enerji sisteminin üç əsas parametri elektrik mühüməti, endüktansiyyət və kapasitansdır.
Mühümət
Mühümət hər hansı bir materialın içkin xüsusiyyətidir, bu xüsusiyyət onun elektronların onun kimi qalıqlı atomlarla üzləşməsi səbəbindən akımın axınına qarşı qoyur. Bu prosesdə yaranan istilik dissipasiya edilir və ohmik enerji zərürə çevrilir. Akım mühümətdən keçdiyi zaman, voltaj və akım arasındakı faz fərqı olmur, buna görə də akım və voltaj eyni fazdadır; onların arasındakı faz bucağı sıfırdır. Əgər I akımı R mühümətdən t saniyə boyunca keçirsə, onda mühümət tərəfindən istifadə olunan cəmi enerji I2.R.t olacaq. Bu enerji aktiv enerji adlanır və uyğun güc aktiv gücü adlanır.
Endüktansiyyət
İndüktivlik, bir induktorun manyetik sahada enerji depolaması özelliğidir. Tek fazlı güç arzının pozitif yarı döngüsünde manyetik sahada enerji depolanır ve negatif yarı döngüsünde bu enerji verilir. Eğer L Henry indüktanslı bir bobinden I akımı geçerse, bobinde manyetik saha şeklinde depolanan enerji şu şekilde ifade edilir:
Indüktansla ilişkilendirilen güç reaktif güçtür.
Kapasitans
Kapasitans, bir kondansatorun statik elektrik sahasında enerji depolaması özelliğidir. Arzın pozitif yarı döngüsünde enerji depolanır ve negatif yarı döngüsünde verilir. İki paralel metal plak arasındaki V elektrik potansiyel farkı ve C kapasitans arasında depolanan enerji şu şekilde ifade edilir:
Bu enerji, statik elektrik sahası şeklinde depolanır. Kondansatörle ilişkilendirilen güç de reaktif güçtür.
Aktif Güç ve Reaktif Güç
Bir tək fazalı elektrik şəbəkəsini nəzərə alaq, burada elektrik akımı voltajdan φ bucağı ilə geridə qalır.voltaj.
Bərabərsiz anlık elektrik potensial fərqini v = Vm.sinωt kimi təyin edə bilərik
O zaman anlık elektrik akımı i = Im. sin(ωt – φ) kimi ifadə oluna bilər.
Burada, Vm və Im sinüzoidal dəyişən elektrik potensial fərqinin və elektrik akımının maksimum qiymətləridir.
Şəbəkənin anlık gücü aşağıdakı kimi verilir
Aktiv quvvət
Rəsistiv quvvət
İlk öncə tək fazalı elektrik şəbəkənin tamamilə rəsistiv olması halını nəzərə alaq, buna görə də voltaj və elektrik akımı arasındakı faz bucağı, yəni φ = 0 və beləliklə,
Yuxarıdakı tənliyə görə, ωt-nin hər hansı bir dəyəri olsa da, cos2ωt 1-dən böyük ola bilməz; beləliklə, p-nin dəyəri mənfi ola bilməz. P-nin dəyəri, voltaj v və elektrik akımı i-nin anlık istiqaməti nə olursa olsun, həmişə müsbətdir, buna görə də enerji konvensional istiqamətdə, yəni mənbədən yükə doğru axır, p isə yük tərəfindən istifadə olunan enerjinin sürətidir və bunaya aktiv quvvət deyilir. Bu quvvət, elektrik şəbəkəsinin rəsistiv effektindən səbəb olduğu üçün, bəzən ona Rəsistiv Quvvət də deyilir.
Reaktiv güc
Endüktiv güc
İndi tək fazalı elektrik şəbəkənin tamamilə endüktiv olduğunu düşünün, bu da deməkdir ki, cürəm akımı nətiqə-dan φ = + 90o bucaqla geridə qalır. φ = + 90o qoyun.
Yuxarıdakı ifadədə, gücü alternativ istiqamətlərə axının olduğu aşkar edilir. 0o ilə 90o arasında mənfi yarım dövr olacaq, 90o ilə 180o arasında müsbət yarım dövr olacaq, 180o ilə 270o arasında yenidən mənfi yarım dövr olacaq və 270o ilə 360o arasında yenidən müsbət yarım dövr olacaq. Bu səbəbdən bu güc, təminatın dövri iki dəfə olan bir dövr ilə alternativdir. Güç alternativ istiqamətlərə axınıda, bir yarım dövrənən mənbəyə yüke, növbəti yarım dövrənən yükündən mənbəyə akmaqdadır, bu yüzden bu gücün orta qiyməti sıfırdır. Bu səbəbdən bu güç heç bir faydalı iş yerinə yetirmir. Bu gücü reaktiv gücü adlandırırlar. Yuxarıdakı reaktiv gücü ifadəsi tamamilə endüktiv şəbəkəyə aid olduğu üçün, bu gücü endüktiv gücü kimi də adlandırırlar.
Bu şərtlərdə, əgər şəbəkə tamamilə endüktivdirsə, müsbət yarım dövr sırasında enerji magnit sahə enerjisi kimi saxlanılacaq və mənfi yarım dövr sırasında veriləcək və bu enerjinin dəyişmə sürəti, induktorun reaktiv gücü və ya sadəcə endüktiv gücü kimi ifadə edilir və bu gücün müsbət və mənfi yarım dövrü bərabər olacaq və ümumi dəyəri sıfırdır.
Kondensator Gücü
İndi bir fazlı güc dövrünü tamamilə kondensator kimi nəzərə alaq, yəni cərəyan qüvvəti-nə 90° öncələşir, buna görə də φ = – 90°.
Buna görə, kondensator gücü ifadəsində də, gücü alternativ istiqamətlərdə axının olduğu aşkarlanır. 0°-dən 90°-ə qədər pozitiv yarı dövr olacaq, 90°-dən 180°-ə qədər mənfi yarı dövr, 180°-dən 270°-ə qədər yenidən pozitiv yarı dövr və 270°-dən 360°-ə qədər yenidən mənfi yarı dövr olacaq. Bu səbəbdən, bu da təmin edilən gücün iki dəfəsi olan tezliklə alternativ doğasıdadır. Buna görə, induktiv güc kimi, kondensator gücü heç bir faydalı işi görmür. Bu da reaktiv gücdür.
Gücün Aktiv və Reaktiv Komponentləri
Güç tənliyi aşağıdakı kimi yenidən yazılabilir
Bu ifadə iki səsli hərfi var; birincisi Vm. Im.cosφ(1 – cos2ωt) budur ki, (1 – cos2ωt) dəyəri sıfırdan böyük və ya bərabər olur, lakin mənfi ola bilmir.
Bu hissə qeyri-səciyyəvi gücdən ibarətdir, bu da real və ya hakiki güc kimi tanınır. Bu gücün orta dəyəri sıfırdan fərqli olacaq, yəni bu güç fiziki olaraq müsbət işlər və beləliklə ona real və ya hakiki güç deyilir. Bu hissə qeyri-səciyyəvi gücü ifadə edir, bu da real və ya hakiki kimi tanınır.
İkinci hissə isə Vm. Im.sinφsin2ωt budur ki, bu mənfi və müsbət dövrlərə malikdir. Buna görə, bu komponentin orta dəyəri sıfırdır. Bu komponent qeyri-səciyyəvi komponent kimi tanınıb, çünki hər hansı faydalı iş etmədən xətt üzərində gidi-gəlidir.
Həm aktiv və qeyri-səciyyəvi gücü watts ölçülür, amma qeyri-səciyyəvi komponentin aktiv olmayan gücü olduğunu vurğulamaq üçün volt-amper reaktif və ya qısaca VAR ilə ölçülür.
Tək fazalı güc bütün voltajların birgə dəyişdiyi paylanım sistemini nəzərdə tutur. Bu, sadəcə bir mağnit sahəsində hərəkət edən bir spirlin və ya sabit spirlin ətrafında hərəkət edən bir sahənin çevirilərəsi ilə yaradıla bilər. Alternativ voltaj və alternativ cür riyazi olaraq tək fazalı voltaj və cür adlandırılır. Fərqli tipli şəbəkələr sinusoidal girişin tətbiqinə fərqli cavab verirlər. Biz elektrik mukavemeti, kapasitans, indüktor və bunların kombinasiyasını ehtiva edən bütün tipli şəbəkələri bir-bir nəzərə alacağıq və tək fazalı güc tənliyini qurmayı cəhd edəcəyik.
Tək Fazalı Güc Tənliyi (Sadəcə Mukavemetli Şəbəkə Üçün)
Tutaq ki, tək fazalı gücü hesablayaq sadə rezistiv şəbəkə üçün. Sadə ohmlu rezistansdan ibarət şəbəkə, nəzarət voltajı V olan bir nəzarət voltajının üzərindədir, bu şəkilə göstərilmişdir.
Burada, V(t) = anlık voltaj.
Vm = voltajın maksimum dəyəri.
ω = radiandakı saniyələ sürət.
Ohm qanununa görə,
Yuxarıdakı tənlikdə V(t)-nin dəyərini yerinə yetirəndə alırıq,
Tənliklərdən (1.1) və (1.5)-dən görünür ki, V(t) və IR faza-da eynidirlər. Buna görə, sadə ohmlu rezistansda, voltajlar və elektrik akımı arasındakı faz diferensiyası yoxdur, yəni onlar faza-da eynidirlər, buna (b) şəkili göstərir.
Anlık güc,
Tənlikdən (1.8) görünür ki, güc iki hissədən ibarətdir, biri sabit hissədir, yəni
və digəri də dalğalanan hissədir, yəni
Bu dəyər tam dövr üçün sıfırdır. Buna görə, sadə ohmlu rezistor aracılığıyla keçən güc və (c) şəkildə göstərilmişdir.
Tək fazalı quvvat tənliyi indüktiv lüzumlu şəbəkə üçün
İndüktor pasif bir komponentdir. Alternativ cürəm (AC) indüktorda keçdiyi zaman, onun içindən cürəmin axınına qarşı çıxış edir və bu da geri elektromotiv kuvvet yaratır. Beləliklə, tətbiq olunan gerilim, indüktorun üzərində düşmək yerinə, yaradılan geri elektromotiv kuvvəti müstəvisi etməlidir. Sinusoidal gerilim mənbəsi Vrms ilə bağlı olan sadə indüktorlu şəbəkə aşağıdakı şəkildə göstərilir.
Məlumdur ki, indüktorun üzərindəki gerilim aşağıdakı kimi verilir,
Yuxarıdakı tək fazalı quvvat tənliyindən aydınlaşdırılır ki, AC indüktorda keçdiyi zaman I, V-nin π/2 ilə arxada qalır və ya başqa sözlə deyək, V, I-dən π/2 ilə öndədir, buna görə də I və V faza çaprazında yerləşir, bunu figür (e) göstərir.
Ani quvvat aşağıdakı kimi verilir,
Burada, tək fazalı quvvat düsturu yalnız dalgalanan həddə malikdir və tam dövr üçün quvvatın dəyəri sıfırdır.
Tək fazalı quvvat tənliyi kapasitiv lüzumlu şəbəkə üçün
AC elektrik sərgisi kondansatora keçdiyi zaman, birinci olaraq maksimum dəyərinə qaralır və sonra boşalır. Kondansatorun üstündəki gerilim aşağıdakı kimi verilir,kondansator,
Bundan əlavə, yuxarıdakı tək fazalı gücü hesablama I(t) və V(t) göstərir ki, kondansatorun hərəkəti gerilimə nisbətən π/2 bucağı ilə öndən gəlir.
Kondansator aracılığıyla keçən gücü təqdim edən yalnız dalgalanan hissədir və tam dövr üçün gücün dəyəri sıfırdır.
Tək Fazalı Güc Tənliyi RL Səciyyəsi Üçün
Aşağıda (g) şəkildə göstərildiyi kimi, sadə ohmik rezistor və induktor bir tənzimləyici V-nin üzərində ardıcıl bağlanır. O zaman R-nin üzərindəki düşməsi VR = IR olacaq və L-nin üzərindəki düşməsi VL = IXL olacaq.
Bu gerilim düşmələri (i) şəkildə göstərildiyi kimi gerilim üçbucağında ifadə olunur. Vektor OA, R-nin üzərindəki düşməni IR, vektor AD, L-nin üzərindəki düşməni IXL və vektor OD, VR və VL-nin nəticəsini təsvir edir.
RL şəbəkəsinin impedansıdır.
vektor diaqramından bəhrədik ki, V, I-dən öndədir və faz açısı φ aşağıdakı kimi verilir,
Buna görə də, güc iki hissədən ibarətdir, biri sabit hissə 0.5 VmImcosφ, digəri isə dalgalanan hissə 0.5 VmImcos(ωt – φ) ki, bu hissə bütün çevirdə sıfırdır.
Buna görə də, yalnız sabit hissə faktiki gücü təmin edir.
Buna görə də, p = VI cos Φ = (rms qəti × rms cərəyan × cosφ) vat
Burada cosφ güc faktoru adlanır və aşağıdakı kimi verilir,
I, V ilə paralel olan Icosφ və V-yə perpendikulyar olan Isinφ iki düzbucaqlı komponentlərə ayrılır. Yalnız Icosφ həqiqi gücə tövsiyye edir. Buna görə də, yalnız VIcosφ wattlı komponent və ya aktiv komponent, VIsinφ isə wattsız komponent və ya reaktiv komponent adlanır.
RC şəbəkəsi üçün birtərəfli gücü hesablama tənliyi
Məlum ki, elektrik akımı saf kapasitansda voltajdan öndür və saf om aqırında onlar fazada birlikdədir. Bu səbəbdən, RC şəbəkəsində nəticəvi akım φ bucağı ilə voltajdan öndür. Əgər V = Vmsinωt və I Imsin(ωt + φ) olacaq.
Güç, R-L şəbəkəsi kimi olduğu kimi hesablanır. R-L şəbəkəsi ilə fərqli olaraq, R-C şəbəkəsində elektrik enerjisi faktoru öndürdür.
Üç fazlı gücün tərifini veririk
Bilinir ki, üç fazlı güc yaratmaq, birtərəfli gücü yaratmaqdan ekonomik olardı. Üç fazlı elektrik gücü sistemin də, üç voltaj və akım forması hər bir dövrün zamanında 120o fərqlidir. Buna görə, hər bir voltaj forması digər voltaj formalarından 120o fərqlilik göstərir və hər bir akım forması da digər akım formalarından 120o fərqlilik göstərir. Üç fazlı gücün tərifinə görə, elektrik sistemin də, üç müstəqil birtərəfli gücü üç ayrı güc şəbəkəsi vasitəsilə yerinə yetirilir. Bu üç gücün voltajları ideal olaraq zaman fazında 120o fərqlilik göstərir. Eyni şəkildə, bu üç gücün akımları da ideal olaraq 120o fərqlilik göstərir. İdeal üç fazlı güc sistemi, balanslı sistem deməkdir.
Üç fazlı sistem üç faza aid voltajlardan en az biri digərlərinə bərabər deyil və ya bu fazalar arasındakı faz açısı tamamilə 120o deyil.
Üç fazlı sistemin üstünlükləri
Bu enerjinin tək fazlı enerjidən daha çox seçildiyi bir çox səbəb var.
Tək fazlı enerji tənliyi
Bu zamanla bağlı funksiyadır. Ancaq üç fazlı enerji tənliyi
Bu zamanla bağlı olmayan sabit funksiyadır. Bu səbəbdən tək fazlı enerji titriyir. Bu, nisbətən kiçik reytinqli motorlara təsir edmir, amma böyük reytinqli motorlarda, çox vurğunu yaradır. Beləliklə, üç fazlı enerji yüksək gerilimli enerji yükü üçün daha müstəsilidir.Üç fazlı maşının reytinqi eyni ölçülü tək fazlı maşından 1.5 dəfə böyükdür.
Tək fazlı induksiya motoru başlanğıc momenti yoxdur, beləliklə, başlanğıc üçün bəzi köməkçi vasitələr təmin etməliyik, lakin üç fazlı induksiya motoru özünü başlayandır - heç bir köməkçi vasitəye ehtiyacı yoxdur.
Güclü faktor və effektivlik hər ikisi üç fazlı sistemdə daha yuxarıdır.
Üç fazlı enerji tənliyi
Təyin olunmaq üçün, üç fazlı gücün tənliyi ifadəsi, yəni üç fazlı gücün hesablanması üçün, ilk növbədə üç fazlı sistem dengəlid olanda ideal vəziyyəti nəzərə almalıyıq. Bu, hər faza daşısında voltaj və elektrik akımı onların bitişik fazasından 120o ilə fərqlənir, eyni zamanda hər bir akım dalğası amplitudunda eynidir və buna bənzər şəkildə hər bir voltaj dalğası amplitudunda eynidir. İndi, üç fazlı gücü sisteminin hər fasasında voltaj və elektrik akımı arasındakı bucaq fərqi φ-dır.
O zaman, qırmızı fazasının voltazı və elektrik akımı
ayrı-ayrı.
sarı fazasının voltazı və elektrik akımı -
ayrı-ayrı.
Və mavi fazasının voltazı və elektrik akımı -
ayrı-ayrı.
Buna görə, qırmızı fazadaki anlık gücün ifadesi –
Eyni şəkildə sarı fazadaki anlık gücün ifadesi –
Eyni şəkildə mavi fazadaki anlık gücün ifadesi –
Sistemin cəmi üç fazlı gücü, hər fazadaki müxtəlif gücün cəmidir-
Gücün bu ifadəsi, cəmi anlık gücün sabit olduğunu və hər fazada gerçek gücün üç dəfəsindən ibarət olduğunu göstərir. Tək fazalı gücün ifadəsində reaktiv və aktiv güc komponentləri var idi, amma üç fazalı gücün ifadəsində anlık güç sabitdir. Aslında, üç fazalı sistəmdə, hər bir fazadaki reaktiv güclər sıfır deyil, lakin hər hansı bir andaki cəmləri sıfırdır.
Reaktiv gücü bir elektrik devresi içinde birim zamanda akan manyetik enerjinin formasıdır. Birimi VAR (Volt Amper Reaktiv) dır. Bu güç, AC devresinde asla kullanılamaz. Ancak, bir elektriksel DC devresi'nde, şarjlı bir kondansatör veya endüktör bir dirençle bağlantılı olduğunda, elemanın içinde depolanan enerji ısıya dönüştürülebilir. Güç sistemimiz AC sistemi üzerinde çalışır ve günlük hayatta kullandığımız çoğu yük indüktif veya kapasitif olduğu için, reaktif güç elektrik açısından çok önemli bir kavramdır.
Mənbə: Electrical4u.
İlişki: Orijinalə sayq etmək, yaxşı məqalələr paylaşım qaydalarına uyğun olmalıdır, əgər hüquqları pozulmuşsa silinməsi üçün əlaqə qarşılanmalıdır.
