Aktív, meddő és látszólagos teljesítmény az AC áramkörben

Az egyenáramú áramkörökben a teljesítmény nincs felosztva különböző összetevőkre, például aktív és reaktív, ezért egyszerű P = U * I kifejezést használnak. De a váltakozó árammal más a helyzet. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, mi az elektromos áramkör aktív, meddő és látszólagos teljesítménye.

Meghatározás

Az elektromos áramkör terhelése határozza meg, hogy mekkora áram folyik rajta. Ha az áram állandó, akkor a legtöbb esetben egy bizonyos ellenállású ellenállás egyenértékű terheléssel meghatározható. Ezután a teljesítményt a következő képletekkel számítják ki:

P = U * I

P = I²*R

P = U²/ R

Ugyanezt a képletet használják a váltakozó áramú áramkör teljes teljesítményének meghatározására.

A terhelés két fő típusra oszlik:

• Az aktív terhelés egy ellenállásos terhelés, például fűtőelemek, izzólámpák és hasonlók.
• Reaktív - lehet induktív (motorok, indítótekercsek, mágnesszelepek) és kapacitív (kondenzátor bankok stb.).

Ez utóbbi csak váltakozó árammal történik, például szinuszos áramkörben, pontosan ez van az aljzataiban. Mi a különbség az aktív és a meddő energia között, tovább magyarázzuk egyszerű nyelven, hogy az információ érthető legyen a kezdő villanyszerelők számára.

A reaktív terhelés jelentése

A reaktív terhelésű elektromos áramkörben az áram és a feszültség fázisa időben nem esik egybe. A csatlakoztatott berendezés jellegétől függően a feszültség vagy vezeti az áramot (induktivitásban), vagy elmarad tőle (kapacitásban). A kérdések leírására vektordiagramokat használunk. Itt a feszültség- és áramvektor azonos iránya jelzi a fáziskoincidenciát. És ha a vektorokat egy bizonyos szögben ábrázolják, akkor ez a megfelelő vektor (feszültség vagy áram) fázisának elvezetése vagy késése. Vessünk egy pillantást mindegyikre.

Az induktivitásban mindig a feszültség vezeti az áramot. A fázisok közötti "távolságot" fokban mérjük, amit a vektordiagramok jól szemléltetnek. A vektorok közötti szöget a görög "Phi" betű jelöli.

Egy idealizált induktorban a fázisszög 90 fok. De a valóságban ezt az áramkör teljes terhelése határozza meg, de a valóságban nem nélkülözheti az ellenállásos (aktív) és a parazita (jelen esetben) kapacitív komponenst.

A kondenzátorban a helyzet fordított - az áram meghaladja a feszültséget, mivel az induktivitás töltés közben nagy áramot fogyaszt, amely töltés közben csökken. Bár gyakrabban mondják, hogy a feszültség elmarad az áramerősségtől.

Röviden és világosan fogalmazva, ezek az eltolódások a kommutációs törvényekkel magyarázhatók, amelyek szerint a kapacitás feszültsége nem változhat azonnal, az induktivitásban pedig az áram.

Hatványháromszög és koszinusz phi

Ha a teljes áramkört vesszük, elemezzük az összetételét, az áramok és feszültségek fázisait, majd készítsünk vektordiagramot. Ezután rajzolja meg az aktívat a vízszintes tengely mentén, a reaktívat pedig a függőleges tengely mentén, és kösse össze ezeknek a vektoroknak a végeit a kapott vektorral - kap egy hatványháromszöget.

Az aktív és meddő teljesítmény arányát fejezi ki, a két előző vektor végeit összekötő vektor pedig az összteljesítményt. Mindez túl szárazon és zavaróan hangzik, ezért nézze meg az alábbi képet:

A P betű az aktív teljesítményt, a Q a meddő teljesítményt, az S betű a teljes teljesítményt jelenti.

A teljes teljesítmény képlete:

A legfigyelmesebb olvasók valószínűleg észrevették a képlet és a Pitagorasz-tétel hasonlóságát.

Egységek:

• P - W, kW (watt);
• Q - var, kvar (reaktív volt-amper);
• S - VA (Volt-amper);

Számítások

A teljes teljesítmény kiszámításához összetett képletet használnak. Például egy generátor esetében a számítás a következő:

És a fogyasztó számára:

De a tudást a gyakorlatban alkalmazzuk, és kitaláljuk, hogyan kell kiszámítani az energiafogyasztást. Mint tudják, mi, hétköznapi fogyasztók csak a villamos energia aktív komponensének fogyasztásáért fizetünk:

P = S * cosФ

Itt látjuk a cosF új értékét. Ez a teljesítménytényező, ahol Φ a háromszög aktív és teljes komponensei közötti szög. Azután:

cosФ = P / S

A meddőteljesítményt viszont a következő képlettel számítják ki:

Q = U * I * sinФ

Az információk konszolidálásához nézze meg a videó előadást:

A fentiek mindegyike igaz egy háromfázisú áramkörre is, csak a képletek különböznek.

Válaszok a népszerű kérdésekre

A bruttó, aktív és meddő teljesítmény minden villanyszerelő számára fontos téma az elektromosságban. Végezetül összeállítottunk egy válogatást az ezzel kapcsolatos 4 gyakran ismételt kérdésből.

• Milyen munkát végez a meddő teljesítmény?

Válasz: hasznos munkát nem végez, de a vezeték terhelése a teljes teljesítmény, beleértve a reaktív komponenst is. Ezért az összterhelés csökkentése érdekében megküzdenek vele, vagy hozzáértő nyelven szólva kompenzálnak.

• Hogyan kompenzálják?

- Erre a célra reagens kompenzációs berendezést használnak. Ezek lehetnek kondenzátortelepek vagy szinkron kompenzátorok (szinkronmotorok). A kérdéssel részletesebben foglalkoztunk a cikkben: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Milyen fogyasztóktól származik a reagens?

- Ezek mindenekelőtt az elektromos motorok - a vállalkozásoknál a legtöbb elektromos berendezés.

• Mi a kára a magas reaktív energiafogyasztásnak?

- Az elektromos vezetékek terhelése mellett figyelembe kell venni, hogy a vállalkozások a teljes kapacitásért, az egyének pedig csak az aktív kapacitásért fizetnek. Ez a villanyszámla növekedéséhez vezet.

A videó egyszerű magyarázatot ad a meddő, aktív és látszólagos teljesítmény fogalmairól:

Itt fejezzük be e kérdés megvitatását. Reméljük, hogy most már világossá vált számodra, hogy mi az aktív, meddő és látszólagos teljesítmény, mi a különbség köztük, és az egyes értékek meghatározása.

Kapcsolódó anyagok:

• Mire jó a teljesítménykorlátozó?
• Fázis- és hálózati feszültség háromfázisú áramkörökben
• Hogyan határozható meg az elektromos készülékek energiafogyasztása