Aktiiv-, reaktiiv- ja näivvõimsus vahelduvvooluahelas

Alalisvooluahelates ei jagata võimsust erinevateks komponentideks, näiteks aktiivseks ja reaktiivseks, seetõttu kasutatakse lihtsat avaldist P = U * I. Kuid vahelduvvooluga on olukord teine. Selles artiklis vaatleme, mis on elektriahela aktiiv-, reaktiiv- ja näivvõimsus.

Definitsioon

Elektriahela koormus määrab, kui palju voolu seda läbib. Kui vool on konstantne, siis enamikul juhtudel saab teatud takistusega takisti määrata samaväärse koormuse abil. Seejärel arvutatakse võimsus ühe valemi abil:

P = U * I

P = I²*R

P = U²/ R

Sama valemi abil määratakse koguvõimsus vahelduvvooluahelas.

Koormus on jagatud kahte põhitüüpi:

• Aktiivne on takistuslik koormus, näiteks kütteelemendid, hõõglambid jms.
• Reaktiivne - see võib olla induktiivne (mootorid, käivituspoolid, solenoidid) ja mahtuvuslik (kondensaatoripangad jne).

Viimane juhtub ainult vahelduvvooluga, näiteks siinusvooluahelas, see on täpselt see, mis teil pistikupesades on. Mis vahe on aktiiv- ja reaktiivenergial, selgitame edasi lihtsas keeles, et teave muutuks algajatele elektrikutele arusaadavaks.

Reaktiivkoormuse tähendus

Reaktiivkoormusega elektriahelas ei lange voolufaas ja pingefaas ajaliselt kokku. Sõltuvalt ühendatud seadmete olemusest juhib pinge voolu (induktiivsuselt) või jääb sellest maha (võimsuselt). Küsimuste kirjeldamiseks kasutatakse vektorskeeme. Siin näitab pinge ja voolu vektori sama suund faaside kokkulangevust. Ja kui vektoreid on kujutatud teatud nurga all, siis on see vastava vektori (pinge või voolu) faasi juhe või viivitus. Vaatame igaüht neist.

Induktiivsuse korral juhib pinge alati voolu. Faaside vahelist "kaugust" mõõdetakse kraadides, mis on vektordiagrammidel selgelt illustreeritud. Vektorite vahelist nurka tähistatakse kreeka tähega "Phi".

Idealiseeritud induktiivpoolis on faasinurk 90 kraadi. Kuid tegelikkuses määrab selle ahela kogukoormus, kuid tegelikult ei saa see ilma takistusliku (aktiivse) komponendi ja parasiitse (antud juhul) mahtuvusliku komponendita.

Kondensaatoris on olukord vastupidine - vool on pingest ees, kuna induktiivsus tarbib laadimise ajal suurt voolu, mis laadimisel väheneb. Kuigi sagedamini räägitakse, et pinge jääb voolust maha.

Lühidalt ja selgelt öeldes saab neid nihkeid seletada kommutatsiooniseadustega, mille kohaselt ei saa mahtuvuse pinge hetkega muutuda ja induktiivsuses - vool.

Jõukolmnurk ja koosinus phi

Kui võtate kogu vooluringi, analüüsige selle koostist, voolude ja pingete faase ning seejärel koostage vektorskeem. Pärast seda tõmmake aktiivne piki horisontaaltelge ja reaktiivne piki vertikaaltelge ning ühendage nende vektorite otsad saadud vektoriga - saate võimsuskolmnurga.

See väljendab aktiiv- ja reaktiivvõimsuse suhet ning kahe eelmise vektori otsa ühendav vektor väljendab koguvõimsust. See kõik kõlab liiga kuivalt ja segaselt, nii et vaadake allolevat pilti:

Täht P tähistab aktiivvõimsust, Q reaktiivvõimsust, S koguvõimsust.

Koguvõimsuse valem on järgmine:

Tähelepanelikumad lugejad on ilmselt märganud valemi sarnasust Pythagorase teoreemiga.

Ühikud:

• P - W, kW (vatti);
• Q - var, kvar (reaktiivsed volt-amprid);
• S - VA (volt-amprid);

Arvutused

Koguvõimsuse arvutamiseks kasutatakse keerulist valemit. Näiteks generaatori puhul on arvutus järgmine:

Ja tarbija jaoks:

Kuid me rakendame teadmisi praktikas ja mõtleme välja, kuidas energiatarbimist arvutada. Nagu teate, maksame meie, tavatarbijad, ainult elektrienergia aktiivse komponendi tarbimise eest:

P = S * cosФ

Siin näeme cosF uut väärtust. See on võimsustegur, kus Φ on nurk kolmnurga aktiivsete ja kogukomponentide vahel. Seejärel:

cosФ = P / S

Reaktiivvõimsus omakorda arvutatakse järgmise valemiga:

Q = U * I * sinФ

Teabe koondamiseks vaadake videoloengut:

Kõik ülaltoodu kehtib ka kolmefaasilise vooluringi kohta, erinevad ainult valemid.

Vastused populaarsetele küsimustele

Bruto-, aktiiv- ja reaktiivvõimsus on elektrivaldkonnas oluline teema iga elektriku jaoks. Kokkuvõtteks oleme koostanud valiku 4 selle kohta korduma kippuvast küsimusest.

• Millist tööd teeb reaktiivvõimsus?

Vastus: see ei tee kasulikku tööd, kuid liini koormus on täisvõimsusel, sealhulgas reaktiivkomponenti arvesse võttes. Seetõttu vaevlevad nad sellega, et üldist koormust vähendada, või pädevas keeles rääkides kompenseerivad.

• Kuidas seda kompenseeritakse?

- Sel eesmärgil kasutatakse reaktiivi kompenseerimise seadmeid. Need võivad olla kondensaatoripangad või sünkroonkompensaatorid (sünkroonmootorid). Arutasime seda probleemi üksikasjalikumalt artiklis: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Millistelt tarbijatelt reaktiiv pärineb?

- Need on ennekõike elektrimootorid - ettevõtete kõige arvukam elektriseadmete tüüp.

• Mis on reaktiivenergia suure tarbimise kahju?

- Lisaks elektriliinide koormusele tuleb meeles pidada, et ettevõtted maksavad täisvõimsuse ja üksikisikud ainult aktiivvõimsuse eest. See toob kaasa elektriarvete suurenemise.

Video annab lihtsa selgituse reaktiiv-, aktiiv- ja näivvõimsuse mõistetele:

Siinkohal me selle teema käsitlemise lõpetame. Loodame, et nüüd on teile selgeks saanud, mis on aktiiv-, reaktiiv- ja näivvõimsus, millised on nende erinevused ja kuidas iga väärtus määratakse.

Seotud materjalid:

• Milleks on võimsuse piiraja?
• Faasi- ja liinipinge kolmefaasilistes ahelates
• Kuidas määrata elektriseadmete energiatarbimist