Почему активная мощность не может быть отрицательной

Активная мощность

Ребята! Кто давно хотел выучить английский? Переходите по моей ссылке и получите два бесплатных урока в школе английского языка SkyEng! Занимаюсь там сам — очень круто. Прогресс налицо.

В приложении можно учить слова, тренировать аудирование и произношение.

Активная мощность — среднее за период значение мгновенной мощности переменного тока

Может ли Активная мощность быть отрицательной? Конечно нет. Но если рассмотреть пример и идти в тупую, то оказывается, что активная мощность может быть отрицательна. Пример : Допустим вы потребляете электрическую энергию дома и у вас стоит электрический счётчик активной мощности. И тут вы притащили домой свой генератор, подключили и начали электроэнергию не потреблять, а отдавать в общую сеть. И что произойдёт со счётчиком? правильно — он уменьшит показания, тоесть к показаниям до генератора прибавится отрицательная активная мощность (Но все же это не так)

Полная мощность тока

Реактивная мощность

В формуле мы использовали :

— Активная мощность

— Реактивная мощность

Читайте также:

Шкода октавия а5 как понизить расход топлива

— Полная мощность

— Коэффициент мощности

— Напряжение в цепи

— Сила тока

— Угол сдвига фаз

— Период

Почему активная мощность не может быть отрицательной

Но из графиков видно, что, во-первых, в моменты, когда активная мощность отрицательная — ток положительный, а во-вторых, оба этих параметра почти всегда показывают нормальные данные, только иногда такие всплески.

Смотрю формулу расчета из инструкции, активная мощность P=VxIxSIN(Ф). V и I являются квадратными корнями, значит не могут быть отрицательными по определению. Соответственно активная мощность может быть отрицательной, только если SIN отрицательный, а это значит, что угол смещения между V и I находится в 3-ем или 4-ом квадранте. Такое возможно? То есть ток опережает напряжение? Емкостная нагрузка?

turkish945 простите с какого перепуга синус ? — это формула как раз для реактивной мощности. для активной там косинус.

Читайте также:

Как подключить магнитолу андроид в машине

даже по ссылке выше это указано.

Вы бы пояснили что у вас на графиках изображено.

Предположу что Total это сумма мощности. Вот Фаза Генератора непонятно что, так как МЭ 3-х фазный, в куда он там генератор еще смог подключить ? 🙂

з.ы. по реактивке могу график скинуть со счетчика, дофига отрицательного в частном доме. Но частникам она по одному месту.

Вы бы пояснили что у вас на графиках изображено.

Генератор с другого МЭ-110, с однофазного исполнения. Просто у меня все выведено на один график, т.к. одновременно эти два источника работать не могут.

Это все ладно, сегодня наблюдал, увидел аналогичную ситуацию по черной фазе и удалось выяснить, что это происходит во время работы торцовочной пилы. Видимо на красной фазе тоже какой-то движок включается, у меня под подозрением четыре: насос котла, компрессор морозильной камеры, компрессор холодильника, движок стиральной машинки.

Читайте также:

Где стоит центральный замок уаз патриот

Еще раз, АКТИВНАЯ никогда не может быть в минусе, какой бы косинус там ни был, он всегда >0 (у себя наблюдал косинус 0,6) — это как раз из-за движков. Нагрузки то у вас в доме практически все 1-но фазные.

с минусом может быть только РЕАКТИВНАЯ мощность. И опять же это из-за двигателей

Собственно минус в реактивке возникает из-за двигателей, тот же ТЭН ее никогда не даст в принципе.

с минусом может быть только РЕАКТИВНАЯ мощность. И опять же это из-за двигателей

Собственно минус в реактивке возникает из-за двигателей, тот же ТЭН ее никогда не даст в принципе.

Должно быть — это одно, а то что есть на самом деле — это другое.

Всем добрый вечер!

косинус замерил, вот новые графики:

Читайте также:

Какая разболтовка на шевроле круз 2012

Видно, что косинус вообще из отрицательной зоны не выходит, в таком случае вообще не понятно, как по приведенной в инструкции формуле мощность может получаться положительной. Видимо все-таки в реальности считается не так, как в инструкции.

А почто косинус отрицательный ?

Из настроек неясно какие регистры читаются.

сепульки они такие))

Насчет подключения, ну я вроде внимательно подключал, опять же, если бы я что-то не так подключил, вряд ли только с косинусом проблема была бы. Ток показывает правильно, напряжение правильно — сходится с показаниями вольтамперметров. Сам прибор тоже никаких ошибок не показывает.

Тут вообще представители ОВЕНа бывают? Может они что-то могут сказать?

Еще надо разобрать — какого/каких

Нечего там разбираться. Для одной фазы поменять подключение ТТ и все станет ясно.

Тут вообще представители ОВЕНа бывают? Может они что-то могут сказать?

Не надо ждать представителей ОВЕН. Диагноз поставлен. Действуй. О результатах доложи. 😉

С какого ? Он же среднеквадратичный, т.е. корень из чего-то в итоге. Знак откуда ?

Тогда и показания тока будут отрицательными, а с этим проблем нет.

Каких только чудаков на форуме нет. Ты будто бы и в школе не учился. 😉

Глупости заумные не надо писать. Действующее значение функции не является комплексным числом и всегда положительно. В приборе делается выборка и по ней вычисляется действующее значение тока. Ни при каком раскладе ток с минусом получится не может (корень квадратный в формуле фигурирует). А вот если фазировка ТТ сделана неверно, то фазовый сдвиг между током и напряжением получится неверный, косинус окажется во второй или третьей четвертях и будет с минусом. Активная мощность при дальнейшем вычислении получится то же с минусом.

Продолжаешь под умного косить ? 😉 Ток величина векторная, а действующее значение тока величина скалярная.

Правильно. Вот направление этого вектора и принимают за знак. Просто так договорились.

Упертый ты. Тебя не вразумить. Может пояснишь как микроконтроллер прибора определяет направление вектора тока. 😉

Не надо сюда мелкого приплетать, мы тут не на троих соображаем.;) Ты прежде на мой вопрос ответь.

Кончай срамить род человеческий. МЭ-110.220-3М — это цифровой прибор. Этот прибор вычисляет действующее значение тока по приведенной в РЭ формуле (см. вложение). Любой школьник скажет, что Irms, вычисленный по этой формуле не может быть отрицательным. Получается, что ты и в школе не учился, если ты этого не понимаешь.;)

Когда Вы после школы окончите ВУЗ по любой электро или радио технической специальности — Вы поймёте, что я говорю.

Я ВУЗ давно окончил и получил диплом с отличием. С тобой же все ясно. Про таких как ты говорят — Слыхал звон, да не знаешь где он. Больше ничего не пиши. Голова начинает пухнуть от твоего бреда.

В посте #44 IVM все разжевал до нельзя. Такое мог написать человек, который хорошо знает ТОЭ и элементарную математику. Читай и перечитывай этот пост до тех пор пока тебя не осенит.

Ну, я давно перекидывал вторичку на ТТ, это в 2015г было. Глянул сохранившиеся фотки по объекту, нет ничего. Значит на словах писал. Прикол в том, что этот минус ребята, которые настраивали Scada просто обошли тупым убиранием минуса :). Пришлось идти на объект и исправлять подключения, а то энергетик объекта не вкурил бы в такую тему :).

а что конкретно было с минусом не помню уже. В принципе согласен, ток он и в африке, не зависимо от сети мы потребляем или в сеть кидаем, должен быть положительным значением. А вот направление мощности может быть и минус и плюс. В тех же счетчиках Меркурий 230, 236 активная энергия просто залочена, всегда считает в плюс. Хотя есть версии счетчиков, которые активку измеряют в обоих направлениях. И думаю, после принятия закона о микрогенерации со временем разлочат и в обычных счетчиках.

Только строго спросите у Вольда, почему при переполюсовке обмотке ТТ знак измеренного тока поменяется, если в приведенной Вами формуле значение квадратного корня в принципе не м.б. отрицательным.

При переполюсовке ТТ знак тока не поменяется. Поменяется знак косинуса, с минуса на плюс. Активная мощность после этого то же станет положительной как и должно быть.

И почему на графике косинуса у автора шкала отрицательная ?

melky не иди по стопам ASo — этот тупиковый путь. Тебе надо то же внимательно прочитать пост #44, там все подробно расписано. Автор темы уже наверно переподключил ТТ и кайфует от полученного результата.

Вот “знак косинуса” и есть знак действительной части комплексного значения силы тока. Для этого и используют ТФКП.

Продолжаешь бредить ? В данной теме интерес представляют действующие значения силы тока и напряжения (всегда положительны), косинус угла сдвига фазы между током и напряжением (в электрических цепях переменного тока всегда положителен) и активная мощность (всегда положительна). Действительная часть комплексного значения силы тока в этой теме — это как пятое колесо в телеге и никого не интересует.

P = U * I * cos φ; Где ты в этой формуле видишь действительную часть комплексного значения силы тока ?

Вольд, я к тому, что у автора на графике косинуса почему-то шкала отрицательная ВСЯ. вот непонятно почему ?

https://owen.ru/forum/showthread.php?t=33163&p=331755&viewfull=1#post331755 — фот тут график Косинуса

не то и не от туда читает ? а обозвал как думает ?

Если P = U * I * cos φ и последний на графике всегда в минусе, то почему у автора P то минус то плюс .

Вольд, я к тому, что у автора на графике косинуса почему-то шкала отрицательная ВСЯ. вот непонятно почему ?

https://owen.ru/forum/showthread.php?t=33163&p=331755&viewfull=1#post331755 — фот тут график Косинуса

не то и не от туда читает ? а обозвал как думает ?

Если P = U * I * cos φ и последний на графике всегда в минусе, то почему у автора P то минус то плюс .

Не хрен гадать. ТТ надо переподключить и посмотреть ркзультат.

А вот если фазировка ТТ сделана неверно, то фазовый сдвиг между током и напряжением получится неверный, косинус окажется во второй или третьей четвертях и будет с минусом. Активная мощность при дальнейшем вычислении получится то же с минусом.

проверить ТТ ессно надо , мало того, их надо было изначально правильно подключать.

Значение измеренного коэффициента мощности по входу A | 0x006E,0x006F | от -1 до 1 | float | Только чтение

Вольд это да. но почему за период графика косинус отрицателен всегда, а активная мощность не всегда ? тут не только с ТТ надо разбираться (проверять), но и откуда что читается из самого прибора.

Тут еще с прошивкой прибора надо разработчикам разбираться, возможно там косяки есть.

Коэффициент мощности в цепях переменного тока не может быть отрицательным. Зачем разработчик заложил Signed long ?

Хотя если бы не заложил, то сейчас с косяком было бы труднее разобраться.

ТФКП используется в ТОЭ. Но в цепях переменного тока на комплексной плоскости используется только первый и четвертый квадранты. Таким образом целая часть комплексного числа применительно к электротехнике всегда положительна. А это и означает что Cos φ в электротехнике всегда положителен.

Шах тебе и мат, ASo.

Опять мимо. Автор темы чётко написал, что его собственный генератор параллельно с етьью не работает, значит никаких перетоков мощности нет.

если и то и то правильно — выкинуть к чертям эту погремушку. з.ы. кстати под него вроде выпускали прошивку когда-то с исправлениями. на руках 3-х фазного не было к счастью.

e.filatov прямого включения хотя бы 60А есть ? а если выше то ставим ТТ.

Ни один производитель не делает подобные модули прямого включения — это не удобно. Ибо это не счётчик.

Вот реально, сделали бы модуль с возможностью прямого включения, отбоя бы не было от всяких котеджных автоматизаторов. Да если еще с возможностью установки на дверь щита, в идеале выносная панель. Это и был бы конкурентно способный прибор. А так . счетчик дешевле, проще, занимает меньше места, особенно если типа ABB или SDM

Просто глянув цену на продукцию Овен, удивляюсь, даже Российские производители в ту же цену только ой, еще и гармоник целый список могут считать и обрабатывать.

Кстати именно из-за неконкурентоспособности я не пользуюсь данными модулями. Как и модулями тензодатчиков. И ещё рядом оборудования ОВЕН. Это нормально — на то и конкуренция.

Реактивная мощность ожидается тут разве что от обычных бытовых блоков питания.

без обид. у меня в автомате запускается, обычно стоит в режиме 3 часа ждем, на час запуск и так по кругу. Если вдруг дома и жена что-то готовит в духовке, можно пойти кнопочку переключить и он запустится, чтобы продукты не выбрасывать. а тут Рубила.

сорри, дочитал что там с мотор приводом. 🙂

melky Вот-вот! Спешка нужна только при ловле блох. Уж прости за грубость, но за последние годы я возненавидел тех, кто сначала смотрит фоточки или ютубчик, потом сразу же пишет и даже не дочитывает.

Turkish945, помнишь как у нас с тобой ПЭФ тупил от кажется блока питания роутера-то? Что блок так срал в сеть, что ПЭФ видел это как ошибку залипания реле и аварийно вырубался, чтобы межфазное не сделать? Ничего подобного не висит у тебя там? Ты смотрел вообще на третью фазу? Чего там из нагрузок?

У меня сейчас в щите висит 3-х фазный Меркурий 236, ввод в дом однофазный, вся сеть идет через 1 фазу счетчика, на 2-ю и 3-ю стоят перемычки просто (ибо интерфейс счетчика питается с 3-й фазы, а не с любой, такие чудеса производителя). Но вот почему он не хочет Активную нагрузку считать в минус . вот не хочет собака, и все тут.

з.ы. есть у меня МЭ но правда однофазный, валяется на работе, был подключен через трансформатор тока (не ABB там, а дешевый IEK, места занимает просто ужас). И то же ну ни в какую не хотел Активку считать в минус.

з.ы. на счет реактивки не переживайте, во-первых частники за нее не платят. Во-вторых она будет всегда. Подозреваю, что ее как раз и дают различные импульсные БП типа телека, роутеров и прочего прочего. Сейчас БП в большинстве бестрансформаторные, так что малость реактивки с минусом будет частенько.

Я вообще говорил о простых счетчиках с интерфейсом, и ABB там не шибко дорогой, учитывая стоимость МЭ и трансов тока. Зато места занимает 4-5 модулей. И не помню с каких пор, они стали выпускать счетчики с Modbus вместо M-Bus, так что его хоть чем считай. CMS немного уже излишество думаю, хотя если человек хочет.

Перекос фаз тут не при чем. Все расчеты в приборе ведутся раздельно по каждой фазе. Косинусы по всем фазам отрицательны потому что перепутаны местами при подключении концы вторичных обмоток ТТ. По этой причине сдвиг по фазе между напряжением и током увеличился на 180 градусов и косинус оказался в третьей четверти (при правильной фазировке ТТ косинус должен находится в первой четверти и будет положительным). Не понятно почему при стабильно отрицательных значениях косинусов по всем трем фазам активные мощности по фазам лишь изредка становятся отрицательными. Если значения активных мощностей читаются из прибора по верным адресам, то это говорит о том что в прошивке прибора есть ошибки.

Как часто это бывает, спустя годы дошли-таки руки до вопроса, докладываю 🙂

Концы вторичных обмоток действительно были перепутаны, поправил, с косинусами все стало ок, но баг у ОВЕНа все равно есть. Видимо ошибка в шаблоне, перепутаны активная и реактивная мощность. В качестве подтверждения версии настроил каналы modbus slave в соответствии с документацией на модуль — все ок. Так что шаблоны надо поправить.

Как часто это бывает, спустя годы дошли-таки руки до вопроса, докладываю 🙂

Извиняюсь что встреваю, неужели нельзя понятно написать, типа: “нагрузка”(потребитель) и “источник”(генератор) или Вы специально в виде ребусов стараетесь написать, чтобы большинство не поняли?

На этих ТТ Р — первичная обмотка, S — вторичная. А начало и конец по возрастанию букв или цифр. Здесь от K к L.

Непонятно, обычно ТТ маркируются так: силовая часть(первичка) I1- к генератору, I2 — к нагрузке, вторичная обмотка U1, U2 — согласно схемы к счётчику(токовой катушке) или другому устройству! Как бы путать нечего! Если даже попутали и первичку ТТ неправильно поставили можно не переставлять ТТ(не разворачивать на 180°), а во вторичке U1 и U2 тоже поменять местами, всё будет нормально функционировать! Правда инспектору энергонадзора это не докажешь, как будто туда набирают только тупеньких, не знающий простых азов!

Я вот тоже долго втыкал в картинку на TT, пытался понять что куда подключить, она там такая мутная, что нифига не понятно, в итоге решил не разбираться, а просто поменял местами выходы вторичной обмотки и все — посмотрел, косинусы нормальные, значит правильно 🙂

завтра сфоткаю, тебе на мыло кину.

Вы меня все запутали. Я привык думать что транс тока — это что-то типа датчика, который отдаёт значения по модулю. Вот можно мне в этом ключе пояснить, как их подключать? И чтобы это было НЕ ПРО СЧЁТЧИКИ — счётчики с трансами тока я не хочу даже знать, это не моя сфера.

Кстати, еще одна проблема с модулем. Мне кажется, неправильно определяется ток нейтрали, он всегда получается в диапазоне 41-46 мА, при этом перекос по фазам бывает большой. Обычный жилой дом, сами понимаете, что нагрузки не могут быть распределены идеально. И вот даже прямо сейчас, Фаза А — 3.9 А, Фаза B — 1.8 А, Фаза C — 6,3 А, при этом ток нейтрали 43 мА.

Короче, если сопротивление нагрузки(вместе с проводами) более 0,04 Ом может следует, руководствуясь здравым смыслом, взять ТТ с первичным током 250 А, погрешность практически не изменится в абсолютном значении(в амперах), но мощность нагрузки и сопротивление допустимо в 4 раза большее!

Почему активная мощность не может быть отрицательной

Реактивная мощность определяет периодический обмен электрической энергией между источником и электроприемником с двойной частотой по отношению к частоте переменного тока без преобразования ее в другой вид энергии и может рассматриваться как характеристика скорости обмена электроэнергией между источником и магнитным полем электроприемника.

Суммарная энергия, связанная с существованием этой составляющей мгновенной мощности, равна нулю. Ее появление, очевидно, связано с наличием в системе производства, передачи и распределения электроэнергии элементов, в которых возможно периодическое накопление и последующий возврат определенного количества энергии. В противном случае обмен электрической энергией между источником и электроприемником был бы невозможен.

Физика процесса и практика применения установок компенсации реактивной мощности

Чтобы разобраться с понятием реактивной мощности, вспомним сначала, что такое электрическая мощность. Электрическая мощность – это физическая величина, характеризующая скорость генерации, передачи или потребления электрической энергии в единицу времени.

Чем больше мощность, тем большую работу может совершить электроустановка в единицу времени. Измеряется мощность в ваттах (произведение Вольт х Ампер). Мгновенная мощность – это произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-то участке электрической цепи.

Физика процесса

В цепях постоянного тока значение мгновенной и средней мощности за какой-то промежуток времени совпадают, а понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока так происходит только в том случае, если нагрузка чисто активная. Это, например, электронагреватель или лампа накаливания. При такой нагрузке в цепи переменного тока фаза напряжения и фаза тока совпадают и вся мощность передается в нагрузку.

Если нагрузка индуктивная (трансформаторы, электродвигатели), то ток отстает по фазе от напряжения, если нагрузка емкостная (различные электронные устройства), то ток по фазе опережает напряжение. Поскольку ток и напряжение не совпадают по фазе (реактивная нагрузка), то в нагрузку (потребителю) передается только часть мощности (полной мощности), которая могла бы быть передана в нагрузку, если бы сдвиг фаз был равен нулю (активная нагрузка).

Активная и реактивная мощности

Часть полной мощности, которую удалось передать в нагрузку за период переменного тока, называется активной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на косинус угла сдвига фаз между ними (cos φ ).

Мощность, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью. Она равна произведению действующих значений тока и напряжения на синус угла сдвига фаз между ними (sin φ).

Таким образом, реактивная мощность является величиной характеризующей нагрузку. Она измеряется в вольт амперах реактивных (вар, var). На практике чаще встречается понятие косинус фи, как величины характеризующей качество электроустановке с точки зрения экономии электроэнергии.

Действительно, чем выше cos φ, тем больше энергии, подаваемой от источника, попадает в нагрузку. Значит можно использовать менее мощный источник и меньше энергии пропадает зря.

Реактивная мощность может рассматриваться как характеристика скорости обмена электрической энергией между источником и магнитным полем электроприемника. В отличие от активной мощности реактивная мощность не выполняет непосредственно полезной работы, она служит для создания переменных магнитных полей в индуктивных электроприемниках (например, в асинхронных двигателях, силовых трансформаторах и др.), непрерывно циркулируя между источником и потребляющими ее электроприемниками.

Реактивная мощность бытовых потребителей

Итак, потребители переменного тока имеют такой параметр, как коэффициент мощности cosφ.

На графике ток сдвинут на 90° (для наглядности), то есть на четверть периода. Например, электрооборудование имеет cosφ = 0,8, что соответствует углу arccos 0,8 ≈ 36.8°. Этот сдвиг происходит из-за наличия в потребителе электроэнергии нелинейных компонентов – ёмкостей и индуктивностей (например, обмотки электродвигателей, трансформаторов и электромагнитов).

Для дальнейшего понимания происходящего требуется учет того факта, что, чем выше коэффициент мощности (максимум 1), тем более эффективно потребитель использует получаемую из сети электроэнергию (то есть большее количество энергии преобразуется в полезную работу) – такую нагрузку называют резистивной.

При резистивной нагрузке ток в цепи совпадает с напряжением. А при низком коэффициенте мощности нагрузку называют реактивной, то есть часть потребляемой мощности не совершает полезной работы.

Таблица ниже демонстрирует классификацию потребителей по коэффициенту мощности.

Классификация потребителей переменного тока

Следующая таблица демонстрирует коэффициент мощности распространённых в быту потребителей электроэнергии.

Коэффициент мощности бытовых электроприборов

Юмор электрика

Что такое реактивная мощность? Все очень просто!

Способы компенсации реактивной мощности

Из сказанного выше вытекает, если нагрузка индуктивная, то следует компенсировать ее с помощью емкостей (конденсаторов) и наоборот емкостную нагрузку компенсируют с помощью индуктивностей (дросселей и реакторов). Это помогает увеличить косинус фи (cos φ) до приемлемых значений 0.7-0.9. Этот процесс называется компенсацией реактивной мощности.

Экономический эффект от компенсации реактивной мощности

Экономический эффект от внедрения установок компенсации реактивной мощности может быть очень большим. По статистике он составляет от 12 до 50% от оплаты электроэнергии в различных регионах России. Установка компенсации реактивной мощности окупается не более чем за год.

Для проектируемых объектов внедрение конденсаторной установки на этапе разработки позволяет экономить на стоимости кабельных линий за счет снижения их сечения. Автоматическая конденсаторная установка, например, может поднять cos φ с 0.6 до 0.97.

Выводы

Итак, установки по компенсации реактивной мощности приносят ощутимые финансовые выгоды. Они также позволяют дольше сохранять оборудование в рабочем состоянии.

Вот несколько причин, по которым это происходит.

1. Уменьшение нагрузки на силовые трансформаторы, увеличение в связи с этим срока их службы.

2. Уменьшение нагрузки на провода и кабели, возможность использования кабелей меньшего сечения.

Почему активная мощность не может быть отрицательной

Передача энергии w по электрической цепи (например, по линии электропередачи), рассеяние энергии, то есть переход электромагнитной энергии в тепловую, а также и другие виды преобразования энергии характеризуются интенсивностью, с которой протекает процесс, то есть тем, сколько энергии передается по линии в единицу времени, сколько энергии рассеивается в единицу времени. Интенсивность передачи или преобразования энергии называется мощностью р. Сказанному соответствует математическое определение:

Выражение для мгновенного значения мощности в электрических цепях имеет вид:

Приняв начальную фазу напряжения за нуль, а сдвиг фаз между напряжением и током за , получим:

Итак, мгновенная мощность имеет постоянную составляющую и гармоническую составляющую, угловая частота которой в 2 раза больше угловой частоты напряжения и тока.

Когда мгновенная мощность отрицательна, а это имеет место (см. рис. 1), когда u и i разных знаков, т.е. когда направления напряжения и тока в двухполюснике противоположны, энергия возвращается из двухполюсника источнику питания.

Такой возврат энергии источнику происходит за счет того, что энергия периодически запасается в магнитных и электрических полях соответственно индуктивных и емкостных элементов, входящих в состав двухполюсника. Энергия, отдаваемая источником двухполюснику в течение времени t равна .

Среднее за период значение мгновенной мощности называется активной мощностью .

Принимая во внимание, что , из (3) получим:

Активная мощность, потребляемая пассивным двухполюсником, не может быть отрицательной (иначе двухполюсник будет генерировать энергию), поэтому , т.е. на входе пассивного двухполюсника . Случай Р=0, теоретически возможен для двухполюсника, не имеющего активных сопротивлений, а содержащего только идеальные индуктивные и емкостные элементы.

1. Резистор (идеальное активное сопротивление).

Здесь напряжение и ток (см. рис. 2) совпадают по фазе , поэтому мощность всегда положительна, т.е. резистор потребляет активную мощность

2. Катушка индуктивности (идеальная индуктивность)

Участок 1-2: энергия , запасаемая в магнитном поле катушки, нарастает.

Участок 2-3: энергия магнитного поля убывает, возвращаясь в источник.

3. Конденсатор (идеальная емкость)

Аналогичный характер имеют процессы и для идеальной емкости. Здесь . Поэтому из (3) вытекает, что . Таким образом, в катушке индуктивности и конденсаторе активная мощность не потребляется (Р=0), так как в них не происходит необратимого преобразования энергии в другие виды энергии. Здесь происходит только циркуляция энергии: электрическая энергия запасается в магнитном поле катушки или электрическом поле конденсатора на протяжении четверти периода, а на протяжении следующей четверти периода энергия вновь возвращается в сеть. В силу этого катушку индуктивности и конденсатор называют реактивными элементами, а их сопротивления Х_L и Х_С , в отличие от активного сопротивления R резистора, – реактивными.

Интенсивность обмена энергии принято характеризовать наибольшим значением скорости поступления энергии в магнитное поле катушки или электрическое поле конденсатора, которое называется реактивной мощностью.

В общем случае выражение для реактивной мощности имеет вид:

Она положительна при отстающем токе (индуктивная нагрузка- ) и отрицательна при опережающем токе (емкостная нагрузка- ). Единицу мощности в применении к измерению реактивной мощности называют вольт-ампер реактивный (ВАр).

В частности для катушки индуктивности имеем:

Из последнего видно, что реактивная мощность для идеальной катушки индуктивности пропорциональна частоте и максимальному запасу энергии в катушке. Аналогично можно получить для идеального конденсатора:

Полная мощность

Помимо понятий активной и реактивной мощностей в электротехнике широко используется понятие полной мощности:

Активная, реактивная и полная мощности связаны следующим соотношением:

Отношение активной мощности к полной называют коэффициентом мощности. Из приведенных выше соотношений видно, что коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига между током и напряжением. Итак,

Комплексная мощность

Активную, реактивную и полную мощности можно определить, пользуясь комплексными изображениями напряжения и тока. Пусть , а . Тогда комплекс полной мощности:

где — комплекс, сопряженный с комплексом .

Комплексной мощности можно поставить в соответствие треугольник мощностей (см. рис. 4). Рис. 4 соответствует (активно-индуктивная нагрузка), для которого имеем:

Применение статических конденсаторов для повышения cos

Как уже указывалось, реактивная мощность циркулирует между источником и потребителем. Реактивный ток, не совершая полезной работы, приводит к дополнительным потерям в силовом оборудовании и, следовательно, к завышению его установленной мощности. В этой связи понятно стремление к увеличению в силовых электрических цепях.

Следует указать, что подавляющее большинство потребителей (электродвигатели, электрические печи, другие различные устройства и приборы) как нагрузка носит активно-индуктивный характер.

Если параллельно такой нагрузке (см. рис. 5), включить конденсатор С, то общий ток , как видно из векторной диаграммы (рис. 6), приближается по фазе к напряжению, т.е. увеличивается, а общая величина тока (а следовательно, потери) уменьшается при постоянстве активной мощности . На этом основано применение конденсаторов для повышения .

Какую емкость С нужно взять, чтобы повысить коэффициент мощности от значения до значения ?

Разложим на активную и реактивную составляющие. Ток через конденсатор компенсирует часть реактивной составляющей тока нагрузки :

;

(10)

;

(11)

(12)

Из (11) и (12) с учетом (10) имеем

но , откуда необходимая для повышения емкость:

Баланс мощностей

Баланс мощностей является следствием закона сохранения энергии и может служить критерием правильности расчета электрической цепи.

а) Постоянный ток

Для любой цепи постоянного тока выполняется соотношение:

Это уравнение представляет собой математическую форму записи баланса мощностей: суммарная мощность, генерируемая источниками электрической энергии, равна суммарной мощности, потребляемой в цепи.

Следует указать, что в левой части (14) слагаемые имеют знак “+”, поскольку активная мощность рассеивается на резисторах. В правой части (14) сумма слагаемых больше нуля, но отдельные члены здесь могут иметь знак “-”, что говорит о том, что соответствующие источники работают в режиме потребителей энергии (например, заряд аккумулятора).

б) Переменный ток.

Из закона сохранения энергии следует, что сумма всех отдаваемых активных мощностей равна сумме всех потребляемых активных мощностей, т.е.

В ТОЭ доказывается (вследствие достаточной громоздкости вывода это доказательство опустим), что баланс соблюдается и для реактивных мощностей:

(16)

где знак “+” относится к индуктивным элементам , “-” – к емкостным .

Умножив (16) на “j” и сложив полученный результат с (15), придем к аналитическому выражению баланса мощностей в цепях синусоидального тока (без учета взаимной индуктивности):

Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.
Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

Контрольные вопросы и задачи

Что такое активная мощность?
Что такое реактивная мощность, с какими элементами она связана?
Что такое полная мощность?
Почему необходимо стремиться к повышению коэффициента мощности ?
Критерием чего служит баланс мощностей?
К источнику с напряжением подключена активно-индуктивная нагрузка, ток в которой . Определить активную, реактивную и полную мощности.

Тема: МЭ-110.220-3М, отрицательная активная мощность

МЭ-110.220-3М, отрицательная активная мощность

Почему активная мощность не может быть отрицательной?

Активная мощность, потребляемая пассивным двухполюсником, не может быть отрицательной (иначе двухполюсник будет генерировать энергию), поэтому , т. е. на входе пассивного двухполюсника .

Что такое активная и реактивная мощность?

Фактически, активная мощность определяет скорость полезного потребления энергии. Реактивная мощность — мощность определяемая электромагнитными полями, образующимися в процессе работы приборов. Реактивная мощность, как правило, является «вредной» или «паразитной». Реактивная мощность определяется характером нагрузки.

Чем отличается активная и реактивная энергия?

Пример работы активной энергии: ток, проходя через элемент сопротивления, часть энергии преобразует в нагрев. Эта совершённая работа тока и является активной. Реактивная электроэнергия – это энергия, возвращаемая обратно источнику тока.

Какая связь между активной и реактивной мощностями?

Полная мощность (S) Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью. Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла.