Aktiv, reaktiv og tilsynelatende kraft i AC-kretsen

I DC-kretser er ikke kraften delt inn i forskjellige komponenter, for eksempel aktiv og reaktiv, derfor brukes et enkelt uttrykk P = U * I. Men med vekselstrøm er situasjonen annerledes. I denne artikkelen skal vi se på hva aktiv, reaktiv og tilsynelatende kraft til en elektrisk krets er.

Definisjon

Belastningen på en elektrisk krets bestemmer hvor mye strøm som flyter gjennom den. Hvis strømmen er konstant, kan i de fleste tilfeller en motstand med en viss motstand bestemmes av en ekvivalent belastning. Deretter beregnes kraften ved å bruke en av formlene:

P = U * I

P = I²*R

P = U²/ R

Den samme formelen brukes for å bestemme den totale effekten i vekselstrømkretsen.

Lasten er delt inn i to hovedtyper:

• En aktiv er en resistiv belastning, som varmeelementer, glødelamper og lignende.
• Reaktiv - den kan være induktiv (motorer, startspoler, solenoider) og kapasitiv (kondensatorbanker, etc.).

Det siste skjer kun med vekselstrøm, for eksempel i en sinusformet strømkrets, det er akkurat dette du har i stikkontaktene dine. Hva som er forskjellen mellom aktiv og reaktiv energi, vil vi forklare videre i et enkelt språk slik at informasjonen blir forståelig for nybegynnere elektrikere.

Betydningen av reaktiv belastning

I en elektrisk krets med reaktiv belastning faller ikke strømfasen og spenningsfasen sammen i tid. Avhengig av arten av det tilkoblede utstyret, leder spenningen enten strømmen (i induktans), eller henger etter den (i kapasitet). Vektordiagrammer brukes til å beskrive spørsmålene. Her indikerer samme retning av spennings- og strømvektoren fasesammenfall. Og hvis vektorene er avbildet i en viss vinkel, er dette ledningen eller forsinkelsen til fasen til den tilsvarende vektoren (spenning eller strøm). La oss ta en titt på hver av dem.

Ved induktans leder spenningen alltid strømmen. «Avstanden» mellom faser måles i grader, noe som er tydelig illustrert i vektordiagrammer. Vinkelen mellom vektorene er angitt med den greske bokstaven "Phi".

I en idealisert induktor er fasevinkelen 90 grader. Men i virkeligheten bestemmes dette av den totale belastningen i kretsen, men i virkeligheten kan det ikke klare seg uten en resistiv (aktiv) komponent og en parasittisk (i dette tilfellet) kapasitiv komponent.

I kondensatoren er situasjonen motsatt - strømmen er foran spenningen, fordi induktansen, mens den lades, forbruker en stor strøm, som avtar når den lades. Selv om det oftere sies at spenningen henger etter strømmen.

For å si det kort og tydelig, kan disse skiftene forklares av kommuteringslovene, ifølge hvilke spenningen i kapasitansen ikke kan endres øyeblikkelig, og i induktansen - strømmen.

Power trekant og cosinus phi

Hvis du tar hele kretsen, analyser dens sammensetning, faser av strømmer og spenninger, og bygg deretter et vektordiagram. Etter det, tegn den aktive langs den horisontale aksen, og den reaktive langs den vertikale og koble endene av disse vektorene med den resulterende vektoren - du får en potenstrekant.

Den uttrykker forholdet mellom aktiv og reaktiv effekt, og vektoren som forbinder endene av de to foregående vektorene vil uttrykke den totale effekten. Alt dette høres for tørt og forvirrende ut, så ta en titt på bildet nedenfor:

Bokstaven P står for aktiv effekt, Q for reaktiv effekt, S for total effekt.

Formelen for den totale kraften er:

De mest oppmerksomme leserne har nok lagt merke til likheten mellom formelen og Pythagoras teorem.

Enheter:

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

Beregninger

For å beregne den totale kraften brukes en kompleks formel. For eksempel, for en generator, er beregningen:

Og for forbrukeren:

Men vi skal bruke kunnskapen i praksis og finne ut hvordan vi skal beregne strømforbruket. Som du vet, betaler vi, vanlige forbrukere, bare for forbruket av den aktive komponenten av elektrisitet:

P = S * cosФ

Her ser vi den nye verdien av cosF. Dette er effektfaktoren, der Φ er vinkelen mellom de aktive og totale komponentene fra trekanten. Deretter:

cosФ = P/S

På sin side beregnes reaktiv effekt med formelen:

Q = U * I * sinФ

For å konsolidere informasjonen, sjekk ut videoforelesningen:

Alt det ovennevnte er også sant for en trefasekrets, bare formlene vil avvike.

Svar på populære spørsmål

Brutto, aktiv og reaktiv effekt er et viktig tema innen elektrisitet for enhver elektriker. Som en konklusjon har vi samlet et utvalg av 4 vanlige spørsmål i denne forbindelse.

• Hva slags arbeid gjør reaktiv effekt?

Svar: den utfører ikke nyttig arbeid, men belastningen på linjen er full effekt, inkludert å ta hensyn til den reaktive komponenten. Derfor, for å redusere den totale belastningen, sliter de med det eller, snakker på et kompetent språk, kompenserer.

• Hvordan kompenseres det?

- Til dette formålet brukes reagenskompensasjonsutstyr. Disse kan være kondensatorbanker eller synkrone kompensatorer (synkronmotorer). Vi vurderte dette problemet mer detaljert i artikkelen: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Hvilke forbrukere kommer reagenset fra?

- Dette er for det første elektriske motorer - den mest tallrike typen elektrisk utstyr i bedrifter.

• Hva er skaden av høyt forbruk av reaktiv energi?

- I tillegg til belastningen på kraftlinjer, bør det tas i betraktning at bedrifter betaler for full kapasitet, og enkeltpersoner - kun for aktiv kapasitet. Dette fører til økte strømregninger.

Videoen gir en enkel forklaring på begrepene reaktiv, aktiv og tilsynelatende kraft:

Det er her vi avslutter vår vurdering av dette problemet. Vi håper at det nå har blitt klart for deg hva aktiv, reaktiv og tilsynelatende kraft er, hva som er forskjellene mellom dem og hvordan hver verdi bestemmes.

Relatert materiale:

• Hva er en kraftbegrenser for?
• Fase- og linjespenning i trefasekretser
• Hvordan bestemme strømforbruket til elektriske apparater