Загрузка...Измерение активной, реактивной и полной мощности
Измерение активной, реактивной и полной мощности
Мощность является важным фактором для оценки эффективности работы электрооборудования в сети энергосистемы. Использование её предельных значений может привести к перегрузкам сети, аварийным ситуациям и выходу оборудования из строя. Для того чтобы обезопасить себя от этих негативных последствий, необходимо понимать, что такое активная реактивная и полная мощность.
Параметры источника питания
При подключении электроприборов к электропитанию и создании замкнутой цепи, кроме энергии Р, потребляемой нагрузкой, учитываются следующие параметры:
- Роб. (полная мощность источника тока), выделяемая на всех участках цепи;
- ЭДС – напряжение, вырабатываемое элементом питания;
- Р (полезная мощность), потребляемая всеми участками сети, кроме источника тока;
- Ро (мощность потерь), потраченная внутри батареи или генератора;
- внутреннее сопротивление элемента питания;
- КПД источника электропитания.
Внимание! Не следует путать КПД источника и нагрузки. При высоком коэффициенте батареи в электроприборе он может быть низким из-за потерь в проводах или самом устройстве, а также наоборот.
Об этом подробнее.
Полная энергия цепи
При прохождении электрического тока по цепи выделяется тепло, или совершается другая работа. Аккумулятор или генератор не являются исключением. Энергия, выделенная на всех элементах, включая провода, называется полной. Она рассчитывается по формуле Роб.=Ро.+Рпол., где:
- Роб. – полная мощность;
- Ро. – внутренние потери;
- Рпол. – полезная мощность.
Полная и полезная мощность
Внимание! Понятие о полной мощности используется не только в расчётах полной цепи, но также в расчетах электродвигателей и других устройств, потребляющих вместе с активной реактивную энергию.
ЭДС и напряжение
ЭДС, или электродвижущая сила, – напряжение, вырабатываемое источником. Измерить его можно только в режиме Х.Х. (холостого хода). При подключении нагрузки и появлении тока от значения ЭДС вычитается Uо. – потери напряжения внутри питающего устройства.
ЭДС и напряжение
Полезная мощность
Полезной называют энергию, выделенную во всей цепи, кроме питающего устройства. Она высчитывается по формуле:
- «U» – напряжение на клеммах,
- «I» – ток в цепи.
В ситуации, при которой сопротивление нагрузки равно сопротивлению источника тока, она максимальна и равна 50% полной.
При уменьшении сопротивления нагрузки ток в цепи растёт вместе с внутренними потерями, а напряжение продолжает падать, и при достижении нуля ток будет максимальным и ограниченным только Rо. Это режим К.З. – короткого замыкания. При этом энергия потерь равна полной.
При росте сопротивления нагрузки ток и внутренние потери падают, а напряжение растёт. При достижении бесконечно большой величины (разрыве сети) и I=0 напряжение будет равно ЭДС. Это режим Х..Х. – холостого хода.
Потери внутри источника питания
Аккумуляторы, генераторы и другие устройства имеют внутреннее сопротивление. При протекании через них тока выделяется энергия потерь. Она рассчитывается по формуле:
где «Uо» – падение напряжения внутри прибора или разница между ЭДС и выходным напряжением.
Внутреннее сопротивление источника питания
Для расчёта потерь Ро. необходимо знать внутреннее сопротивление устройства. Это сопротивление обмоток генератора, электролита в аккумуляторе или по другим причинам. Замерить его мультиметром не всегда возможно. Приходится пользоваться косвенными методами:
- при включении прибора в режиме холостого хода замеряется Е (ЭДС);
- при подключенной нагрузке определяются Uвых. (выходное напряжение) и ток I;
- рассчитывается падение напряжения внутри устройства:
- вычисляется внутреннее сопротивление:
Негативное воздействие реактивной нагрузки
Реактивная нагрузка не выполняет никакой полезной работы. Колебания реактивной составляющей от источника к потребителю только вызывают паразитные потери. Кроме того, промышленные предприятия обязаны платить за отпущенную им реактивную энергию. Это вызвано тем, что в большинстве своём приёмники энергии – электродвигатели и трансформаторы. Количество потреблённого электричества (кВт⋅ч) не всё идёт на полезную работу, а оплачивать нужно и её реактивную составляющую.
Решить эту проблему помогут конденсаторные компенсационные установки. Ведь если включить параллельно индуктивной нагрузке ёмкостную, то можно свести действие паразитных токов к минимуму. На подстанциях, питающих потребителей, устанавливаются такие установки.
Выводы и полезное видео по теме
Вычисление силы тока по мощности для подбора сечения кабеля:
Определение потребляемой мощности групп электроприборов на примере частного дома:
Вычисление силы тока для определения параметров проводки или определение допустимой мощности в уже существующей цепи можно сделать самостоятельно. Для правильного решения поставленной задачи необходимо учесть нюансы, возникающие на практике, а не только использовать известные формулы, которые работают при «идеальных» условиях.
Если появились вопросы по теме статьи или вы можете дополнить этот материал интересной информацией, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.
