Actief, reactief en schijnbaar vermogen in het AC-circuit

In DC-circuits wordt vermogen niet verdeeld in verschillende componenten, zoals actief en reactief, daarom wordt een eenvoudige uitdrukking P = U * I gebruikt. Maar bij wisselstroom is de situatie anders. In dit artikel zullen we kijken naar wat actief, reactief en schijnbaar vermogen van een elektrisch circuit is.

Definitie

De belasting op een elektrisch circuit bepaalt hoeveel stroom er doorheen gaat. Als de stroom constant is, kan in de meeste gevallen een weerstand van een bepaalde weerstand worden bepaald door een equivalente belasting. Vervolgens wordt het vermogen berekend met een van de formules:

P = U * I

P = ik²* R

P = U²/ R

Dezelfde formule wordt gebruikt om het totale vermogen in het wisselstroomcircuit te bepalen.

De belasting is verdeeld in twee hoofdtypen:

• Een actieve is een ohmse belasting, zoals verwarmingselementen, gloeilampen en dergelijke.
• Reactief - het kan inductief zijn (motoren, startspoelen, elektromagneten) en capacitief (condensatorbanken, enz.).

Dat laatste gebeurt alleen bij wisselstroom, bijvoorbeeld in een sinusvormig stroomcircuit, dit is precies wat je in je stopcontacten hebt. Wat het verschil is tussen actieve en reactieve energie, zullen we in eenvoudige taal verder uitleggen zodat de informatie begrijpelijk wordt voor beginnende elektriciens.

De betekenis van reactieve belasting

In een elektrisch circuit met reactieve belasting vallen de stroomfase en de spanningsfase niet in de tijd samen. Afhankelijk van de aard van de aangesloten apparatuur loopt de spanning voor op de stroom (in inductantie) of blijft deze achter (in capaciteit). Er worden vectordiagrammen gebruikt om de vragen te beschrijven. Hier geeft dezelfde richting van de spannings- en stroomvector het fasecoïncidentie aan. En als de vectoren onder een bepaalde hoek worden weergegeven, dan is dit de voorsprong of vertraging van de fase van de overeenkomstige vector (spanning of stroom). Laten we eens naar elk van hen kijken.

Bij inductie loopt de spanning altijd voor op de stroom. De "afstand" tussen fasen wordt gemeten in graden, wat duidelijk wordt geïllustreerd in vectordiagrammen. De hoek tussen de vectoren wordt aangegeven met de Griekse letter "Phi".

In een geïdealiseerde inductor is de fasehoek 90 graden. Maar in werkelijkheid wordt dit bepaald door de totale belasting in het circuit, maar in werkelijkheid kan het niet zonder een resistieve (actieve) component en een parasitaire (in dit geval) capacitieve component.

In de condensator is de situatie omgekeerd - de stroom loopt voor op de spanning, omdat de inductantie tijdens het opladen een grote stroom verbruikt, die afneemt naarmate deze wordt opgeladen. Al wordt vaker gezegd dat de spanning achterblijft bij de stroom.

Om het kort en duidelijk te zeggen, deze verschuivingen kunnen worden verklaard door de commutatiewetten, volgens welke de spanning in de capaciteit niet onmiddellijk kan veranderen, en in de inductantie - de stroom.

Machtsdriehoek en cosinus phi

Als u het hele circuit neemt, analyseert u de samenstelling, fasen van stromen en spanningen en bouwt u vervolgens een vectordiagram. Teken daarna de actieve langs de horizontale as en de reactieve langs de verticale en verbind de uiteinden van deze vectoren met de resulterende vector - je krijgt een machtsdriehoek.

Het drukt de verhouding van actief en reactief vermogen uit, en de vector die de uiteinden van de twee vorige vectoren verbindt, zal het totale vermogen uitdrukken. Dit klinkt allemaal te droog en verwarrend, dus kijk maar eens naar de onderstaande afbeelding:

De letter P staat voor actief vermogen, Q voor blindvermogen, S voor totaal vermogen.

De formule voor het totale vermogen is:

De meest oplettende lezers hebben waarschijnlijk de overeenkomst opgemerkt van de formule met de stelling van Pythagoras.

Eenheden:

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

Berekeningen

Om het totale vermogen te berekenen, wordt een complexe formule gebruikt. Voor een generator is de berekening bijvoorbeeld:

En voor de consument:

Maar we gaan de kennis in de praktijk toepassen en uitzoeken hoe we het stroomverbruik kunnen berekenen. Zoals u weet, betalen wij, gewone consumenten, alleen voor het verbruik van de actieve component van elektriciteit:

P = S * cosФ

Hier zien we de nieuwe waarde van cosF. Dit is de arbeidsfactor, waarbij Φ de hoek is tussen de actieve en totale componenten van de driehoek. Vervolgens:

cosФ = P / S

Op zijn beurt wordt reactief vermogen berekend met de formule:

Q = U * ik * sinФ

Bekijk de videolezing om de informatie te consolideren:

Al het bovenstaande geldt ook voor een driefasige schakeling, alleen de formules zullen verschillen.

Antwoorden op populaire vragen

Bruto, actief en reactief vermogen zijn een belangrijk onderwerp in elektriciteit voor elke elektricien. Ter afsluiting hebben we een selectie gemaakt van 4 veelgestelde vragen hierover.

• Wat voor werk doet blindvermogen?

Antwoord: het doet geen nuttig werk, maar de belasting op de lijn is het volledige vermogen, inclusief rekening houdend met de reactieve component. Daarom worstelen ze ermee om de algehele belasting te verminderen of, in een competente taal te spreken, compenseren.

• Hoe wordt het vergoed?

- Hiervoor wordt reagenscompensatieapparatuur gebruikt. Dit kunnen condensatorbanken of synchrone compensatoren (synchrone motoren) zijn. We hebben dit probleem in meer detail besproken in het artikel: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Van welke consumenten komt het reagens?

- Dit zijn in de eerste plaats elektromotoren - het meest voorkomende type elektrische apparatuur bij bedrijven.

• Wat is de schade van een hoog verbruik van reactieve energie?

- Naast de belasting van hoogspanningslijnen, moet er rekening mee worden gehouden dat bedrijven betalen voor volledige capaciteit en individuen - alleen voor actieve capaciteit. Dit leidt tot een hoger bedrag aan elektriciteitsrekeningen.

De video geeft een eenvoudige uitleg van de concepten van reactief, actief en schijnbaar vermogen:

Hier besluiten we onze beschouwing van deze kwestie. We hopen dat het u nu duidelijk is geworden wat actief, reactief en schijnbaar vermogen is, wat de verschillen daartussen zijn en hoe elke waarde wordt bepaald.

Gerelateerde materialen:

• Waar dient een vermogensbegrenzer voor?
• Fase- en lijnspanning in driefasige circuits
• Hoe het stroomverbruik van elektrische apparaten te bepalen?