Elektra Enerpio Unu- kaj Tri-faza Aktiva Reaktiva Aparenta

Kompleksa potenco

Ĝi estas tre koncepta kaj esenca por kompreno. Por starigi la esprimon de kompleksa potenco, ni devas unue konsideri unufazan reton, kiu estas voldo kaj stromo kiuj povas esti prezentitaj en kompleksa formo kiel V.ejα kaj I.ejβ. Kie α kaj β estas anguloj kiujn voldvektoro kaj stromvektoro subtenas rilate al iu referencakso respektive. La aktiva potenco kaj reaktiva potenco povas esti kalkulitaj per trovo de produto de voldo al konjugito de stromo. Tio signifas,

Ĉi tiu (α − β) estas nenio alia ol la angulo inter voltado kaj kuranta, do tio estas fazdiferenco inter voltado kaj kuranto, kiu kutime estas signifita per φ.
Tial, la supre menciita ekvacio povas esti reskribita kiel,

Kie, P = VIcosφ kaj Q = VIsinφ.
Tiu kvanto S estas nomata kiel kompleksa potenco.
La grandeco de kompleksa potenco, do |S| = (P2 + Q2)½ estas konata kiel la aparenta potenco kaj ĝia unuo estas voltampero. Tiu kvanto estas produto de absoluta valoro de voltado kaj kuranto. Denove, la absoluta valoro de kuranto estas direktre rilatita al la varmega efekto laŭ la Joul-a leĝo pri varmego. Tial, la valorado de elektra maŝino kutime estas determinita per sia kapablo transporti apertan potencon ene de permesata temperaturlimvaloro.
Estas notinde, ke en la ekvacio de kompleksa potenco, la termo Q [ = VIsinφ ] estas pozitiva kiam φ [= (α − β)] estas pozitiva, tio estas, kuranto malfruas la voltadon, kio signifas, ke la ŝargo estas induktiva laŭ naturo. Denove, Q estas negativa kiam φ estas negativa, tio estas, kuranto pluaŭtas la voltadon, kio signifas, ke la ŝargo estas kapacitiva.

Unufaza Potenco

Unufaza elektra transmisi sistemo praktike ne ekzistas, sed tamen ni devas scii la bazan koncepton de unufaza potenco antaŭ ol iri al moderna trifuza potenco sistemo. Antaŭ ol detale paroli pri unufaza potenco, provu kompreni malsamajn parametrojn de elektra potenco sistemo. Tri bazaj parametroj de elektra potenco sistemo estas elektra rezisto, induktanco kaj kapacitanco.

Rezisto

La rezisto estas inherenta eco de iu materialo, pro kiu ĝi resistas la fluon de kurento per obstakligado de la moviĝo de elektronoj tra ĝi pro kolizio kun stacidaj atomoj. La varmo generita pro tiu procezo dissendiĝas kaj konatas kiel ohma potenca perdilo. Kiam kurento fluas tra rezistoro, ne estos faza diferenco inter la volto kaj la kurento, kio signifas ke kurento kaj volto estas en sama fazo; la fazangulo inter ili estas nul. Se I kurento fluas tra elektra rezisto R dum t sekundoj, tiam la totala energio konsumata de la rezistoro estas I2.R.t. Tiu energio konatas kiel aktiva energio kaj la responda potenco konatas kiel aktiva potenco.

Induktanco

Induktiveco estas la eco pro kiu indukto akumulas energion en magnetaj kampoj dum la pozitiva duona ciklo kaj donas ĝin for dum la negativa duona ciklo de unufaza elektra provizo. Se fluas elektra koranto 'I' tra spiralo kun induktiveco L Henry, la energio akumulata en la spiralo en formo de magnetaj kampoj estas donita per

La potenco asociita kun induktiveco estas reakta potenco.

Kapaciteco

Kapaciteco estas la eco pro kiu kapacitoro akumulas energion en statika elektra kampo dum la pozitiva duona ciklo kaj donas ĝin for dum la negativa duona ciklo de provizo. La energio akumulata inter du paralelaj metalaj platoj kun elektra potenciala diferenco V kaj kapaciteco C, estas esprimita kiel

Tiu energio estas akumulata en formo de statika elektra kampo. La potenco asociita kun kapacitoro estas ankaŭ reakta potenco.

Aktiva Potenco kaj Reakta Potenco

Konsideru ĉiun unu fazan elektran cirkvito en kiu la elektra fluo malantaŭas post la voltaĝo per angulo φ.
Estu la momenta elektra potenciala diferenco v = Vm.sinωt
Tiam la momenta elektra fluo povas esti esprimita kiel i = Im. sin(ωt – φ).
Kie, Vm kaj Im estas la maksimumaj valoroj de sinusoforme ŝanĝanta elektra potenciala diferenco kaj elektra fluo respektive.
La momenta potenco de la cirkvito estas donita per

Aktiva Potenco

Resista Potenco

Unue konsideru la kondiĉon kie la unufaza elektra cirkvito estas tute rezista laŭ naturo, tio signifas ke la fazangulo inter voltaĝo kaj elektra fluo, φ = 0, kaj do,


El la supre indikita ekvacio estas klare, ke nepre la valoro de cos2ωt ne povas esti pli granda ol 1; do la valoro de p ne povas esti negativa. La valoro de p estas ĉiam pozitiva senrilate al la momenta direkto de la voltaĝo v kaj elektra fluo i, tio signifas ke la energio fluas en sia konvena direkto, t.e. de fonto al ŝarĝo, kaj p estas la rapido de energiekzeprovo de la ŝarĝo, kaj ĉi tio nomiĝas aktiva potenco. Ĉar ĉi tiu potenco estas konsumata pro la rezista efekto de elektra cirkvito, tial foje ĝi ankaŭ estas nomata Resista Potenco.

Reaktiva Potenco

Induktiva Potenco

Nun konsideru situacion, kiam la unufaza potenciraŭto estas tute induktiva, tio signifas, ke la elektra ŝargo malfruas post la voltage je angulo φ = + 90o. Enmetante φ = + 90o


En la supre montrita esprimo troviĝas, ke la potenco fluas en alternaj direktoj. De 0o ĝis 90o ĝi havos negativan duonciklon, de 90o ĝis 180o ĝi havos pozitivan duonciklon, de 180o ĝis 270o ĝi denove havos negativan duonciklon, kaj de 270o ĝis 360o ĝi denove havos pozitivan duonciklon. Tial ĉi tiu potenco estas alternanta per frekvenco, duoble de la subfurnada frekvenco. Ĉar la potenco fluas en alternaj direktoj, t.e. de la fonto al la ŝarĝo en unu duonciklo kaj de la ŝarĝo al la fonto en la sekva duonciklo, la meznombra valoro de ĉi tiu potenco estas nul. Tial ĉi tiu potenco ne faras utilan laboron. Ĉi tiu potenco estas konata kiel reaktiva potenco. Ĉar la supre priskribita esprimo pri reaktiva potenco rilatas al tute induktiva cirkvito, ĉi tiu potenco ankaŭ estas nomata induktiva potenco.

Tio povas esti konkludita, ke se la cirkvito estas pure induktiva, energio estos deponebla kiel magnetaj kampenergio dum pozitiva duonciklo kaj donota dum negativa duonciklo, kaj la rapido, per kiu ĉi tiu energio ŝanĝiĝas, esprimiĝas kiel reaktiva potenco de induktoro aŭ simple induktiva potenco, kaj ĉi tiu potenco havos egalajn pozitivajn kaj negativajn ciklojn, kaj la neta valoro estos nul.

Kondutiva Povo

Nun konsideru la unufazan povan cirkvon tute kondutivan, do la koranto antaŭiras la vicon je 90o, do φ = – 90o.


Do en la esprimo de kondutiva povo, troviĝas ke la povo fluas en alternaj direktoj. De 0o ĝis 90o ĝi havos pozitivan duonciklon, de 90o ĝis 180o ĝi havos negativan duonciklon, de 180o ĝis 270o ĝi denove havos pozitivan duonciklon kaj de 270o ĝis 360o ĝi denove havos negativan duonciklon. Do ĉi tiu povo estas ankaŭ alternativa laŭ frekvenco, duobla de la subfurnada frekvenco. Tial, kiel induktiva povo, la kondutiva povo ne faras iun utilan laboron. Ĉi tiu povo estas ankaŭ reaktiva povo.

Aktiva Komponanto kaj Reaktiva Komponanto de Povo

La ekvacio de potenco povas esti reskribita kiel

Ĉi-supra esprimo havas du konsonantojn; la unua estas Vm. Im.cosφ(1 – cos2ωt) kiu neniam iĝas negativa ĉar la valoro de (1 – cos2ωt) ĉiam estas pli granda aŭ egala al nul sed ne povas havi negativan valoron.

Ĉi tiu parto de la ekvacio pri unufaza potenco reprezentas la esprimon de reaktiva potenco, kiun oni ankaŭ konas kiel vera potenco aŭ efektiva potenco. La meznombro de ĉi tiu potenco evidente havos iun nenulan valoron, signifante, ke la potenco fizike faras utilan laboron, kaj pro tio ĝi ankaŭ estas nomata vera potenco aŭ foje referita kiel efektiva potenco. Ĉi tiu parto de la ekvacio pri potenco reprezentas la reaktivan potencon, kiun oni ankaŭ konas kiel veran potencon aŭ efektivan potencon.
La dua termino estas Vm. Im.sinφsin2ωt kiu havos pozitivajn kaj negativajn ciklojn. Do, la meznombro de ĉi tiu komponento estas nulo. Ĉi tiu komponento estas konata kiel reaktiva komponento ĉar ĝi moviĝas for kaj revenas sur la linio sen fari iun utilan laboron.
Ambaŭ vera potenco kaj reaktiva potenco havas la samajn dimensiojn de vatotoj, sed por emfazi la fakton, ke la reaktiva komponento reprezentas ne-aktivan potencon, ĝi estas mezurata en voltamperoj reaktivaj aŭ mallonge VAR.
Unufaza potenco rilatas al la distribua sistemo, en kiu ĉiuj voltadoj variiĝas unuopere. Ĝi povas esti generata simple per rotado de movanta spiralo en magnetkampo aŭ per movado de kampo ĉirkaŭ staciona spiralo. La alternantaj voltado kaj alternanta koranto tiel produktitaj, do, estas referitaj kiel unufaza voltado kaj koranto. Diferentaj tipoj de cirkvoj montras malsaman respondon al la aplikado de sinusforma enigo. Ni konsideros ĉiujn tipojn de cirkvoj unu post la alia, kiuj inkluzivas nur elektran rezistancon, nur kapacitancon, nur induktancon, kaj kombinaĵon de ĉi tiuj tri kaj provos etabli ekvacion de unufaza potenco.

Ekvacio de unufaza potenco por pura rezista cirkvo

Ni analizu kalkulon de unufaza potenco por pura rezista cirkvito. Cirkvito konsistanta el pura ohma rezisto estas trans voltfonto de voltado V, montriĝas sube en la figuro.

Kie, V(t) = momenta voltado.
Vm = maksimuma valoro de voltado.
ω = angula rapido en radianoj/sekundoj.

Laŭ la leĝo de Ohm,

Substituante la valoron de V(t) en la supre menciita ekvacio ni ricevas,

El ekvacioj (1.1) kaj (1.5) estas klare ke V(t) kaj IR estas en fazo. Do, en la okazo de pura ohma rezisto, ne ekzistas fazdiferenco inter voltadoj kaj elektra fluo, t.e. ili estas en fazo kiel montrite en figuro (b).

Momenta potenco,

El la ekvacio pri unufaza potenco (1.8) estas klare ke la potenco konsistas el du termoj, unu konstanta parto t.e.

kaj alia fluktuanta parto t.e.

Kies valoro estas nul dum la tuta ciklo. Do, la potenco tra pura ohma rezistoro doniĝas kiel kaj montriĝas en figuro (c).

Unufaza Ekvacio de Potenco por Pura Induktiva Cirkvito

Indukto estas pasiva komponanto. Kiam AC flui tra indukto, ĝi kontraŭstaras la fluon de kurento tra ĝi per generado de inversa emf. Do, aplika voltaĝo anstataŭ kaŭzi falon trans ĝi bezonas ekvilibri la inversan emf produtitan. Cirkvito konsistanta el pura indukto trans sinusoida voltaĝfonto Vrms estas montrita en la figuro sube.

Ni scias, ke la voltaĝo trans indukto estas donita kiel,

Do, el la supre menciita unufaza potenco ekvacio estas klare, ke I malfruas V je π/2 aŭ alivorte V antaŭiras I je π/2, kiam AC flui tra indukto, t.e. I kaj V estas malafazaj kiel montrite en fig (e).

Momenta potenco estas donita per,

Ĉi tie, unufaza potenco formulo konsistas nur el fluktuanta termo kaj la valoro de la potenco por plena ciklo estas nul.

Unufaza Potenco Ekvacio por Pura Kapacitiva Cirkvito

Kiam ak alternas trairas kapacitoron, ĝi unue ŝargas sin al sia maksimuma valoro kaj poste malŝargas. La tensio trans la kapacitoro estas donita kiel,


Do, el la supre montritaj unu-faza potenco kalkulo de I(t) kaj V(t) estas klare, ke en la okazo de kapacitoro la kuranta antaŭiras la tension per angulo de π/2.


La potenco tra la kapacitoro konsistas nur el fluktuanta termo, kaj la valoro de la potenco por tuta ciklo estas nul.

Unu-faza potenca ekvacio por RL-cirkvito

Pura ohma rezistoro kaj induktoro estas konekitaj en serio sube kiel montrite en figuro (g) tra voltage source V. Tiam la falado trans R estos VR = IR kaj trans L estos VL = IXL.


Ĉi tiuj voltage drops estas montritaj en formo de triangulo de tensio kiel montrite en figuro (i). Vektoro OA reprezentas faladon trans R = IR, vektoro AD reprezentas faladon trans L = IXL kaj vektoro OD reprezentas la rezultan de VR kaj VL.

estas la impedanco de RL circuit.
El vector diagram klare estas ke V antaŭiras I kaj fazangulo φ estas donita per,

Do la potenco konsistas el du termoj, unu konstanta termo 0.5 VmImcosφ kaj alia fluktuanta termo 0.5 VmImcos(ωt – φ) kiun valoro estas nul por la tuta ciklo.
Do nur la konstanta parto kontribuas al la efektiva potenca konsumado.
Do la potenco, p = VI cos Φ = ( rms voltage × rms current × cosφ) watts
Kie cosφ estas nomata kiel potenca faktoro kaj donita per,

I povas esti solvita en du ortangulaj komponentoj Icosφ laŭ V kaj Isinφ perpendikulara al V. Nur Icosφ kontribuas al la reala potenco. Do, nur VIcosφ estas nomata kiel wattfull komponento aŭ aktiva komponento kaj VIsinφ estas nomata kiel wattless komponento aŭ reaktiva komponento.

Unufaza Ekvacio de Potenco por RC-Cirkvito

Ni scias ke elektra fluo en pura kapacitanco antaŭiras la voltancon kaj en pura ohma rezisteco ĝi estas en fazo. Do, la neto-fluo antaŭiras la voltancon per angulo φ en RC-cirkvito. Se V = Vmsinωt kaj I estos Imsin(ωt + φ).

La potenco estas la sama kiel en la okazo de R-L cirkvito. Kontraŭe al R-L cirkvito, la elektra faktoro de potenco estas antaŭiranta en R-C cirkvito.

Tria-Faza Potenco Definio

Oni trovis ke la generado de tria-faza potenco estas pli ekonomia ol la generado de unufaza potenco. En tria-faza elektra potenco sistemo, la tri voltaj kaj fluoformoj estas 120o forŝovitaj en tempo en ĉiu ciklo de potenco. Tio signifas; ĉiu volta formo havas fazdiferencon de 120o al alia volta formo kaj ĉiu fluoformaĵo havas fazdiferencon de 120o al alia fluoformaĵo. La definio de tria-faza potenco statas ke en elektra sistemo, tri individuaj unufazaj potencoj estas faritaj per tri apartaj potenc-cirkvitoj. La voltaj valoroj de tiuj tri potencoj ideale estas 120o forŝovitaj unu de la alia en tempofazo. Simile, la fluoj de tiuj tri potencoj ankaŭ ideale estas 120o forŝovitaj unu de la alia. Ideala tria-faza potenco sistemo implicus ekvilibran sistemon.

Tri-faza sistemo estas neekvilibra, kiam almenaŭ unu el la tri fazvoltajxo ne egalas al la aliaj aŭ la fazangulo inter ĉi tiuj fazo ne estas ekzakte 120o.

Avantaĝoj de Tri-Faza Sistemo

Ekzistas multaj kaŭzoj, pro kiuj ĉi tiu potenco estas pli preferinda ol unufaza potenco.

1. La ekvacio por unufaza potenco estas
   
   Kiu estas funkcio dependa de tempo. Tamen, la ekvacio por tri-faza potenco estas
   
   Kiu estas konstanta funkcio sendependa de tempo. Do, la unufaza potenco estas pulsoformiga. Ĉi tio ĝenerale ne efektas malgrandrajtan motoron, sed en pli grandrajta motoro, ĝi produktas ege vibradon. Do, tri-faza potenco estas pli preferinda por alta tensa potenca ŝarĝo.

2. La valoro de tri-faza maŝino estas 1,5 foje pli alta ol tiu de sama grando unufaza maŝino.

3. Unufaza induktiva motoro ne havas startan momenton, do ni devas provizi iun helpilmon por startado, sed tri-faza induktiva motoro estas memstartanta - ne bezonas ajnan helpilon.

4. La potenco faktoro kaj efikeco, ambaŭ estas pli grandaj en la okazo de tri-faza sistemo.

Tri-Faza Potenco Ekvacio

Por determini, la esprimo de trifaza potenco ekvacio t.e. por trifaza potenco kalkulado ni unue devas konsideri idealan situacion kie la trifaza sistemo estas balancita. Tio signifas ke la voltago kaj korantoj en ĉiu fazo diferencas de sia apuda fazo per 120o kiel ankaŭ la amplitudo de ĉiu koranta ondo estas sama kaj simile la amplitudo de ĉiu voltaja ondo estas sama. Nun, la angula diferenco inter voltago kaj koranto en ĉiu fazo de trifaza potenco sistemo estas φ.

Do la voltago kaj koranto de ruĝa fazo estos
respektive.
La voltago kaj koranto de flava fazo estos-
respektive.
Kaj la voltago kaj koranto de blua fazo estos-
respektive.
Tial, la esprimo de momenta potenco en ruĝa fazo estas –

Simile la esprimo de momenta potenco en flava fazo estas –

Simile la esprimo de momenta potenco en blua fazo estas –

La totala trifaza potenco de la sistemo estas sumo de la individua potenco en ĉiu fazo-

La supre montrita esprimo de potenco montras ke la totala momentoa potenco estas konstanta kaj egalas trioble la vera potenco por fazo. En la okazo de unufaza potenco esprimo ni trovis ke estas reaktiva potenco kaj aktiva potenco komponentoj, sed en la okazo de trifaza potenco esprimo, la momentoa potenco estas konstanta. Fakte en trifaza sistemo, la reaktiva potenco en ĉiu individua fazo ne estas nul, sed sumo de ili je iu momento estas nul.

Reaktiva potenco estas formo de magnetek energio, fluanta per unuote da tempo en elektra cirkvito. Ĝia unuo estas VAR (Volt Amper Reaktiva). Tiu potenco ne povas esti uzata en AC cirkvito. Tamen, en elektra DC cirkvito ĝi povas esti konvertita al varmo, kiel kiam ŝarĝita kondensatoro aŭ induktoro estas konektita tra rezistoro, la energio stokita en la elementoj estas konvertita al varmo. Nia potencsistema funkcias sur AC sistemo kaj plej multaj el la ŝarĝoj uzitaj en nia ĉiutaga vivo estas induktivaj aŭ kapacitivaj, do reaktiva potenco estas tre grava koncepto el elektra perspektivo.

Fonto: Electrical4u.

Deklaro: Respektu la originalon, bonajn artikolojn valoras kunhavigi, se estas ĉefdirektaĵo bonvolu kontaktu por forigo.