Електрична Моч Сингуларна и Трофазна Активна Реактивна Апаратна
Комплексна мощност
Тоа е веќе концептуално и суштинско за разбирање. За да го изразиме комплексната мощност, прво треба да го земеме во предвид еднофазниот мрежен систем кој напонот и стромот можат да се претстават во комплексна форма како V.ejα и I.ejβ. Каде што α и β се агли на напонскиот и стромскиот вектор соодветно според некоја референтна оска. Активната и реактивната мощност можат да се пресметаат со пронаоѓање на производот од напонот до конјугираната вредност на стромот. Тоа значи,
Ова (α − β) е ништо друго како агол помеѓу напонот и струјата, затоа тоа е фазна разлика помеѓу напон и струја што обично се означува со φ.
Затоа, горенаведената равенка може да се преработи како,
Каде, P = VIcosφ и Q = VIsinφ.
Оваа количина S се нарекува комплексна моќ.
Апсолутната вредност на комплексната моќ, т.е. |S| = (P2 + Q2)½ се нарекува видлива моќ и нејзината единица е волт-ампер. Оваа количина е производ на апсолутната вредност на напонот и струја. Пак, апсолутната вредност на струјата е директно поврзана со ефектот на загревање според Јулов закон за загревање. Затоа, класификацијата на електрична машинка обично се одредува по неговата способност да носи видлива моќ во дозволените температурни граници.
Забележано е дека во равенката за комплексна моќ, терминот Q [ = VIsinφ ] е позитивен кога φ [= (α − β)] е позитивен, тоест, струјата ја следи напон, што значи дека оптеретувањето е индуктивно по природа. Пак, Q е негативен кога φ е негативен; тоест, струјата го води напонот, што значи дека оптеретувањето е капацитивно.
Еднофазна моќ
Еднофазен електричен систем за пренос на практика не постои, но сепак треба да знаем основната концепција за еднофазна моќ пред да минеме на современиот трифазен систем за моќ. Пред да влеземе во детали за еднофазната моќ, да се обидеме да разбереме различните параметри на електричен систем за моќ. Три основни параметри на електричниот систем за моќ се електрична резистивност, индуктивност и капацитет.
Резистивност
Резистивноста е инхерентна својство на било кој материјал, поради што го противодействува токот на ток со преклопување на движењето на електроните низ него поради колизии со стационарни атоми. Топлината генерирана од овој процес се дисипира и позната е како омичка загуба на моќ. Додека токот протече низ резистор, нема ќе има фазна разлика помеѓу напонот и токот, што значи дека токот и напонот се во иста фаза; фазниот агол помеѓу нив е нула. Ако токот I протече низ електрична резистивност R за t секунди, тогаш целосната енергија потрошена од резисторот е I2.R.t. Оваа енергија е позната како активна енергија и соодветната моќ е позната како активна моќ.
Индуктивност
Индуктивноста е својството поради која индуктор чува енергија во магнетно поле за време на позитивниот дел од циклусот и ја дава оваа енергија за време на негативниот дел од циклусот на еднофазна електрична снабдување. Ако ток ‘I’ протече низ бобина со индуктивност L Хенри, енергијата која се чува во бобината во формата на магнетно поле е дадена од
Моќта поврзана со индуктивноста е реактивна моќ.
Капацитивност
Капацитивноста е својството поради која капацитор чува енергија во статичко електрично поле за време на позитивниот дел од циклусот и ја дава за време на негативниот дел од циклусот на снабдување. Енергијата чуvena помеѓу две паралелни метални плочи со електрична потенцијална разлика V и капацитивност C, е изразена како
Оваа енергија е чуvena во формата на статичко електрично поле. Моќта поврзана со капациторот исто така е реактивна моќ.
Активна моќ и реактивна моќ
Да го разгледаме еден једнофазен електричен систем во кој električниот ток се забавува за агол φ од напонот.
Нека моменталната електрична потенцијална разлика v = Vm.sinωt
Тогаш моменталниот ток може да се изрази како i = Im. sin(ωt – φ).
Каде, Vm и Im се максималните вредности на синусно варирачки електрична потенцијална разлика и ток соодветно.
Моменталната моќ на системот е дадена со
Активна моќ
Резистивна моќ
Да ја земеме првата условност каде што једнофазниот електричен систем е потполно резистивен по својството, тоа значи дека аголот помеѓу напонот и токот, φ = 0, и затоа,
Од горната равенка е јасно дека, независно од вредноста на ωt, вредноста на cos2ωt не може да биде поголема од 1; затоа вредноста на p не може да биде негативна. Вредноста на p секогаш е позитивна независно од моменталната насока на напонот v и токот i, тоа значи дека енергијата текови во својата конвенционална насока, од извор до оптер, и p е брзината на консумација на енергија од страна на оптерот и ова се нарекува активна моќ. Бидејќи оваа моќ се консумира поради резистивниот ефект на еден електричен систем, понекогаш се нарекува и резистивна моќ.
Реактивна мощност
Индуктивна мощност
Сега размислете за ситуација кога једнофазниот електричен цртач е потполно индуктивен, што значи дека токот започнува да се движи зад напонот со агол φ = + 90o. Ставање на φ = + 90o
Во горенаведениот израз, се забележува дека мощноста тече во алтернативни насоки. Од 0o до 90o има негативен полупериод, од 90o до 180o има позитивен полупериод, од 180o до 270o пак има негативен полупериод, а од 270o до 360o има пак позитивен полупериод. Значи, оваа мощност е алтернативна по природа со фреквенција, двојна од фреквенцијата на напојувањето. Бидејќи мощноста тече во алтернативни насоки, од изворот кон опремата во еден полупериод, и од опремата кон изворот во следниот полупериод, просечната вредност на оваа мощност е нула. Значи, оваа мощност не прави никаква корисна работа. Оваа мощност е позната како реактивна мощност. Бидејќи претходно објаснената реактивна мощност е поврзана со потполно индуктивен цртач, оваа мощност се нарекува и индуктивна мощност.
Ова може да се заклучи дека ако цртачот е потполно индуктивен, енергијата ќе биде складирана како магнетна енергија во позитивниот полупериод и ќе се испорача во негативниот полупериод, а количината на промена на оваа енергија, изразена како реактивна мощност на индукторот или просто индуктивна мощност, ќе има еднакви позитивни и негативни полупериоди, а нетната вредност ќе биде нула.
Капацитетна моќ
Сега да го разгледаме еднофазниот силаен цев со целосно капацитетен карактер, тоест кога токот претходи на напон со 90o, затоа φ = – 90o.
Затоа во изразот за капацитетна моќ, се гледа дека моќта текува во алтернативни насоки. Од 0o до 90o ќе има позитивен полукруг, од 90o до 180o ќе има негативен полукруг, од 180o до 270o ќе има повторно позитивен полукруг, а од 270o до 360o ќе има повторно негативен полукруг. Значи, оваа моќ е такоѓе алтернативна по својата природа, со фреквенција двојна од фреквенцијата на напојување. Затоа, како и индуктивната моќ, капацитетната моќ не врши корисна работа. Оваа моќ е такоѓе реактивна моќ.
Активен и реактивен компонент на моќта
Изразот за моќ може да се преработи како
Овој израз има две константи; првата е Vm. Im.cosφ(1 – cos2ωt) кој никогаш не станува негативен бидејќи вредноста на (1 – cos2ωt) секогаш е поголема или еднаква на нула, но не може да има негативна вредност.
Оваа дел од изразот за моќ на еднофазен систем претставува израз за реактивна моќ, која понекогаш се нарекува и реална или истинска моќ. Средната вредност на оваа моќ очигледно ќе има некоја ненулта вредност, што значи дека моќта физички прави корисен работ, затоа оваа моќ се нарекува и реална или истинска моќ. Оваа дел од изразот за моќ претставува реактивна моќ, која понекогаш се нарекува и реална или истинска моќ.
Втората компонента е Vm. Im.sinφsin2ωt која ќе има негативни и позитивни цикли. Затоа, средната вредност на оваа компонента е нула. Оваа компонента се нарекува реактивна компонента бидејќи таа се движи напред-назад по линијата без да прави корисен работ.
И активната моќ и реактивната моќ имаат иста мерна единица во ватови, но за да се подсети дека реактивната компонента не прави корисен работ, тоа се мери во волт-ампери реактивни или кратко VAR.
Еднофазната моќ се однесува на распределбен систем каде што сите напони варираат заедно. Таа може да се генерира просто со ротирање на движлив катуш во магнетно поле или со движба на полето околу стационарен катуш. Наизменичниот напон и наизменичната стрuja така се нарекуваат еднофазен напон и стрuja. Различни типови на кола покажуваат различна реакција на примената на синусоиден вход. Ќе разгледаме сите типови на кола еден по еден, што вклучуваат само електричка резистенција, само капацитет и само индуктор, и комбинација на овие три и се обидуваме да установиме еднофазен израз за моќ.
Еднофазен израз за моќ за чисто резистивен колуџ
Давайте ја истражиме пресметката на моќта на еднофазен систем за чисто резистивен цев. Цевот состои од чист омски отпор и е поврзан со извор на напон V, како што е прикажано на следната слика.
Каде што, V(t) = моментален напон.
Vm = максимална вредност на напонот.
ω = аголна брзина во радијани/секунди.
Според Законот на Ом,
Заменувајќи го V(t) во горенаведената равенка, добиваме,
Од равенките (1.1) и (1.5) е јасно дека V(t) и IR се во фаза. Така, во случај на чист омски отпор, нема разлика во фаза помеѓу напоните и стромот, т.е. тие се во фаза како што е прикажано на фигура (b).
Моментална моќ,
Од равенката за еднофазна моќ (1.8) е јасно дека моќта се состои од две делови, еден константен дел, т.е.
и друг колебачки дел, т.е.
Чијата вредност е нула за цел циклус. Така, моќта која минува низ чист омски отпор е дадена како и е прикажана на фигура (c).
Једнофазна једнакост за моќ во чисто индуктивен кола
Индуктор е пасивен компонент. Кога наизменичната струја минува низ индуктор, тој се противставува на текот на струја низ него со генерирање на контра-ЕМФ. Значи, применетата напона наместо да предизвика паѓање низ него, мора да балансира производената контра-ЕМФ. Кола состојачко од чист индуктор напреку синусоиден извор на напон Vrms е прикажана на следната слика.
Знаеме дека напонот низ индуктор е даден како,
Така, од горенаведената једнофазна једнакост за моќ е јасно дека I ја запазнува V за π/2 или со други зборови V го претходи I за π/2, кога наизменичната струја минува низ индуктор, т.е. I и V не се во фаза како што е прикажано на фиг. (e).
Моменталната моќ е дадена како,
Овде, формула за једнофазна моќ се состои само од флуктуирачки термин и вредноста на моќта за цел циклус е нула.
Једнофазна једнакост за моќ во чисто капацитивен кола
Кога променливата струја минува низ кондензатор, тој најпрво се напоѓа до својата максимална вредност, а потоа се разнарежува. Напонот над кондензатор е даден како,
Така, од горната еднофазна пресметка на моќта на I(t) и V(t) е јасно дека во случај на кондензатор, струјата предварува напонот со агол од π/2.
Моќта што поминува низ кондензатор се состои само од колеблива компонента, а вредноста на моќта за цел циклус е нула.
Еднофазна равенка за моќ RL цеп
Чист резистор и индуктор се поврзуваат во серија како е прикажано на слика (g) преку извор на напон V. Тогаш падот на напонот над R ќе биде VR = IR, а над L ќе биде VL = IXL.
Овие падови на напонот се прикажани во формата на триаголник на напонот како што е прикажано на слика (i). Векторот OA претставува пад на напонот над R = IR, векторот AD претставува пад на напонот над L = IXL, а векторот OD претставува резултантниот VR и VL.
е импедансата на RL цеп.
Од вектор дијаграм е јасно дека V води I и фазниот агол φ е даден со,
Така, моќта се состои од две терминали, еден константен термин 0.5 VmImcosφ и друг колеблив термин 0.5 VmImcos(ωt – φ) чија вредност е нула за цел циклус.
Само константниот дел дава допринос до реалното потрошувачко потребление.
Значи, моќта, p = VI cos Φ = (rms напон × rms стрuja × cosφ) вати
Каде што cosφ се нарекува фактор на моќ и е даден со,
I може да се разложи во два правоаголни компоненти Icosφ по V и Isinφ нормално на V. Само Icosφ дава допринос до реалната моќ. Значи, само VIcosφ се нарекува активен компонент, а VIsinφ реактивен компонент.
Једнофазна једначина за моќ во RC колану
Знаеме дека ток во чиста капацитивност води напонот, а во чист омички отпор е фазно синхронизиран. Следователно, обидниот ток води напонот со агол φ во RC колану. Ако V = Vmsinωt, I ќе биде Imsin(ωt + φ).
Моќта е иста како и во случај на R-L колану. За разлика од R-L колану, факторот на моќ е водечки во R-C колану.
Дефиниција на трифазна моќ
Утврдено е дека генерирањето на трифазна моќ е помалку скапо од генерирањето на једнофазна моќ. Во трифазен електрична моќ систем, три напони и токови се офсетирани за 120o во секој циклус на моќ. Тоа значи дека секој непосреден непон има фазна разлика од 120o според другите непони, а секој ток има фазна разлика од 120o според другите токови. Дефиницијата на трифазна моќ вели дека во електричен систем, три индивидуални једнофазни моќи се пренесуваат преку три посебни колани за моќ. Напоните на овие три моќи идеално се 120o расфрлени во временски фази. Слично, и токовите на овие три моќи се идеално 120o расфрлени. Идеалниот трифазен систем за моќ предполага балансирани систем.
Триволтажниот систем се вели дека е несбалансиран кога барем една од трите фазни напони не е еднаква на другата или аголот помеѓу овие фази не е точно еднаков на 120o.
Прециности на триволтажниот систем
Постојат многу причини поради кои оваа моќ е повеќе претпочитана од едноволтажната моќ.
Јавната равенка за едноволтажна моќ е
Која е функција зависна од времето. Додека јавната равенка за триволтажна моќ е
Која е константна функција независна од времето. Значи, едноволтажната моќ е пулсирачка. Ова обично не влијае на моторите со ниски коефициент, но во моторите со голем коефициент, произведува прекумерна вибрација. Значи, триволтажната моќ е повеќе претпочитана за големи напони.Оцена на триволтажната машина е 1,5 пати поголема од иста големина едноволтажна машина.
Едноволтажниот индуктивен мотор нема почетно крутање, така што треба да му дадеме некакви помошни средства за започнување, но триволтажниот индуктивен мотор сам започнува - не треба никакви помошни средства.
Факторот на моќ и ефикасноста, се подголеми во случај на триволтажен систем.
Равенка за триволтажна моќ
За одредување на изразот за едначината за моќ на три фази т.е. за израчунавање на моќ на три фази прво треба да се земе предвид идеална состојба каде што системот со три фази е балансиран. Тоа значи дека напонот и стромовите во секоја фаза се разликуваат од нивната соседна фаза за 120o, како и амплитудата на секоја волна на стром е иста и слично тоа амплитудата на секоја волна на напон е иста. Сега, аголниот различок помеѓу напон и стром во секоја фаза на системот со три фази е φ.
Тогаш напонот и стрмот во црвена фаза ќе бидат
соодветно.
Напонот и стрмот во жолта фаза ќе бидат-
соодветно.
А напонот и стрмот во сината фаза ќе бидат-
соодветно.
Затоа, изразот за моментална моќ во црвена фаза е –
Слично, изразот за моментална моќ во жолта фаза е –
Слично, изразот за моментална моќ во сината фаза е –
Сумата на трите фази моќ на системот е сумација на индивидуалната моќ во секоја фаза-
Горенаведениот израз за моќ покажува дека целосната моментална моќ е константна и еднаква на три пати од реалната моќ по фаза. Во случај на израз за моќ на една фаза, најдевме дека има и реактивна и активна компонента на моќ, но во случај на израз за моќ на три фази, моменталната моќ е константна. Всушност, во системот со три фази, реактивната моќ во секоја индивидуална фаза не е нула, но нивната сума во било кој момент е нула.
Реактивната мощност е форма на магнетна енергија, која тече во јединица време во електричка кола. Нејзината единица е VAR (Volt Ampere Reactive). Оваа мощност никогаш не може да се користи во AC кола. Меѓутоа, во DC електричка кола може да се претвори во топлина, како кога зареден кондензатор или индуктор е поврзан преку резистор, енергијата складирана во елементот се претвара во топлина. Нашата систем за снабдување со електрична енергија функционира на AC систем и повеќето оптери што ги користиме во нашиот секојдневен живот се индуктивни или капацитивни, затоа реактивната мощност е многу важен концепт од електрична перспектива.
Извор: Electrical4u.
Заявка: Поштително спротив оригиналот, добри статьии ви се делени, ако постои нарушување на авторските права се вика да се избрише.
