Aktivna, jalova i prividna snaga u krugu izmjenične struje

U istosmjernim krugovima snaga se ne dijeli na različite komponente, kao što su aktivne i reaktivne, stoga se koristi jednostavan izraz P = U * I. Ali s izmjeničnom strujom situacija je drugačija. U ovom članku ćemo pogledati što je aktivna, jalova i prividna snaga električnog kruga.

Definicija

Opterećenje električnog kruga određuje kolika struja teče kroz njega. Ako je struja konstantna, tada se u većini slučajeva otpornik određenog otpora može odrediti ekvivalentnim opterećenjem. Tada se snaga izračunava pomoću jedne od formula:

P = U * I

P = I²* R

P = U²/ R

Ista formula se koristi za određivanje ukupne snage u krugu izmjenične struje.

Opterećenje je podijeljeno u dvije glavne vrste:

• Aktivno je otporno opterećenje, kao što su grijaći elementi, žarulje sa žarnom niti i slično.
• Reaktivna - može biti induktivna (motori, zavojnice startera, solenoidi) i kapacitivna (baze kondenzatora itd.).

Potonje se događa samo s izmjeničnom strujom, na primjer, u krugu sinusne struje, to je upravo ono što imate u svojim utičnicama. Koja je razlika između aktivne i jalove energije, objasnit ćemo dalje jednostavnim jezikom kako bi informacije postale razumljive za električare početnike.

Značenje reaktivnog opterećenja

U električnom krugu s reaktivnim opterećenjem, trenutna faza i faza napona ne podudaraju se u vremenu. Ovisno o prirodi priključene opreme, napon ili vodi struju (u induktivnosti), ili zaostaje za njom (u kapacitetu). Za opisivanje pitanja koriste se vektorski dijagrami. Ovdje isti smjer vektora napona i struje ukazuje na podudarnost faza. A ako su vektori prikazani pod određenim kutom, onda je to prednost ili kašnjenje faze odgovarajućeg vektora (napona ili struje). Pogledajmo svaki od njih.

U induktivnosti, napon uvijek vodi struju. "Udaljenost" između faza se mjeri u stupnjevima, što je jasno ilustrirano vektorskim dijagramima. Kut između vektora označen je grčkim slovom "Phi".

U idealiziranom induktoru fazni kut je 90 stupnjeva. Ali u stvarnosti to je određeno ukupnim opterećenjem u krugu, ali u stvarnosti ne može bez otporne (aktivne) komponente i parazitske (u ovom slučaju) kapacitivne komponente.

U kondenzatoru je situacija suprotna - struja je ispred napona, jer induktivitet pri punjenju troši veliku struju, koja se tijekom punjenja smanjuje. Iako se češće kaže da napon zaostaje za strujom.

Ukratko i jasno rečeno, ti se pomaci mogu objasniti zakonima komutacije, prema kojima se napon u kapacitivnosti ne može mijenjati trenutno, a u induktivitetu - struja.

Potencijalni trokut i kosinus phi

Ako uzmete cijeli krug, analizirate njegov sastav, faze struja i napona, a zatim izgradite vektorski dijagram. Nakon toga nacrtajte aktivni po horizontalnoj osi, a reaktivni po okomitoj i spojite krajeve ovih vektora s rezultirajućim vektorom - dobit ćete trokut snage.

Izražava omjer aktivne i jalove snage, a vektor koji povezuje krajeve dva prethodna vektora izrazit će ukupnu snagu. Sve ovo zvuči previše suhoparno i zbunjujuće, pa pogledajte sliku ispod:

Slovo P označava aktivnu snagu, Q za jalove snage, S za ukupnu snagu.

Formula za ukupnu snagu je:

Najpažljiviji čitatelji vjerojatno su primijetili sličnost formule s Pitagorinim teoremom.

Jedinice:

• P - W, kW (vati);
• Q - var, kvar (reaktivni volt-amperi);
• S - VA (Volt-amperi);

Izračuni

Za izračunavanje ukupne snage koristi se složena formula. Na primjer, za generator, izračun je:

A za potrošača:

Ali primijenit ćemo znanje u praksi i smisliti kako izračunati potrošnju energije. Kao što znate, mi, obični potrošači, plaćamo samo potrošnju aktivne komponente električne energije:

P = S * cosF

Ovdje vidimo novu vrijednost cosF. Ovo je faktor snage, gdje je Φ kut između aktivne i ukupne komponente iz trokuta. Zatim:

cosF = P / S

Zauzvrat, jalova snaga se izračunava po formuli:

Q = U * I * sinF

Za konsolidaciju informacija pogledajte video predavanje:

Sve navedeno vrijedi i za trofazni krug, samo će se formule razlikovati.

Odgovori na popularna pitanja

Bruto, aktivna i jalova snaga važna su tema u elektroenergetici za svakog električara. Kao zaključak, sastavili smo izbor od 4 često postavljana pitanja u vezi s tim.

• Kakav rad obavlja jalova snaga?

Odgovor: ne obavlja koristan rad, ali opterećenje na liniji je puna snaga, uključujući uzimanje u obzir reaktivne komponente. Stoga, kako bi smanjili ukupno opterećenje, oni se bore s njim ili, govoreći kompetentnim jezikom, nadoknađuju.

• Kako se kompenzira?

- U tu svrhu koriste se instalacije za kompenzaciju reagensa. To mogu biti kondenzatorske banke ili sinkroni kompenzatori (sinkroni motori). Ovo pitanje detaljnije smo razmotrili u članku: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Od kojih potrošača dolazi reagens?

- To su prije svega elektromotori - najbrojnija vrsta električne opreme u poduzećima.

• Koja je šteta velike potrošnje jalove energije?

- Osim opterećenja na dalekovodima, treba imati na umu da poduzeća plaćaju za puni kapacitet, a pojedinci - samo za aktivni kapacitet. To dovodi do povećanog iznosa računa za struju.

Video pruža jednostavno objašnjenje pojmova jalove, aktivne i prividne snage:

Ovdje zaključujemo naše razmatranje ovog pitanja. Nadamo se da vam je sada postalo jasno što su aktivna, jalova i prividna snaga, koje su razlike između njih i kako se svaka vrijednost određuje.

Povezani materijali:

• Čemu služi limiter snage?
• Fazni i linijski napon u trofaznim krugovima
• Kako odrediti potrošnju energije električnih uređaja