Elektr kuchot Echki va uch fazali kuchot Faol Reaktiv Ko'rinchi
Kompleks quvvat
Bu juda tushunarli va muhim. kompleks quvvat ifodasini o'rganish uchun, avval bir fazali tarmoqni ko'rib chiqishimiz kerak, bu tarmoqda voltage va current kompleks shaklda V.ejα va I.ejβ kabi ko'rinishga ega. Bu yerda α va β mos ravishda bazi referensiyalarni hisobga olgan holda voltage vektori va current vektori orasidagi burchaklar. Aktiv quvvat va reaktiv quvvatni hisoblash uchun, voltajani currentning konjugatiga ko'paytirish orqali topiladi. Bu demak, 
Bu (α − β) hech narsa emas, balki shunchaki elektr kuchlanish va oqim orasidagi burchak, ya'ni bu ular orasidagi fazaviy farqdir elektr kuchlanishi va oqim orasidagi fazaviy farqdir, bu faqat φ bilan belgilanadi.
Shunday qilib, yuqoridagi tenglama quyidagicha qayta yozilishi mumkin,
Bu yerda, P = VIcosφ va Q = VIsinφ.
Bu miqdor S kompleks quvvat deb ataladi.
Kompleks quvvatning qiymati, ya'ni |S| = (P2 + Q2)½ ko'rinadigan quvvat deb ataladi va uning birligi volt-amper. Bu miqdor elektr kuchlanishining moduli va oqimning ko'paytmasi hisoblanadi. Yana oqimning moduli Joule isitish qonuni bo'yicha ishlab chiqariladigan issiqka to'g'ri bog'liq. Shunday qilib, elektr jihozlarining reytinqi adash maydon chegaralarida ko'rinadigan quvvatni ta'minlash imkoniyati bilan aniqlanadi.
Eslatma: kompleks quvvat tenglamasida, Q [ = VIsinφ ] ifodasi φ [= (α − β)] musbat bo'lganda, ya'ni oqim elektr kuchlanishidan keyin kelganda, musbat bo'ladi, bu esa yukning induktiv xususiyatini bildiradi. Qolda, Q manfiy bo'lganda, ya'ni oqim elektr kuchlanishidan oldin kelganda, yuk kapasitiv xususiyatga ega.
Bir faza quvvati
Bir faz elektrikli uzatish tizimi praktikada mavjud emas, lekin biz modern uch fazali kuch tizimiga o'tishdan oldin bir fazali kuch haqida asosiy tushunchani bilishimiz kerak. Bir fazali kuch haqida batafsil ma'lumot olishdan oldin, elektrikli kuch tizimi ning turli parametrlarini tushunishga harakat qilaylik. Elektrikli kuch tizimining uch asosiy parametri bu elektrik muqotarligi, induktivlik va kapasitivlik.
Muqotarlik
Muqotarlik istalgan materialning xususiy xossasi hisoblanadi, bu orqali uning elektronlari o'rtasidagi sodir bo'lgan urishlar tufayli elektronlarning harakatini cheklash orqali oqimni o'qib borishiga qarshi kurashadi. Bu jarayonda yaratilgan issiq ishlatiladi va bu ohmlik quvvat yo'qotilishi deb ataladi. Oqim muqotarlik orqali o'tganda, voltaj va oqim orasida hech qanday fazaviy farq bo'lmaydi, ya'ni oqim va voltaj bir xil fazada; ular orasidagi fazaviy burchak nol. Agar I oqim R muqotarlik orqali t soniya davomida o'tsa, unda muqotarlik tomonidan sarflangan umumiy energiya I2.R.t bo'ladi. Bu energiya faol energiya deb ataladi va mos ravishda quvvat faol quvvat deb ataladi.
Induktivlik
Induktivlik bu xususiyat orqali induktor bir fazalik elektr energiyasining musbat yarmi davomida magnit maydada energiya saqlaydi va salbiy yarmi davomida bu energiyani beradi. Agar 'I' kuchli arus L Henry lik induktivlikka o'tsa, konturda magnit mayda shaklida saqlangan energiya quyidagicha ifodalangan
Induktivlik bilan bog'liq quvvat reaktiv quvvatdir.
Kondensatorlik
Kondensatorlik bu xususiyat orqali kondensator bir fazalik elektr energiyasining musbat yarmi davomida statik elektr maydada energiya saqlaydi va salbiy yarmi davomida bu energiyani beradi. Uchta parallel metall plitalar orasidagi elektr potentsial farqi V va ular orasidagi kondensatorlik C, quyidagicha ifodalangan
Bu energiya statik elektr mayda shaklida saqlanadi. Kondensator bilan bog'liq quvvat ham reaktiv quvvatdir.
Faol quvvat va reaktiv quvvat
Keling, bir fazli elektr tizimini ko'rib chiqaylik, bu yerda elektr oqimi elektr potensial farqi φ burchakka nisbatan ortiqcha bo'ladi.
Biror vaqtning elektr potensial farqi v = Vm.sinωt
Unda instant oqim i = Im. sin(ωt – φ) ko'rinishida ifodalash mumkin.
Bunda, Vm va Im sinusoidal ravishda o'zgaruvchi elektr potensial farqi va oqimning maksimal qiymatlari hisoblanadi.
Tizimning instant quvvati quyidagicha beriladi:
Faol quvva
Qarshilikli quvva
Birinchi, bir fazali elektr tizimining to'liq qarshilikli bo'lishi shart. Bu esa, elektr potensial farqi va oqim orasidagi burchak, ya'ni φ = 0 ga teng bo'lib, shuning uchun,
Yuqoridagi tenglama asosida, ωt ning har qanday qiymatida ham cos2ωt 1 dan katta bo'la olmaydi; demak, p manfiy bo'la olmaydi. P ning qiymati doimiy musbat bo'ladi, elektr potensial farqi v va oqim i ning instant yo'nalishi nisbatan. Bu esa, energiya aniq yo'nalishda, ya'ni manbadan yukka o'tib yuboriladi va p yukning energiya sarflanish tezligi hisoblanadi, bu esa faol quvva deb ataladi. Bu quvva elektr tizimining qarshilikli ta'siri sababli sarflanadi, shuning uchun unga ba'zan Qarshilikli Quvva deyiladi.
Reaktiv kuch
Induktiv kuch
Endi bir qatorli elektr tarmog'i butunlay induktiv bo'lgan holatni ko'rib chiqaylik, bu esa odatda elektr oqimi elektr tenchligi dan φ = + 90o burchakka orqali ketadi. φ = + 90o
Yuqorida berilgan ifoda bo'yicha, kuch ikki tomondan oqib boradi. 0o dan 90o gacha negativ yarmuhlat, 90o dan 180o gacha pozitiv yarmuhlat, 180o dan 270o gacha yana negativ yarmuhlat va 270o dan 360o gacha yana pozitiv yarmuhlat bo'ladi. Shuning uchun bu kuchning tezligi ta'minot tezligining ikki barobaridir. Kuch bir yarmuhlatda manbadan yukka, keyingi yarmuhlatda yukdan manbagacha oqib boradi, shuning uchun bu kuchning o'rtacha qiymati nolga teng. Bu kuch hech qanday foydali ish bajar maydi. Bu kuch reaktiv kuch deb ataladi. Yuqorida izohlangan reaktiv kuch ifodasi butunlay induktiv tarmog'a bog'liq bo'lgani uchun, bu kuch induktiv kuch ham deyiladi.
Bu erda e'tibor berish kerakki, agar tarmoq butunlay induktiv bo'lsa, pozitiv yarmuhlatda energiya magnit maydoni energiyasiga saqlanadi va negativ yarmuhlatda bu energiya berilib boradi. Bu energiya o'zgarish tezligi reaktiv kuch yoki induktiv kuch deb ifodalangan holda hisoblanadi. Bu kuchning pozitiv va negativ yarmuhlatlari teng bo'lib, umumiy qiymati nolga teng bo'ladi.
Kondensatorli quvvat
Endi bitta fazali elektr tarmog'ning to'liq kondensatorli bo'lishini ko'rib chiqaylik, ya'ni oqim voltage dan 90o oldin boradi, shuning uchun φ = – 90o.
Shunday qilib, kondensatorli quvvat ifodasi orqali, quvvatning ikki yo'nalishda yurishi aniqroq. 0o dan 90o gacha musbat yarim doira, 90o dan 180o gacha manfiy yarim doira, 180o dan 270o gacha yana musbat yarim doira va 270o dan 360o gacha yana manfiy yarim doira. Bu quvvat ham tashkil etilgan chastotalarning ikki barobari bo'lgan alternativ sifatga ega. Shunday qilib, induktiv quvvat kabi, kondensatorli quvvat ham hech qanday foydali ish bajarib bermaydi. Bu quvvat ham reaktiv quvvat hisoblanadi.
Quvvatning faol komponenti va reaktiv komponenti
Kuchli quvvat tenglamasi quyidagicha yozilishi mumkin
Bu ifoda ikkita qismdan iborat; birinchisi Vm. Im.cosφ(1 – cos2ωt) bo'lib, bu ifoda hech qachon manfiy qiymatga erishmaydi, chunki (1 – cos2ωt) qiymati doimiy ravishda nolga teng yoki undan katta bo'lib, manfiy qiymat olishi mumkin emas.
Bu ifoda bittadan fazadagi quvvat tenglamasining reaktiv quvvatini ifodalaydi, bu reaktiv quvvat ham haqiqiy quvvat yoki to'g'ri quvvat deb ataladi. Bu quvvatning o'rtacha qiymati noldan farqli bo'lganligi ma'lum, ya'ni, bu quvvat fizik jihatdan foydali ish bajaradi va shuning uchun uni haqiqiy quvvat yoki to'g'ri quvvat deb ham atash mumkin. Bitta fazadagi quvvat tenglamasining bu qismi reaktiv quvvatni ifodalaydi, bu reaktiv quvvat ham haqiqiy quvvat yoki to'g'ri quvvat deb ataladi.
Ikkinci qism Vm. Im.sinφsin2ωt bo'lib, bu ifoda manfiy va musbat tsikllariga ega bo'ladi. Shuning uchun, bu komponentning o'rtacha qiymati nolga teng. Bu komponent reaktiv komponent deb ataladi, chunki u hattaroqqa o'zaro harakatlanib, hech qanday foydali ish bajarilmaydi.
Ikki haqiqiy quvvat va reaktiv quvvat watt o'lchov birliklariga ega, lekin reaktiv komponentning faol emasligini ko'rsatish uchun, uning o'lchovi volt-amper reaktiv yoki qisqartma bilan VAR bo'lib hisoblanadi.
Bitta fazadagi quvvat barcha voltajlar bir xil uslubda o'zgaradigan taqsimot tizimini anglatadi. U sadriya rotatsiya qilinadigan mayda ichidagi harakat qiluvchi spiral yoki maydalangan sabit spiral orqali generatsiya qilinishi mumkin. Shunday qilib hosil bo'lgan almashtiriladigan voltaj va almashtiriladigan tok bitta fazadagi voltaj va tok deb ataladi. Sinusoidal kirishni qo'llashga turli xil reaksiyalar ko'rsatadigan turli xil shemalar mavjud. Biz sinusoidal kirishni qo'llashga turli xil reaksiyalar ko'rsatadigan turli xil shemalarni o'zaro tekshirib chiqamiz, shu orqali elektrik qarshilik faqat, kapasitet faqat va induktor faqat, va ularning kombinatsiyasi, va bitta fazadagi quvvat tenglamasini o'rnatishga harakat qilamiz.
Faqat qarshilikli shemada bitta fazadagi quvvat tenglamasi
Keling, bir fazli quvvat hisoblash faqat ohmlik qarshilikdan iborat shemat uchun ko'rib chiqaylik. Quyidagi rasmga ko'ra, tashkil etilgan shema faqat ohmlik qarshilikni o'z ichiga oladi va bu qarshilik quvvat manbasi V ga mos keladi.
Bu yerda, V(t) = aniq quvvat.
Vm = quvvatning maksimal qiymati.
ω = radiand/sekundlarda burchak tezligi.
Ohm qonuni bo'lganida,
Yuqoridagi tenglamaga V(t) ni qo'yib, quyidagicha hosil qilamiz:
Tenglama (1.1) va (1.5) dan V(t) va IR bir xil fazada ekanligi nihoyat aniq. Shunday qilib, faqat ohmlik qarshilik holatida, quvvatlar va elektr toki orasida fazadan farq yo'q, ya'ni ular bir xil fazada, shuningdek, rasm (b) da ko'rsatilgandek.
Aniq quvvat,
Tenglama (1.8) dan, quvvat ikkita qismdan iborat ekanligi nihoyat aniq, biri doimiy qism, ya'ni
va ikkinchi qism esa o'zgaruvchan qism, ya'ni
Bu qiymat butun tsiklda nolga teng. Shunday qilib, faqat ohmlik qarshilikda quvvat quyidagicha beriladi va rasm (c) da ko'rsatilganidek.
Faqat induktiv shema uchun bir fazadan quvvat tenglamasi
Induktor pasiv komponent. Har safar AC indaktorda o'tkazilsa, u orqali oqim o'tishiga qarshi kurashadi, orqali orqa emf yaratadi. Shuning uchun, berilgan voltage uning ichidagi tushishdan o'rniga orqa emfdan balansni saqlash kerak. Sinusoidal voltage manbasi Vrms bo'lgan faqat induktorli shema quyidagi rasmga ko'rinadi.
Biz bilamizki, induktorning ichidagi voltage quyidagicha beriladi,
Shunday qilib, yuqorida keltirilgan bir fazadan quvvat tenglamasi orqali I, V dan π/2 ga oldin keladigan yoki boshqa so'zlar bilan aytganda, V, I dan π/2 ga oldin keladigan nisbatda, AC induktor o'tkazilayotganda, ya'ni I va V fazadan chiqib ketadi, bu fig (e) da ko'rsatilganidek.
Instantaneous quvvat quyidagicha beriladi,
Bu yerda, bir fazadan quvvat formulasi faqat fluctuating termni o'z ichiga oladi va to'liq tsikl uchun quvvat qiymati nolga teng.
Faqat kapatsitiv shema uchun bir fazadan quvvat tenglamasi
Doimiz o'tkazilayotganda, kondensator avval maksimal qiymatga to'ldirilib, keyin ishoralashtiradi. Kondensatorning kondensator bo'lgan voltaj quyidagicha beriladi,
Shundan, yuqorida I(t) va V(t) uchun bir fazali quvvat hisobi orqali, kondensator uchun doimiy hujjat jarayonida voltaj π/2 burchakka ega bo'lib o'tishini ko'rish mumkin.
Kondensator orqali o'tkazilayotgan quvvat faqat fluctuating termni iborat va to'liq tsikl uchun quvvat qiymati nolga teng.
RL shemyasi uchun bir fazali quvvat tenglamasi
Tuzilangan (g) rasmiga ko'ra, to'g'ri ohmlik ommon va induktor parallel ulanishda boshqich voltaj manbai V bilan bog'langan. U holda R bo'lgan joydagi tortib o'tkaziladigan voltaj VR = IR, L bo'lgan joydagi tortib o'tkaziladigan voltaj esa VL = IXL bo'ladi.
Bu voltaj tortib o'tkazilishi (i) rasmida tortib o'tkazilgan voltaj uchburchak shaklida ko'rsatilgan. OA vektori R bo'lgan joydagi tortib o'tkaziladigan voltajni, AD vektori L bo'lgan joydagi tortib o'tkaziladigan voltajni, OD vektori esa VR va VL ning yig'indisini ko'rsatadi.
bu RL tuzilmasining impedansidir.
vektor diagrammasidan V I dan oldin boradi va fazaviy burchak φ quyidagicha beriladi,
Shunday qilib, quvvat ikkita qismdan iborat, biri doimiy qism 0.5 VmImcosφ, ikkinchi qism esa 0.5 VmImcos(ωt – φ) bo'lib, bu qism butun tsiklda nol qiymatga ega.
Shunday qilib, faqat doimiy qism asosiy energiya sarflashga hissa qo'shadi.
Shunday qilib, quvvat, p = VI cos Φ = (rms voltaj × rms intensivlik × cosφ) vat
Bunda cosφ quvvat koeffitsienti deb ataladi va quyidagicha beriladi,
I ni ikki to'g'ri burchakli komponentga ajratish mumkin: Icosφ V bo'lgan joyda, Isinφ esa V ga perpendikulyar. Faqat Icosφ haqiqiy quvvatga hissa qo'shadi. Shunday qilib, faqat VIcosφ wattfull komponent yoki faol komponent, VIsinφ esa wattless komponent yoki reaktiv komponent deb ataladi.
RC shema uchun bitta fazadagi quvvat tenglamasi
Biz bilamizki, elektr toki toliq kapasitivlikda, voltajdan oldin bo'lib o'tadi va toliq ohmlik omilga qarab uni fazada. Shunday qilib, RC shemasida umumiy tok voltajdan φ burchak bilan oldin bo'lib o'tadi. Agar V = Vmsinωt bo'lsa, I esa Imsin(ωt + φ) bo'ladi.
Quvvat R-L shemasidagi kabi ekan.R-L shemasidan farqli ravishda elektr quvvati faktori R-C shemasida oldindir.
Uch fazalik quvvatning ta'rifini berish
Uch fazalik quvvat yaratish bir fazalik quvvat yaratishdan ko'ra ekonomik jihatdan foydaliroq. Uch fazalik elektr quvvat tizimida, uch voltaj va tok sinusoidal signalari har bir quvvat tsiklida 120o fazaviy farq bilan joylashgan. Bu demakki, har bir voltaj sinusioidal signali boshqa voltaj sinusioidal signaliga nisbatan 120o fazaviy farq bilan joylashgan va har bir tok sinusioidal signali boshqa tok sinusioidal signaliga nisbatan 120o fazaviy farq bilan joylashgan. Uch fazalik quvvatning ta'rifi elektr tizimida, uch individual bitta fazalik quvvatlar uch alohida quvvat tarmoqlari orqali amalga oshiriladi. Bu uch quvvatning voltajlari ideal holda vaxt-fazada 120o farq bilan joylashgan. Xuddi shunday, bu uch quvvatning toklari ham ideal holda 120o farq bilan joylashgan. Ideal uch fazalik quvvat tizimi tarazilikni anglatadi.
Uch fazalik tizimining yulduz va delta tuzilmasi deb ataladi. Uch fazalik tizim ayrim shartlarda tarazsiz bo'lishi mumkin. Bu shartlar odatda uch fazadagi barcha voltajlar bir-biriga teng emasligi yoki fazalar orasidagi burchak to'g'ri 120oga teng emasligi bo'lganda paydo bo'ladi.
Uch fazalik tizimning afzalliklari
Bir necha sabablar uchun bu energiya, bir fazali energiyadan aniq ko'ra tanlangan.
Bir fazali kuchlanma tenglamasi
Bu vaqtga bog'liq funksiya. Agar uch fazali kuchlanma tenglamasi
Bu vaqtga bog'liksiz doimiy funksiya. Demak, bir fazali kuchlanma pul'satsiya qiladi. Bu, past reytingdagi motorlarni ta'sir etmaydi, lekin katta reytingdagi motorlarda, bu juda ko'p aralashmaga sabab bo'lishi mumkin. Shuning uchun, uch fazali kuchlanma, yuqori bosimli yuklar uchun aniq ko'ra tanlangan.Uch fazali mashina bir xil hajmdagi bir fazali mashinadan 1.5 marta kattaroq reytingga ega bo'lishi mumkin.
Bir fazali induksiya motori ishga tushish tezligi yo'q, shuning uchun biz ishga tushish uchun ba'zi yordamchi usullarni taqdim etishimiz kerak, lekin uch fazali induksiya motori o'zini ishga tushiradi - hech qanday yordamchi vositalar talab qilinmaydi.
Kuchlanma faktori va samaradorlik, ikkalasi ham uch fazali tizimda yuqoriroq.
Uch fazalik kuchlanma tenglamasi
Aniqlovchilik uchun, uch fazalı quvvat tenglamasi yoki boshqacha qilib aytganda uch fazalı quvvat hisoblashi uchun, birinchi navbatda, uch fazalı tizimning ideal holda mos kelishi kerak. Bu, har bir fazada voltaj va oqimlar o'zaro 120o farq bilan, shuningdek, har bir oqim tomonining amplitudlari bir xil bo'lganini, hamda har bir voltaj tomonining amplitudlari bir xil bo'lganini anglatadi. Endi, uch fazalı quvvat tizimining har bir fazasidagi voltaj va oqim orasidagi burchakli farq φ.
Keyin, qizil fazadagi voltaj va oqim quyidagicha bo'ladi:
mos ravishda.
sariq fazadagi voltaj va oqim quyidagicha bo'ladi-
mos ravishda.
Shuningdek, ko'k fazadagi voltaj va oqim quyidagicha bo'ladi-
mos ravishda.
Demak, qizil fazadagi aniq vaqtli quvvat ifodasi quyidagicha bo'ladi –
O'xshash holda, sariq fazadagi aniq vaqtli quvvat ifodasi quyidagicha bo'ladi –
O'xshash holda, ko'k fazadagi aniq vaqtli quvvat ifodasi quyidagicha bo'ladi –
Tizimning umumiy uch fazalı quvvati har bir fazadagi individual quvvatlarning yig'indisiga teng-
Yuqoridagi quvvat ifodasi, umumiy aniq vaqtli quvvatning doimiy ekanligini va har bir fazadagi haqiqiy quvvatning uch marta ekanligini ko'rsatadi. Bitta fazalı quvvat ifodasida reaktiv quvvat va aktiv quvvat komponentlari mavjud bo'lsa-da, uch fazalı quvvat ifodasida aniq vaqtli quvvat doimiy bo'ladi. Haqiqatan, uch fazalı tizimda, har bir individual fazadagi reaktiv quvvat nol emas, lekin ularning hozirgi paytdagi yig'indisi nolga teng.
Reaktiv kuchkacha quvvati elektr tarmog'ida bir vaqt birligida o'tkaziladigan maqnitli energiya shaklidir. Bu kuch-kuchlanishning birligi VAR (Volt Amper Reaktiv) bo'ladi. U AC tarmog'idagi ishlatilishi mumkin emas. Ammo elektr tarmog'ida zaryadlangan kondensator yoki induktor rezistor bilan ulangan bo'lsa, elementda saqlangan energiya issiqga aylanishi mumkin. Bizning energiya tizimimiz AC tizimida ishlaydi va kundalik hayotda foydalanilayotgan ko'plab yuklar induktiv yoki kapasitiv bo'lib, shuning uchun reaktiv kuch-kuchlanish elektr jihati bilan qandaydir muhim konsept hisoblanadi.
Manba: Electrical4u.
Izoh: Asliga hurmat. Yaxshi maqolalar ulashishga xos. Agar huquq buzilsa, iltimos, o'chirib tashlash uchun bog'laning.
