Elektriciteit Een- en Driefas Actief Reactief Scheinbare

Complex Power

Het is zeer conceptueel en essentieel om te begrijpen. Om de uitdrukking van complex power op te stellen, moeten we eerst een enefase netwerk overwegen waarvan de spanning en stroom in complexe vorm kunnen worden weergegeven als V.ejα en I.ejβ. Waarbij α en β de hoeken zijn die de spanningvector en stroomvector maken ten opzichte van een bepaalde referentieas. De actieve en reactieve vermogens kunnen worden berekend door het product van de spanning met het geconjugeerde van de stroom te vinden. Dat betekent,

Deze (α − β) is niets anders dan de hoek tussen spanning en stroom, dus dat is het fasenverschil tussen spanning en stroom, wat normaal wordt aangeduid met φ.
Daarom kan de bovenstaande vergelijking worden herschreven als,

Waarbij, P = VIcosφ en Q = VIsinφ.
Deze hoeveelheid S wordt de complexe vermogen genoemd.
De grootte van het complexe vermogen, d.w.z. |S| = (P2 + Q2)½ staat bekend als het apparente vermogen en de eenheid hiervan is voltampère. Deze hoeveelheid is het product van de absolute waarde van de spanning en stroom. Opnieuw is de absolute waarde van de stroom direct gerelateerd aan het verhittingseffect volgens de wet van Joule over verhitting. Daarom wordt de specificatie van een elektrische machine meestal bepaald door zijn vermogen om apparente vermogen binnen de toegestane temperatuurgrens te vervoeren.
Het is opgemerkt dat in de vergelijking van complexe vermogen, de term Q [ = VIsinφ ] positief is wanneer φ [= (α − β)] positief is, dat wil zeggen, de stroom ligt achter op de spanning, wat betekent dat de belasting inductief van aard is. Opnieuw is Q negatief wanneer φ negatief is; dat wil zeggen, de stroom loopt voor op de spanning, wat betekent dat de belasting capaciteitsvermogend is.

Eénfasig vermogen

Een enefase elektrisch transmissiesysteem is in de praktijk niet beschikbaar, maar we moeten het basisconcept van enefase vermogen kennen voordat we overgaan naar het moderne driefase stroom systeem. Voordat we dieper ingaan op enefase vermogen, laten we eerst proberen de verschillende parameters van elektrisch energie systeem te begrijpen. De drie basiseigenschappen van een elektrisch energie systeem zijn elektrische weerstand, inductie en capaciteit.

Weerstand

Weerstand is een inherente eigenschap van elk materiaal, waardoor het de stroom van stroom tegenhoudt door de beweging van elektronen door botsingen met stilstaande atomen. De warmte die hierdoor wordt geproduceerd, wordt afgevoerd en staat bekend als ohmische vermogensverlies. Wanneer stroom door een weerstand vloeit, is er geen faseverschil tussen spanning en stroom, wat betekent dat stroom en spanning in dezelfde fase zijn; de faserhoek tussen hen is nul. Als een stroom I door een elektrische weerstand R voor t seconden vloeit, dan is de totale energie die door de weerstand wordt verbruikt gelijk aan I2.R.t. Deze energie staat bekend als actieve energie en de corresponderende vermogen als actief vermogen.

Inductie

Inductance is de eigenschap waardoor een inductor energie opslaat in een magnetisch veld tijdens de positieve halve cyclus en deze energie afgeeft tijdens de negatieve halve cyclus van een eenfasige stroomvoorziening. Als een stroom 'I' door een spoel met inductie L Henry stroomt, wordt de in de spoel opgeslagen energie in de vorm van een magnetisch veld gegeven door

De kracht die verbonden is aan inductie is reactieve vermogen.

Capacitance

Capacitance is de eigenschap waardoor een condensator energie opslaat in een statisch elektrisch veld tijdens de positieve halve cyclus en afgeeft tijdens de negatieve halve cyclus van de stroomvoorziening. De energie die opgeslagen is tussen twee parallelle metalen platen met een elektrische potentiaalverschil V en capaciteit C, wordt uitgedrukt als

Deze energie is opgeslagen in de vorm van een statisch elektrisch veld. Het vermogen dat verbonden is aan een condensator is ook reactief vermogen.

Actief Vermogen en Reactief Vermogen

Laten we een enfasige stroomkring overwegen waarin de stroom achterloopt op de spanning met een hoek φ.
Laat de momentane elektrische potentiaaldruk v = Vm.sinωt
Dan kan de momentane stroom worden uitgedrukt als i = Im. sin(ωt – φ).
Waarbij, Vm en Im de maximale waarden zijn van sinusvormig variërende elektrische potentiaaldruk en stroom respectievelijk.
De momentane vermogen van de kring wordt gegeven door

Actief Vermogen

Resistief Vermogen

Laten we eerst de situatie nemen waarin de enfasige stroomkring volledig resistief is, wat betekent dat de fasehoek tussen spanning en stroom, dus φ = 0, en daarom,


Uit de bovenstaande vergelijking is duidelijk dat, ongeacht de waarde van ωt, de waarde van cos2ωt niet groter kan zijn dan 1; dus de waarde van p kan niet negatief zijn. De waarde van p is altijd positief, ongeacht de momentane richting van de spanning v en de stroom i, wat betekent dat de energie in haar conventionele richting stroomt, dus van bron naar belasting, en p is het energieverbruikssnelheid van de belasting en dit wordt actief vermogen genoemd. Aangezien dit vermogen wordt verbruikt door de resistieve werking van een elektrisch circuit, wordt het soms ook resistief vermogen genoemd.

Reactieve vermogen

Inductief vermogen

Stel nu een situatie voor waarin het enefase-kring volledig inductief is, wat betekent dat de stroom achterloopt op de spanning met een hoek φ = + 90o. Indien φ = + 90o


In de bovenstaande uitdrukking wordt gevonden dat het vermogen in afwisselende richtingen stroomt. Van 0o tot 90o zal het een negatieve halve cyclus hebben, van 90o tot 180o zal het een positieve halve cyclus hebben, van 180o tot 270o zal het opnieuw een negatieve halve cyclus hebben, en van 270o tot 360o zal het opnieuw een positieve halve cyclus hebben. Dit vermogen is dus van aard om te wisselen met een frequentie die het dubbele is van de voedingsspanning. Aangezien het vermogen in wisselrichtingen stroomt, namelijk van de bron naar de belasting in één halve cyclus en van de belasting naar de bron in de volgende halve cyclus, is de gemiddelde waarde van dit vermogen nul. Daarom verricht dit vermogen geen nuttig werk. Dit vermogen staat bekend als reactief vermogen. Aangezien de bovenstaande uitleg over reactief vermogen betrekking heeft op een volledig inductieve schakeling, wordt dit vermogen ook wel inductief vermogen genoemd.

Dit kan worden samengevat als: als de schakeling volledig inductief is, wordt energie opgeslagen als magnetische veldenergie tijdens de positieve halve cyclus en gegeven tijdens de negatieve halve cyclus, en de snelheid waarmee deze energie verandert, wordt uitgedrukt als reactief vermogen van de spoel of eenvoudigweg inductief vermogen, en dit vermogen zal gelijke positieve en negatieve cycli hebben, en de netto-waarde zal nul zijn.

Capacitieve vermogen

Laten we nu de enfaservering beschouwen die volledig capaciteitsvermogen heeft, dat wil zeggen dat de stroom de spanning voorloopt met 90°, dus φ = – 90°.


Daarom wordt in de uitdrukking van capacitieve vermogen ook gevonden dat het vermogen in afwisselende richtingen stroomt. Van 0° tot 90° zal het een positieve halve cyclus hebben, van 90° tot 180° zal het een negatieve halve cyclus hebben, van 180° tot 270° zal het opnieuw een positieve halve cyclus hebben en van 270° tot 360° zal het opnieuw een negatieve halve cyclus hebben. Dus dit vermogen is ook van aard om te wisselen met een frequentie, dubbel die van de voedingsspanning. Daarom, net als bij inductief vermogen, doet het capacitieve vermogen geen nuttig werk. Dit vermogen is ook reactief vermogen.

Actieve component en reactieve component van vermogen

De vergelyking van vermogen kan herskryf word as

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

Enkelvase Vermogensvergelyking vir Rein Weerstandige Sirkus

Laten we de berekening van enkelefasen vermogen voor een zuiver resistieve schakeling onderzoeken. Een schakeling die bestaat uit pure ohmse weerstand is aangesloten op een spanningsbron met een spanning V, zoals getoond in de figuur hieronder.

Waarbij, V(t) = momentane spanning.
Vm = maximale waarde van de spanning.
ω = hoeksnelheid in radialen per seconde.

Volgens de wet van Ohm,

Door de waarde van V(t) in de bovenstaande vergelijking in te vullen, krijgen we,

Uit vergelijkingen (1.1) en (1.5) is duidelijk dat V(t) en IR in fase zijn. Dus in het geval van pure ohmse weerstand is er geen faserverschil tussen spanningen en stroom, dat wil zeggen, ze zijn in fase, zoals getoond in figuur (b).

Momentaan vermogen,

Uit de vergelijking voor enkelefasen vermogen (1.8) is duidelijk dat het vermogen uit twee termen bestaat, één constante term, namelijk

en een andere fluctuerende term, namelijk

Waarvan de waarde nul is voor de volledige cyclus. Het vermogen door een zuivere ohmse weerstand wordt dus gegeven als en wordt getoond in figuur (c).

Enkelefasen vermogensvergelijking voor zuiver inductieve schakeling

Een spoel is een passief component. Wanneer wisselstroom door de spoel loopt, verzet deze zich tegen de stroom door terugloopspanning te genereren. Dus, de toegepaste spanning moet in balans zijn met de gegenereerde terugloopspanning. Een schakeling bestaande uit een zuivere spoel aangesloten op een sinusvormige spanning Vrms wordt getoond in de figuur hieronder.

We weten dat de spanning over de spoel gegeven wordt als,

Uit bovenstaande enkelefasen vermogensvergelijking blijkt duidelijk dat I achterloopt op V met π/2 of anders gezegd, V gaat I voor met π/2, wanneer wisselstroom door de spoel loopt, dat wil zeggen, I en V zijn uit fase zoals weergegeven in figuur (e).

Het momentane vermogen wordt gegeven door,

Hier bestaat de enkelefasen vermogensformule alleen uit een fluctuerend term en de waarde van het vermogen voor een volledige cyclus is nul.

Enkelefasen vermogensvergelijking voor zuiver capacitive schakeling

Wanneer wisselstroom door een condensator loopt, laadt deze zich eerst op tot de maximale waarde en daarna ontladen. De spanning over de condensator wordt gegeven als,


Het is duidelijk uit de bovenstaande berekening van de enkelefasen vermogen van I(t) en V(t) dat in het geval van een condensator de stroom de spanning voorloopt met een hoek van π/2.


Het vermogen door de condensator bestaat alleen uit een fluctuerend term en de waarde van het vermogen voor een volledige cyclus is nul.

Vergelijking voor enkelefasen vermogen bij RL-schakeling

Een zuivere ohmse weerstand en spoel zijn in serie verbonden zoals getoond in figuur (g) over een spanningsbron V. Dan zal de spanning over R zijn VR = IR en over L zal de spanning zijn VL = IXL.


Deze spanningsval wordt weergegeven in de vorm van een spanningsdriehoek zoals getoond in figuur (i). Vector OA vertegenwoordigt de val over R = IR, vector AD vertegenwoordigt de val over L = IXL en vector OD vertegenwoordigt het resultaat van VR en VL.

is de impedantie van RL-schakeling.
Uit de vector diagram is duidelijk dat V voorafgaat aan I en de fasehoek φ wordt gegeven door,

Dus bestaat de vermogen uit twee termen, één constante term 0,5 VmImcosφ en de andere een fluctuerende term 0,5 VmImcos(ωt – φ) waarvan de waarde nul is voor de hele cyclus.
Dus is het alleen de constante term die bijdraagt aan de werkelijke energieverbruik.
Dus vermogen, p = VI cos Φ = (effectieve spanning × effectieve stroom × cosφ) watt
Waarbij cosφ de cosinus φ-factor wordt genoemd en wordt gegeven door,

I kan worden opgesplitst in twee rechthoekige componenten Icosφ langs V en Isinφ loodrecht op V. Alleen Icosφ draagt bij aan het echte vermogen. Dus, wordt alleen VIcosφ de nuttige component of actieve component genoemd en VIsinφ de nutteloze component of reactieve component.

Vergelijking voor eenfasige vermogensberekening in RC-schakeling

We weten dat de stroom in zuivere capaciteit, de spanning leidt en in zuivere ohmse weerstand is deze in fase. Daarom loopt de netto stroom de spanning voor met een hoek van φ in een RC-schakeling. Als V = Vmsinωt, dan zal I zijn Imsin(ωt + φ).

Vermogen is hetzelfde als in het geval van een R-L schakeling. In tegenstelling tot een R-L schakeling, is de elektrische vermogensfactor leidend in een R-C schakeling.

Definitie van driefasig vermogen

Het is gevonden dat de generatie van driefasig vermogen economischer is dan de generatie van eenfasig vermogen. In een driefase elektrisch vermogensysteem, liggen de drie spannings- en stroomgolven 120o uitgezet in de tijd in elke cyclus van het vermogen. Dit betekent dat elke spanningsgolf een faseverschil van 120o heeft ten opzichte van de andere spanningsgolf en elke stroomgolf een faseverschil van 120o heeft ten opzichte van de andere stroomgolf. De definitie van driefasig vermogen stelt dat in een elektrisch systeem, drie afzonderlijke eenfasige vermogens worden gedragen door drie aparte vermogenscircuits. De spanningen van deze drie vermogens liggen ideaal 120o uit elkaar in tijdsfase. Op dezelfde manier liggen de stromen van deze drie vermogens ook ideaal 120o uit elkaar. Een ideaal driefasig vermogensysteem impliceert een evenwichtig systeem.

Een driefasensysteem wordt ongebalanceerd genoemd wanneer ten minste één van de drie fasenspanningen niet gelijk is aan de andere of de fasehoek tussen deze fasen niet precies 120o is.

Voordeel van Driefase Systeem

Er zijn veel redenen waarom deze energie voorkeur wordt gegeven boven enefase energie.

1. De vergelijking voor enefase energie is
   
   Welke een tijdafhankelijke functie is. Terwijl de vergelijking voor driefase energie is
   
   Welke een tijdsonafhankelijke constante functie is. Daarom is de enefase energie pulserend. Dit heeft meestal geen effect op motoren met lage vermogens, maar bij grotere motoren veroorzaakt het overmatige trillingen. Daarom is driefase energie meer geschikt voor hoge spanningen en zware belastingen.

2. Het vermogen van een driefase machine is 1,5 keer groter dan dat van een enefase machine van dezelfde grootte.

3. Enefase asynchrone motor heeft geen startkoppel, dus moeten we hulpmiddelen voorstellen om te starten, maar een driefase asynchrone motor is zelfstartend - vereist geen hulpmiddelen.

4. Krachtfactor en efficiëntie zijn beide groter in het geval van een driefasesysteem.

Driefase Energievergelijking

Voor de bepaling, de uitdrukking van driefase vermogensvergelijking d.w.z. voor driefase vermogensberekening moeten we eerst een ideale situatie overwegen waarin het driefasesysteem in balans is. Dit betekent dat de spanning en stromen in elke fase 120o verschillen van hun aangrenzende fase, evenals de amplitude van elke stroomgolf hetzelfde is en evenzo de amplitude van elke spanningsgolf. Nu is het hoekverschil tussen spanning en stroom in elke fase van het driefase vermogenssysteem φ.

Dan zullen de spanning en stroom van de rode fase zijn
respectievelijk.
De spanning en stroom van de gele fase zullen zijn-
respectievelijk.
En de spanning en stroom van de blauwe fase zullen zijn-
respectievelijk.
Dus, de uitdrukking voor het momentane vermogen in de rode fase is –

Op dezelfde manier is de uitdrukking voor het momentane vermogen in de gele fase –

Op dezelfde manier is de uitdrukking voor het momentane vermogen in de blauwe fase –

Het totale driefase vermogen van het systeem is de som van het individuele vermogen in elke fase-

De bovenstaande uitdrukking van het vermogen toont aan dat het totale momentane vermogen constant is en gelijk is aan drie keer het werkelijke vermogen per fase. In het geval van de uitdrukking van eenfase vermogen vonden we zowel reactief vermogen als actief vermogencomponenten, maar in het geval van de driefase vermogensuitdrukking is het momentane vermogen constant. Eigenlijk is in een driefasesysteem het reactieve vermogen in elke individuele fase niet nul, maar de som ervan op elk moment is nul.

Blind vermogen is de vorm van magnetische energie die per tijdseenheid door een elektrisch circuit stroomt. De eenheid hiervan is VAR (Volt Ampere Reactief). Dit vermogen kan nooit in een wisselstroomcircuit worden gebruikt. Echter, in een elektrisch gelijkstroomcircuit kan het worden omgezet in warmte, zoals wanneer een opgeladen condensator of spoel wordt aangesloten over een weerstand, waarbij de in het element opgeslagen energie wordt omgezet in warmte. Ons elektriciteitsnet werkt met een wisselstroom en de meeste in ons dagelijks leven gebruikte belastingen zijn inductief of capaciteit, waardoor blind vermogen een zeer belangrijk concept is vanuit elektrisch oogpunt.

Bron: Electrical4u.

Verklaring: Respecteer het oorspronkelijke, goede artikelen zijn de moede gedeeld, indien er een inbreuk is neem dan contact op voor verwijdering.