Aktiv, reaktiv och skenbar effekt i AC-kretsen

I DC-kretsar är strömmen inte uppdelad i olika komponenter, såsom aktiv och reaktiv, därför används ett enkelt uttryck P = U * I. Men med växelström är situationen annorlunda. I den här artikeln kommer vi att titta på vilken aktiv, reaktiv och skenbar effekt hos en elektrisk krets.

Definition

Belastningen på en elektrisk krets avgör hur mycket ström som flyter genom den. Om strömmen är konstant kan i de flesta fall ett motstånd med en viss resistans bestämmas av en ekvivalent belastning. Därefter beräknas effekten med en av formlerna:

P = U * I

P = I²*R

P = U²/R

Samma formel används för att bestämma den totala effekten i växelströmskretsen.

Lasten är uppdelad i två huvudtyper:

• En aktiv sådan är en resistiv belastning, såsom värmeelement, glödlampor och liknande.
• Reaktiv - den kan vara induktiv (motorer, startspolar, solenoider) och kapacitiv (kondensatorbanker, etc.).

Det senare sker bara med växelström, till exempel i en sinusformad strömkrets, det är precis vad du har i dina uttag. Vad som är skillnaden mellan aktiv och reaktiv energi kommer vi att förklara vidare på ett enkelt språk så att informationen blir begriplig för nybörjare elektriker.

Betydelsen av reaktiv belastning

I en elektrisk krets med reaktiv belastning sammanfaller inte strömfasen och spänningsfasen i tiden. Beroende på typen av den anslutna utrustningen leder spänningen antingen strömmen (i induktans) eller släpar efter den (i kapacitet). Vektordiagram används för att beskriva frågorna. Här indikerar samma riktning för spännings- och strömvektorn fassammanfallen. Och om vektorerna är avbildade i en viss vinkel, är detta ledningen eller fördröjningen av fasen för motsvarande vektor (spänning eller ström). Låt oss ta en titt på var och en av dem.

Vid induktans leder spänningen alltid strömmen. "Avståndet" mellan faserna mäts i grader, vilket tydligt illustreras i vektordiagram. Vinkeln mellan vektorerna betecknas med den grekiska bokstaven "Phi".

I en idealiserad induktor är fasvinkeln 90 grader. Men i verkligheten bestäms detta av den totala belastningen i kretsen, men i verkligheten kan det inte klara sig utan en resistiv (aktiv) komponent och en parasitisk (i detta fall) kapacitiv komponent.

I kondensatorn är situationen den motsatta - strömmen ligger före spänningen, eftersom induktansen vid laddning förbrukar en stor ström, som minskar när den laddas. Även om det oftare sägs att spänningen ligger efter strömmen.

För att uttrycka det kort och tydligt kan dessa förskjutningar förklaras av kommuteringslagarna, enligt vilka spänningen i kapacitansen inte kan ändras omedelbart, och i induktansen - strömmen.

Power triangel och cosinus phi

Om du tar hela kretsen, analysera dess sammansättning, faser av strömmar och spänningar, bygg sedan ett vektordiagram. Efter det, rita den aktiva längs den horisontella axeln och den reaktiva längs den vertikala och anslut ändarna av dessa vektorer med den resulterande vektorn - du får en potenstriangel.

Det uttrycker förhållandet mellan aktiv och reaktiv effekt, och vektorn som förbinder ändarna av de två föregående vektorerna kommer att uttrycka den totala effekten. Det här låter för torrt och förvirrande, så ta en titt på bilden nedan:

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

Formeln för den totala effekten är:

De mest uppmärksamma läsarna har förmodligen lagt märke till formelns likhet med Pythagoras sats.

Enheter:

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

Beräkningar

För att beräkna den totala effekten används en komplex formel. Till exempel, för en generator är beräkningen:

Och för konsumenten:

Men vi kommer att tillämpa kunskapen i praktiken och ta reda på hur man beräknar strömförbrukningen. Som ni vet betalar vi, vanliga konsumenter, endast för förbrukningen av den aktiva komponenten av el:

P = S * cosФ

Här ser vi det nya värdet av cosF. Detta är effektfaktorn, där Φ är vinkeln mellan de aktiva och totala komponenterna från triangeln. Sedan:

cosФ = P/S

I sin tur beräknas reaktiv effekt med formeln:

Q = U * I * sinФ

För att konsolidera informationen, kolla in videoföreläsningen:

Allt ovanstående är också sant för en trefaskrets, bara formlerna kommer att skilja sig.

Svar på populära frågor

Brutto, aktiv och reaktiv effekt är ett viktigt ämne inom el för alla elektriker. Som avslutning har vi sammanställt ett urval av 4 vanliga frågor i detta avseende.

• Vilken typ av arbete gör reaktiv effekt?

Svar: den utför inte användbart arbete, men belastningen på linjen är full effekt, inklusive med hänsyn till den reaktiva komponenten. Därför, för att minska den totala belastningen, kämpar de med det eller, talar på ett kompetent språk, kompenserar de.

• Hur kompenseras det?

- För detta ändamål används reagenskompensationsutrustning. Dessa kan vara kondensatorbanker eller synkrona kompensatorer (synkronmotorer). Vi övervägde denna fråga mer detaljerat i artikeln: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Vilka konsumenter kommer reagenset ifrån?

- Det här är för det första elmotorer - den mest talrika typen av elektrisk utrustning på företag.

• Vad är skadan av hög förbrukning av reaktiv energi?

- Förutom belastningen på kraftledningar bör man komma ihåg att företag betalar för full kapacitet och individer - endast för aktiv kapacitet. Detta leder till en ökad mängd elräkningar.

Videon ger en enkel förklaring av begreppen reaktiv, aktiv och skenbar kraft:

Det är här vi avslutar vår övervägande av denna fråga. Vi hoppas att det nu har blivit klart för dig vad aktiv, reaktiv och skenbar kraft är, vad är skillnaderna mellan dem och hur varje värde bestäms.

Relaterat material:

• Vad är en effektbegränsare till för?
• Fas- och nätspänning i trefaskretsar
• Hur man bestämmer strömförbrukningen för elektriska apparater