Содержание

В чем измеряется мощность и работа. В чем измеряется мощность

Ещё в 18 веке мощность стали считать в лошадиных силах. До сих пор эта физическая величина употребляется для обозначения силы двигателей. Рядом с показателем мощности двигателя внутреннего сгорания в ваттах продолжают писать значение в л.с.

Мощность как физическая величина, формула мощности

Значение, показывающее, как быстро происходят преобразование, трансляция или потребление энергии в какой-либо системе, – мощность. Для характеристик энергетических условий важно, насколько быстро выполняется процесс. Работа, реализуемая в единицу времени, именуется мощностью:

  • А – работа;
  • t – время.

Можно учитывать отдельно мощность в механике и электрическую мощность.

Чтобы получить ответ на вопрос: в чем измеряется механическая мощность, рассматривают действие силы на движущееся тело. Сила проделывает работу, мощность в таком случае определяется по формуле:

  • F – сила;
  • v – скорость.

При вращательном движении эту величину определяют с учётом момента силы и частоты вращения, «об./мин.».

Зависимость между электрическим током и мощностью

В электротехнике работой будет U – напряжение, которое перемещает 1 кулон, количество перемещаемых в единицу времени кулонов – это ток (I). Мощность электротока или электрическую мощность P получают, умножив ток на напряжение:

Это полная работа, выполненная за 1 секунду. Зависимость здесь прямая. Изменяя ток или напряжение, изменяют мощность, расходуемую устройством.

Одинакового значения Р добиваются, варьируя одну из двух величин.

Определение единицы измерения мощности тока

Единица измерения мощности тока носит имя Джеймса Ватта, шотландского инженера-механика. 1 Вт – это мощность, которую вырабатывает ток 1 А при разности потенциалов 1 В.

К примеру, источник при напряжении 3,5 В создаёт в цепи ток 0,2 А, тогда мощность тока получится:

P = U*I = 3,5*0,2 = 0,7 Вт.

Внимание! В механике мощность принято изображать буквой N, в электротехнике – буквой P. В чем измеряется n и P? Независимо от обозначения, это одна величина, и измеряется она в ваттах «Вт».

Ватт и другие единицы измерения мощности

Говоря о том, в чем измеряется мощность, необходимо знать, о чём идёт речь. Ватт – это величина, соответствующая 1 Дж/с. Она принята в Международной Системе Единиц. В каких единицах ещё измеряется мощность? Раздел науки астрофизика работает с единицей под названием эрг/с. Эрг – очень маленькая величина, равная 10-7 Вт.

Ещё одна, поныне распространённая, единица из этого ряда – «лошадиная сила». В 1789 году Джеймс Ватт подсчитал, что груз весом 75 кг из шахты может вытащить одна лошадь и сделать это со скоростью 1 м/с. Исходя из подсчёта такой трудоёмкости, мощность двигателей допускается измерить этой величиной в соотношении:

1 л.с. = 0,74 кВт.

Интересно. Американцы и англичане считают, что 1 л.с. = 745. 7 Вт, а русские – 735.5 Вт. Спорить, кто прав, а кто нет, не имеет смысла, так как мера эта внесистемная и не должна быть использована. Международная организация законодательной метрологии рекомендует изъять её из обращения.

В России при расчёте полиса КАСКО или ОСАГО используют эти данные силового агрегата автомобиля.

Формула взаимосвязи между мощностью, напряжением и силой тока

В электротехнике работу рассматривают как некоторое количество энергии, отдаваемое источником питания на действие электроприбора в период времени. Поэтому электрическая мощность есть величина, описывающая быстроту трансформации или передачи электроэнергии.

Её формула для постоянного тока выглядит так:

  • U – напряжение, В;
  • I – сила тока, А.

Для некоторых случаев, пользуясь формулой закона Ома, мощность можно вычислить, подставив значение сопротивления:

P = I*2*R, где:

  • I – сила тока, А;
  • R – сопротивление, Ом.

В случае расчётов мощности цепей переменного тока придётся столкнуться с тремя видами:

  • активная её формула: P = U*I*cos ϕ, где – коэффициент угла сдвига фаз;
  • реактивная рассчитывается: Q = U*I*sin ϕ ;
  • полная представлена в виде: S = √P2 + Q2, гдe P – aктивная, а Q2 – реактивная.

Расчёты для однофазной и трёхфазной цепей переменного тока выполняются по разным формулам.

Важно! Потребители электроэнергии на предприятиях в большинстве асинхронные двигатели, трансформаторы и другие индуктивные приёмники. При работе они используют реактивную мощность, а та, протекая по линиям электропередач, приводит ЛЭП к дополнительной нагрузке. Чтобы повысить качество энергии, используют компенсацию реактивной энергии в виде конденсаторных установок.

Приборы для измерения электрической мощности

Провести измерения мощности позволяет ваттметр. У него две обмотки. Одна включается в цепь последовательно, как амперметр, вторая параллельно, как вольтметр. В установках электроэнергетики ваттметры определяют значения в киловатт-час «кВт*час». В измерениях нуждается не только электрическая, а также лазерная энергия. Приборы, способные измерять этот показатель, изготавливаются как стационарного, так и переносного исполнения. С их помощью оценивают уровень лазерных излучений оборудования, применяющего этот вид энергии. Один из портативных измерителей – LP1, японского производителя. LP1 разрешает напрямую определять значения силы светового излучения, к примеру, в визуальном пятне оптических устройств проигрывателей DVD.

Мощность в бытовых электрических приборах

Для нагрева металла нити накаливания лампочки, увеличения температуры рабочей поверхности утюга или иного бытового прибора, тратится определённое количество электроэнергии. Её величину, отбираемую нагрузкой за час, считают потребляемой мощностью этого аппарата.

Внимание! Если на лампочке написано «40 W, 230 V», это значит, что за 1 час она потребляет из сети переменного тока 40 Вт. Зная количество лампочек и параметры, подсчитывают, сколько энергии тратится на освещение комнат в месяц.

Как перевести ватты

Так как ватт величина маленькая, в быту оперируют киловаттами, пользуются системой перевода величин:

  • 1 Вт = 0,001 кВт;
  • 10 Вт = 0,01 кВт;
  • 100 Вт = 0,1 кВт;
  • 1000 Вт = 1 кВт.

Мощность некоторых электрических приборов, Вт

Средние значения потребления электроэнергии бытовых устройств:

  • плиты – 110006000 Вт;
  • холодильники – 150-600 Вт;
  • стиральные машины – 1000-3000 Вт;
  • пылесосы – 1300-4000 Вт;
  • электрочайники – 2000-3000 Вт.

Параметры каждого бытового прибора указываются в паспорте, а также обозначаются на корпусе. Там определены точные значения для информации потребителя.

Видео

Электри́ческая мо́щность – физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

Энциклопедичный YouTube

    1 / 5

    ✪ Урок 363. Мощность в цепи переменного тока

    ✪ Активная, реактивная и полная мощность. Что это такое, на примере наглядной аналогии.

    ✪ Работа и мощность электрического тока. Работа тока | Физика 8 класс #19 | Инфоурок

    ✪ В чём разница между НАПРЯЖЕНИЕМ и ТОКОМ

    ✪ Ватт Джоуль и Лошадиная сила

    Субтитры

Мгновенная электрическая мощность

Мгновенной мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи. {2}\cdot r} прибавляется к поглощаемой или вычитается из отдаваемой.

Мощность переменного тока

В цепях переменного тока формула для мощности постоянного тока может быть применена лишь для расчёта мгновенной мощности, которая сильно изменяется во времени и для большинства простых практических расчётов не слишком полезна непосредственно. Прямой расчёт среднего значения мощности требует интегрирования по времени. Для вычисления мощности в цепях, где напряжение и ток изменяются периодически, среднюю мощность можно вычислить, интегрируя мгновенную мощность в течение периода. На практике наибольшее значение имеет расчёт мощности в цепях переменного синусоидального напряжения и тока.

Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности , удобно обратиться к теории комплексных чисел . Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность – мнимой частью, полная мощность – модулем, а угол (сдвиг фаз) – аргументом. {2}}}} .

Физический смысл реактивной мощности – это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.

Необходимо отметить, что величина для значений φ {\displaystyle \varphi } от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина sin ⁡ φ {\displaystyle \sin \varphi } для значений φ {\displaystyle \varphi } от 0 до −90° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой Q = U I sin ⁡ φ {\displaystyle Q=UI\sin \varphi } , реактивная мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную – то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств (например, асинхронные двигатели), а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор , являются активно-индуктивными.

Синхронные генераторы, установленные на электрических станциях, могут как производить, так и потреблять реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения, протекающего в обмотке ротора генератора. За счёт этой особенности синхронных электрических машин осуществляется регулирование заданного уровня напряжения сети. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности .

Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии, возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения.

Полная мощность

Единица полной электрической мощности – вольт-ампер (русское обозначение: В·А ; международное: V·A ) .

Полная мощность – величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I {\displaystyle I} в цепи и напряжения U {\displaystyle U} на её зажимах: S = U ⋅ I {\displaystyle S=U\cdot I} ; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: S = P 2 + Q 2 , {\displaystyle S={\sqrt {P^{2}+Q^{2}}},} где P {\displaystyle P} – активная мощность, Q {\displaystyle Q} – реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0 {\displaystyle Q>0} , а при ёмкостной Q ). {*}}},} где U ˙ {\displaystyle {\dot {U}}} – комплексное напряжение, I ˙ {\displaystyle {\dot {I}}} – комплексный ток, Z {\displaystyle \mathbb {Z} } – импеданс, * – оператор комплексного сопряжения .

Модуль комплексной мощности | S ˙ | {\displaystyle \left|{\dot {S}}\right|} равен полной мощности S {\displaystyle S} . Действительная часть R e (S ˙) {\displaystyle \mathrm {Re} ({\dot {S}})} равна активной мощности P {\displaystyle P} , а мнимая I m (S ˙) {\displaystyle \mathrm {Im} ({\dot {S}})} – реактивной мощности Q {\displaystyle Q} с корректным знаком в зависимости от характера нагрузки.Мощность некоторых электрических приборов

В таблице указаны значения мощности некоторых потребителей электрического тока:

Электрический приборМощность,Вт
лампочка фонарика1
сетевой роутер, хаб10…20
системный блок ПК100…1700
системный блок сервера200…1500
монитор для ПК ЭЛТ15…200
монитор для ПК ЖК2…40
лампа люминесцентная бытовая5…30
лампа накаливания бытовая25…150
Холодильник бытовой15…700
Электропылесос100… 3000
Электрический утюг300…2 000
Стиральная машина350…2 000
Электрическая плитка1 000…2 000
Сварочный аппарат бытовой1 000…5 500
Двигатель трамвая45 000…50 000
Двигатель электровоза650 000
Электродвигатель шахтной подъемной машины1 000 000. ..5 000 000
Электродвигатели прокатного стана6 000 000…9 000 000

Мощностью называется физическая величина, которая показывает, насколько движется энергия внутри электрической цепи конкретного оборудования. Что она собой представляет, в каких единицах выражается, в чем измеряется мощность, какие есть для этого приборы? Об этом и другом далее.

Мощностью называется скалярный вид физической величины, который равен скорости изменения с преобразованием, передачей или потреблением системной энергии. Согласно более узкому понятию, это показатель, который равен отношению затраченного времени на работы к самому периоду, который тратится на работу. Обозначается в механике символом N. В электротехнической науке используется буква P. Нередко можно увидеть также символ W, от слова ватт.

Мощность

Различается полезная, полная и номинальная в машинном двигателе. Полезная это сила двигателя, за исключением затрат, которые потрачены на работу всех остальных систем. Полная – указанная сила без вычетов, а номинальная – указанная и гарантированная заводом.

Дополнительная информация! Стоит отметить, что также есть мощность звука и взрывного звука. В первом случае это скалярная величина, связанная со звуковыми волнами и звуковой энергией, которая также измеряется в ваттах, а вторая связана с энерговыделением тротиловых разложений.

Основное понятие в учебном пособии

В чем измеряется

Устаревшей измерительной единицей считается лошадиная сила. Отвечая четко на вопрос, в чем измеряется механическая мощность, стоит отметить, что согласно современным международным показателям, единица мощности это ватт. Стоит отметить, что ватт – производная единица, которая связана с другими. Она равна Джоулю в секунду или килограмму, умноженному на метр в квадрате, поделенный на секунду. Также ватт это вольт, умноженный на ампер.

Важно отметить, что ватт делиться на мега, кило и вольт ампер.

Формулы для измерения

Мощность – величина, которая непосредственным образом связана с другими показателями. Так, она прямым образом связана со временем, силой, скоростью, вектором силы и скоростью, модулем силы и скорости, моментом силы и частотой вращения. Нередко в формулах при вычислении электрической мощностной разновидности задействуется также число Пи, показатель сопротивления, мгновенный ток с напряжением на конкретном участке электрической сети, активная, полная и реактивная сила. Непосредственным участником в вычислении является амплитуда с угловой скоростью и начальной силой тока с напряжением.

Электрическая

Электрической мощностью называется величина, которая показывает, с какой скоростью или преобразованием двигается электрическая энергия. Для изучения мгновенной электрической мощностной характеристики на определенном участке цепи, необходимо знать значение тока и напряжения мгновенного тока и перемножить данные значения.

Чтобы понять, сколько составляет активный, полный, реактивный или мгновенный реактивный мощностный показатель, нужно знать точные цифры амплитуды тока, амплитуды напряжения, угла тока с напряжением, а также угловую скорость и время, поскольку все существующие физические формулы сводятся к этим параметрам. Также в формулах задействуется синус, косинус угла и значение 1/2.

Понятие электрической мощности

Гидравлическая

Гидравлическим мощностным показателем в гидромашине или гидроцилиндре называется произведение машинного перепада давления на жидкостный расход. Как правило, это основная формулировка, взятая из единственной существующей формулы для вычисления.

Обратите внимание! Больше алгебраических и инженерных правил можно найти в прикладной науке о движениях жидкостей и газов, а именно в гидравлике.

Постоянного и переменного тока

Что касается мощности постоянного с переменным током, то чаще всего их причисляют к электрической разновидности. Конкретного понятия для двух разновидностей нет, однако их можно вычислить, исходя из имеющихся алгебраических установок. Так, мощностью постоянного тока является произведение силы тока и постоянного напряжения или же удвоенное значение силы тока на электрическое сопротивление, которое, в свою очередь, вычисляется делением двойного напряжения на обычное сопротивление.

Что касается переменного тока, это произведение силы тока с напряжением и косинусом сдвига фаз. При этом беспрепятственно можно посчитать только активную и реактивную разновидность. Узнать полное мощностное значение можно через векторную зависимость этих показателей и площади.

Чтобы измерить эти показатели, можно воспользоваться как указанными выше приборами, так и фазометром. Этот прибор служит, чтобы вычислить реактивную разновидность по государственному эталону.

Понятие переменной мощности тока

В целом, мощность – это величина, основное предназначение которой показывать силу работы конкретного прибора и во многих случаях скорость деятельности, взаимодействуя с ним. Она бывает механической, электрической, гидравлической и для постоянного с переменным током. Измеряется по международной системе в ваттах и киловаттах. Приборами для ее вычисления выступает вольтметр, ваттметр. Основные формулы для самостоятельного расчета перечислены выше.

Из письма клиента:
Подскажите, ради Бога, почему мощность ИБП указывается в Вольт-Амперах, а не в привычных для всех киловаттах. Это сильно напрягает. Ведь все уже давно привыкли к киловаттам. Да и мощность всех приборов в основном указана в кВт.
Алексей. 21 июнь 2007

В технических характеристиках любого ИБП указаны полная мощность [кВА] и активная мощность [кВт] – они характеризуют нагрузочную способность ИБП. Пример, см. фотографии ниже:

Мощность не всех приборов указана в Вт, например:

  • Мощность трансформаторов указывается в ВА:
    http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (трансформаторы ТП: см приложение)
    http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ: см приложение)
  • Мощность конденсаторов указывается в Варах:
    http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39: см приложение)
    http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК: см приложение)
  • Примеры других нагрузок – см. приложения ниже.

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность и реактивная мощность точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т.д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В. А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности. Все эти 4 параметра:

  1. Активная мощность: обозначение P , единица измерения: Ватт
  2. Реактивная мощность: обозначение Q , единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
  3. Полная мощность: обозначение S , единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
  4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ , единица измерения: безразмерная величина

Эти параметры связаны соотношениями: S*S=P*P+Q*Q, cosФ=k=P/S

Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor PF )

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

Например, электромоторы, лампы (разрядные) – в тех. данных указаны P[кВт] и cosФ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (двигатели АИР: см. приложение)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (лампы ДРЛ: см. приложение)
(примеры технических данных разных нагрузок см. приложение ниже)

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

См. учебники по электротехнике, например:

1. Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. – М.: Издательский центр “Академия”, 2004.

2. Немцов М. В. Электротехника и электроника. – М.: Издательский центр “Академия”, 2007.

3. Частоедов Л. А. Электротехника. – М.: Высшая школа, 1989.

Так же см. AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance http://en.wikipedia.org
(перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Приложение

Пример 1: мощность трансформаторов и автотрансформаторов указывается в ВА (Вольт·Амперах)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (трансформаторы ТСГЛ)


АОСН-2-220-82
Латр 1.25АОСН-4-220-82
Латр 2. 5АОСН-8-220-82





АОСН-20-220



АОМН-40-220




http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (ЛАТР / лабораторные автотрансформаторы TDGC2)

Пример 2: мощность конденсаторов указывается в Варах (Вольт·Амперах реактивных)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (конденсаторы K78-39)


http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (конденсаторы УК)

Пример 3: технические данные электромоторов содержат активную мощность (кВт) и cosФ

Для таких нагрузок как электромоторы, лампы (разрядные), компьютерные блоки питания, комбинированные нагрузки и др. – в технических данных указаны P [кВт] и cosФ (активная мощность и коэффициент мощности) или S [кВА] и cosФ (полная мощность и коэффициент мощности) .

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(комбинированная нагрузка – станок плазменной резки стали / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (блок питания ПК)

Дополнение 1

Если нагрузка имеет высокий коэффициент мощности (0.8 … 1.0), то её свойства приближаются к активной нагрузке. Такая нагрузка является идеальной как для сетевой линии, так и для источников электроэнергии, т.к. не порождает реактивных токов и мощностей в системе.

Поэтому во многих странах приняты стандарты нормирующие коэффициент мощности оборудования.

Дополнение 2

Оборудование однонагрузочное (например, БП ПК) и многосоставное комбинированное (например, фрезерный промышленный станок, имеющий в составе несколько моторов, ПК, освещение и др. ) имеют низкие коэффициенты мощности (менее 0.8) внутренних агрегатов (например, выпрямитель БП ПК или электромотор имеют коэффициент мощности 0.6 .. 0.8). Поэтому в настоящее время большинство оборудования имеет входной блок корректора коэффициента мощности. В этом случае входной коэффициент мощности равен 0.9 … 1.0, что соответствует нормативным стандартам.

Дополнение 3. Важное замечание относительно коэффициента мощности ИБП и стабилизаторов напряжения

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0.8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8.

В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе. Для стабилизатора коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Дополнение 4

Наглядные примеры чистой активной и чистой реактивных нагрузок:

  • К сети переменного тока 220 VAC подключена лампа накаливания 100 Вт – везде в цепи есть ток проводимости (через проводники проводов и вольфрамовый волосок лампы). Характеристики нагрузки (лампы): мощность S=P~=100 ВА=100 Вт, PF=1 => вся электрическая мощность активная, а значит она целиком поглащается в лампе и превращается в мощность тепла и света.
  • К сети переменного тока 220 VAC подключен неполярный конденсатор 7 мкФ – в цепи проводов есть ток проводимости, внутри конденсатора идёт ток смещения (через диэлектрик). Характеристики нагрузки (конденсатора): мощность S=Q~=100 ВА=100 ВАр, PF=0 => вся электрическая мощность реактивная, а значит она постоянно циркулирует от источника к нагрузке и обратно, опять к нагрузке и т.д.
Дополнение 5

Для обозначения преобладающего реактивного сопротивления (индуктивного либо ёмкостного) коэффициенту мощности приписывается знак:

+ (плюс) – если суммарное реактивное сопротивление является индуктивным (пример: PF=+0.5). Фаза тока отстаёт от фазы напряжения на угол Ф.

– (минус) – если суммарное реактивное сопротивление является ёмкостным (пример: PF=-0,5). Фаза тока опережает фазу напряжения на угол Ф.

Дополнение 6

Дополнительные вопросы

Вопрос 1:
Почему во всех учебниках электротехники при расчете цепей переменного тока используют мнимые числа / величины (например, реактивная мощность, реактивное сопротивление и др.), которые не существуют в реальности?

Ответ:
Да, все отдельные величины в окружающем мире – действительные. В том числе температура, реактивное сопротивление, и т.д. Использование мнимых (комплексных) чисел – это только математический приём, облегчающий вычисления. В результате вычисления получается обязательно действительное число. Пример: реактивная мощность нагрузки (конденсатора) 20кВАр – это реальный поток энергии, то есть реальные Ватты, циркулирующие в цепи источник–нагрузка. Но что бы отличить эти Ватты от Ваттов, безвозвратно поглащаемых нагрузкой, эти «циркулирующие Ватты» решили называть Вольт·Амперами реактивными .

Замечание:
Раньше в физике использовались только одиночные величины и при расчете все математические величины соответствовали реальным величинам окружающего мира. Например, расстояние равно скорость умножить на время (S=v*t). Затем с развитием физики, то есть по мере изучения более сложных объектов (свет, волны, переменный электрический ток, атом, космос и др.) появилось такое большое количество физических величин, что рассчитывать каждую в отдельности стало невозможно. Это проблема не только ручного вычисления, но и проблема составления программ для ЭВМ. Для решения данное задачи близкие одиночные величины стали объединять в более сложные (включающие 2 и более одиночных величин), подчиняющиеся известным в математике законам преобразования. Так появились скалярные (одиночные) величины (температура и др.), векторные и комплексные сдвоенные (импеданс и др.), векторные строенные (вектор магнитного поля и др.), и более сложные величины – матрицы и тензоры (тензор диэлектрической проницаемости, тензор Риччи и др.). Для упрощения рассчетов в электротехнике используются следующие мнимые (комплексные) сдвоенные величины:

  1. Полное сопротивление (импеданс) Z=R+iX
  2. Полная мощность S=P+iQ
  3. Диэлектрическая проницаемость e=e”+ie”
  4. Магнитная проницаемость m=m”+im”
  5. и др.

Вопрос 2:

На странице http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power показаны S P Q Ф на комплексной, то есть мнимой / несуществующей плоскости. Какое отношение это все имеет к реальности?

Ответ:
Проводить расчеты с реальными синусоидами сложно, поэтому для упрощения вычислений используют векторное (комплексное) представление как на рис. выше. Но это не значит, что показанные на рисунке S P Q не имеют отношения к реальности. Реальные величины S P Q могут быть представлены в обычном виде, на основе измерений синусоидальных сигналов осциллографом. Величины S P Q Ф I U в цепи переменного тока «источник-нагрузка» зависят от нагрузки. Ниже показан пример реальных синусоидальных сигналов S P Q и Ф для случая нагрузки состоящей из последовательно соединённых активного и реактивного (индуктивного) сопротивлений.

Вопрос 3:
Обычными токовыми клещами и мультиметром измерен ток нагрузки 10 A, и напряжение на нагрузке 225 В. Перемножаем и получаем мощность нагрузки в Вт: 10 A · 225В = 2250 Вт.

Ответ:
Вы получили (рассчитали) полную мощность нагрузки 2250 ВА. Поэтому ваш ответ будет справедлив только, если ваша нагрузка чисто активная, тогда действительно Вольт·Ампер равен Ватту. Для всех других типов нагрузок (например электромотор) – нет. Для измерения всех характеристик любой произвольной нагрузки необходимо использовать анализатор сети, например APPA137:

См. дополнительную литературу, например:

Евдокимов Ф. Е. Теоретические основы электротехники. – М.: Издательский центр “Академия”, 2004.

Немцов М. В. Электротехника и электроника. – М.: Издательский центр “Академия”, 2007.

Частоедов Л. А. Электротехника. – М.: Высшая школа, 1989.

AC power, Power factor, Electrical resistance, Reactance
http://en.wikipedia.org (перевод: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Теория и расчёт трансформаторов малой мощности Ю.Н.Стародубцев / РадиоСофт Москва 2005 г. / rev d25d5r4feb2013

Здравствуйте! Для вычисления физической величины, называемой мощностью, пользуются формулой, где физическую величину – работу делят на время, за которое эта работа производилась.

Выглядит она так:

P, W, N=A/t, (Вт=Дж/с).

В зависимости от учебников и разделов физики, мощность в формуле может обозначаться буквами P, W или N.

Чаще всего мощность применяется, в таких разделах физики и науки, как механика, электродинамика и электротехника. В каждом случае, мощность имеет свою формулу для вычисления. Для переменного и постоянного тока она тоже различна. Для измерения мощности используют ваттметры.

Теперь вы знаете, что мощность измеряется в ваттах. По-английски ватт – watt, международное обозначение – W, русское сокращение – Вт. Это важно запомнить, потому что во всех бытовых приборах есть такой параметр.

Мощность – скалярная величина, она не вектор, в отличие от силы, которая может иметь направление. В механике, общий вид формулы мощности можно записать так:

P=F*s/t, где F=А*s,

Из формул видно, как мы вместо А подставляем силу F умноженную на путь s. В итоге мощность в механике, можно записать, как силу умноженную на скорость. К примеру, автомобиль имея определенную мощность, вынужден снижать скорость при движении в гору, так как это требует большей силы.

Средняя мощность человека принята за 70-80 Вт. Мощность автомобилей, самолетов, кораблей, ракет и промышленных установок , часто, измеряют в лошадиных сил ах. Лошадиные силы применяли еще задолго до внедрения ватт. Одна лошадиная сила равна 745,7Вт. Причем в России принято что л. с. равна 735,5 Вт.

Если вас вдруг случайно спросят через 20 лет в интервью среди прохожих о мощности, а вы запомнили, что мощность – это отношение работы А, совершенной в единицу времени t. Если сможете так сказать, приятно удивите толпу. Ведь в этом определении, главное запомнить, что делитель здесь работа А, а делимое время t. В итоге, имея работу и время, и разделив первое на второе, мы получим долгожданную мощность.

При выборе в магазинах, важно обращать внимание на мощность прибора. Чем мощнее чайник, тем быстрее он погреет воду. Мощность кондиционера определяет, какой величины пространство он сможет охлаждать без экстремальной нагрузки на двигатель. Чем больше мощность электроприбора, тем больше тока он потребляет, тем больше электроэнергии потратит, тем больше будет плата за электричество.

В общем случае электрическая мощность определяется формулой:

где I – сила тока, U-напряжение

Иногда даже ее так и измеряют в вольт-амперах, записывая, как В*А. В вольт-амперах меряют полную мощность, а чтобы вычислить активную мощность нужно полную мощность умножить на коэффициент полезного действия(КПД) прибора, тогда получим активную мощность в ваттах.

Часто такие приборы, как кондиционер, холодильник, утюг работают циклически, включаясь и отключаясь от термостата, и их средняя мощность за общее время работы может быть небольшой.

В цепях переменного тока , помимо понятия мгновенной мощности, совпадающей с общефизической, существуют активная, реактивная и полная мощности. Полная мощность равна сумме активной и реактивной мощностей.

Для измерения мощности используют электронные приборы – Ваттметры. Единица измерения Ватт, получила свое название в честь изобретателя усовершенствованной паровой машины, которая произвела революцию среди энергетических установок того времени. Благодаря этому изобретению развитие индустриального общества ускорилось, появились поезда, пароходы, заводы, использующие силу паровой машины для передвижения и производства изделий.

Все мы много раз сталкивались с понятием мощности. Например, разные автомобили характеризуются разной мощностью двигателя. Также, электроприборы могут иметь различную мощность , даже если они имеют одинаковое предназначение.

Мощность – это физическая величина , характеризующая скорость работы.

Соответственно, механическая мощность – это физическая величина, характеризующая скорость механической работы:

Т. е. мощность – это работа в единицу времени.

Мощность в системе СИ измеряется в ваттах: [N ] = [Вт].

1 Вт – это работа в 1 Дж, совершенная за 1 с.

Существуют и другие единицы измерения мощности, например, такие, как лошадиная сила:

Именно в лошадиных силах чаще всего измеряется мощность двигателя автомобилей.

Давайте вернемся к формуле для мощности: Формула, по которой вычисляется работа, нам известна: Поэтому мы можем преобразовать выражение для мощности:

Тогда в формуле у нас образуется отношение модуля перемещения к промежутку времени. Это, как вы знаете, скорость:

Только обратите внимание, что в получившейся формуле мы используем модуль скорости, поскольку на время мы поделили не само перемещение, а его модуль. Итак, мощность равна произведению модуля силы, модуля скорости и косинуса угла между их направлениями.

Это вполне логично: скажем, мощность поршня можно повысить за счет увеличения силы его действия. Прикладывая бо́льшую силу, он будет совершать больше работы за то же время, то есть увеличит мощность. Но даже если оставить силу постоянной, и заставить поршень двигаться быстрее, он, несомненно, увеличит работу, совершаемую в единицу времени. Следовательно, увеличится мощность.

Примеры решения задач.

Задача 1. Мощность мотоцикла равна 80 л.с. Двигаясь по горизонтальному участку, мотоциклист развивает скорость равную 150 км\ч. При этом, двигатель работает на 75% от своей максимальной мощности. Определите силу трения, действующую на мотоцикл.


Задача 2. Истребитель, под действием постоянной силы тяги, направленной под углом 45° к горизонту, разгоняется от 150 м/с до 570 м/с. При этом, вертикальная и горизонтальная скорость истребителя увеличиваются на одинаковое значение в каждый момент времени. Масса истребителя равна 20 т. Если истребитель разгонялся в течение одной минуты, то какова мощность его двигателя?




Если вам нужно единицы измерения мощности привести в одну систему, вам пригодится наш перевод мощности – конвертер онлайн. А ниже вы сможете почитать, в чем измеряется мощность.

Описание параметра “Полная мощность” – Профсектор

Полная выходная мощность стабилизатора (VA) определяет максимальную величину мощности подключаемой к нему нагрузки.

Выбор стабилизатора напряжения по мощности.

При выборе стабилизатора необходимо учитывать:

1. суммарную мощность подключенной нагрузки – выходная мощность стабилизатора должна быть больше мощности, потребляемой нагрузкой.

Немного теории.

Полная мощность (S) состоит из активной мощности (P) и реактивной мощности (Q).

Связь между мощностями следующая:

  • S – измеряется в вольт-амперах (ВА, VA)
  • P – измеряется в ваттах (Вт, W)
  • Q – измеряется в варах (Вар, var)

Существуют электроприборы, которые потребляют только активную мощность. Это любые нагревательные приборы (тэны, утюги, чайники и т.д.), лампы накаливания и т. д. Они не потребляют реактивную мощность, поэтому при выборе стабилизаторов для таких приборов можно учитывать в расчетах, что полная мощность равна активной мощности, S(VA)=P(W).

Также существуют электроприборы, которые потребляют не только активную мощность, но и реактивную мощность. Это электродвигатели, дроссели, трансформаторы и т.д.
Для расчета полной мощности для таких устройств используют специальный коэффициент мощности, cos (φ).
Формула расчет будет выглядеть следующим образом:

Cos (φ) определен для большинства типов оборудования и обычно он пишется на шильдике соответствующего прибора.  В тех случаях, когда нет возможности узнать значение cos (φ), примерный расчет производится с коэффициентом 0,75.

Примерные мощности электроприборов и их коэффициенты cos (φ) приведены в таблице.

Электроприборы  Мощность, Вт  cos (φ)  Электроприборы  Мощность, Вт  cos (φ) 
Электроплита1200 – 60001 Бойлер1500 – 20001
Обогреватель500 – 20001 Компьютер350 – 7000. 95
Пылесос500 – 20000.9 Кофеварка650 – 15001
Утюг1000 – 20001 Стиральная машина1500 – 25000.9
Фен600 – 20001 Электродрель400 – 10000.85
Телевизор100 – 4001 Болгарка600 – 30000.8
Холодильник150 – 6000.95 Перфоратор500 – 12000.85
СВЧ-печь700 – 20001 Компрессор700 – 25000.7
Электрочайник1500 – 20001 Электромоторы250 – 30000.7 – 0.8
Лампы накаливания60 – 2501 Вакуумный насос1000 – 25000. 85
Люминисцентные лампы20 – 4000.95 Электросварка (дуговая)1800 – 2500 0.3 – 0.6

2. пусковые токи – все электроприборы, в состав которых входит двигатели или дроссели в момент запуска потребляют в несколько раз больше мощности чем в рабочем режиме. В таких случаях полную мощность данного оборудования рассчитывают путем умножения потребляемой мощности (указана в паспорте прибора) на кратность пусковых токов (обычно 3-7).

3. запас мощности – чтобы увеличить срок службы стабилизатора, рекомендуется предусмотреть 20%-ный запас мощности. Таким образом, режим работы стабилизатора будет более “щадящим”, а при необходимости можно будет подключить дополнительные электроприборы.

4. влияние входного напряжения на мощность – при уменьшении входного напряжения, уменьшается мощность стабилизатора. Данная зависимость приведена на графике.

 

Примечание. В соответствии с международными, а также отечественными отраслевыми стандартами производителей автотрансформаторных стабилизаторов максимальная мощность устройства нормируется для входного напряжения 190В или для разности входного и выходного напряжений 30В.

ВНИМАНИЕ! Большинство аварий стабилизаторов, возникает от перегрузки по мощности при снижении выходного напряжения до величины менее минимально допустимой, обычно это 150…160 В

Активная, реактивная, полная мощность и коэффициент мощности

Мощностные характеристики нагрузки можно точно задать одним единственным параметром (активная мощность в Вт) только для случая постоянного тока, так как в цепи постоянного тока существует единственный тип сопротивления – активное сопротивление.

Мощностные характеристики нагрузки для случая переменного тока невозможно точно задать одним единственным параметром, так как в цепи переменного тока существует два разных типа сопротивления – активное и реактивное. Поэтому только два параметра: активная мощность (это полезная мощность, отбираемая нагрузкой, в том числе и ИБП, из электросети и преобразуемая в энергию любого иного вида (механическую, тепловую, электрическую, электромагнитную и др.) и реактивная мощность ( это мощность или поток энергии, циркулирующий через реактивное сопротивление электрической цепи (емкостное или индуктивное).

Рассеяния энергии на реактивных элементах не происходит, так как полученная ими энергия от источника и энергия и возвращенная обратно в сеть в течение периода эквивалентны. Считается, что в большинстве случаев реактивная энергия (мощность), циркулирующая в электрической цепи, является паразитной и приводит к нежелательному разогреву проводников, а также к перегреву и ухудшению режимов работы прочих устройств сети, как генерирующих электричество, так и его потребителей.) точно характеризуют нагрузку.

Принцип действия активного и реактивного сопротивлений совершенно различный. Активное сопротивление – необратимо преобразует электрическую энергию в другие виды энергии (тепловую, световую и т. д.) – примеры: лампа накаливания, электронагреватель (параграф 39, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007). Реактивное сопротивление – попеременно накапливает энергию затем выдаёт её обратно в сеть – примеры: конденсатор, катушка индуктивности (параграф 40,41, Физика 11 класс В.А. Касьянов М.: Дрофа, 2007).

Дальше в любом учебнике по электротехнике Вы можете прочитать, что активная мощность (рассеиваемая на активном сопротивлении) измеряется в ваттах, а реактивная мощность (циркулирующая через реактивное сопротивление) измеряется в варах; так же для характеристики мощности нагрузки используют ещё два параметра: полную мощность и коэффициент мощности.
Все эти 4 параметра:

  1. Активная мощность: обозначение P, единица измерения: Ватт
  2. Реактивная мощность: обозначение Q, единица измерения: ВАр (Вольт Ампер реактивный)
  3. Полная мощность:обозначение S, единица измерения: ВА (Вольт Ампер)
  4. Коэффициент мощности: обозначение k или cosФ, единица измерения: безразмерная величина
Эти параметры связаны соотношениями:  S*S=P*P+Q*Q,   cosФ=k=P/S
Также cosФ называется коэффициентом мощности (Power Factor – PF)

Поэтому в электротехнике для характеристики мощности задаются любые два из этих параметров так как остальные могут быть найдены из этих двух.

То же самое и с источниками питания. Их мощность (нагрузочная способность) характеризуется одним параметром для источников питания постоянного тока – активная мощность (Вт), и двумя параметрами для ист. питания переменного тока. Обычно этими двумя параметрами являются полная мощность (ВА) и активная (Вт). См. например параметры ДГУ и ИБП.

Большинство офисной и бытовой техники, активные (реактивное сопротивление отсутствует или мало), поэтому их мощность указывается в Ваттах. В этом случае при расчёте нагрузки используется значение мощности ИБП в Ваттах. Если нагрузкой являются компьютеры с блоками питания (БП) без коррекции входного коэффициента мощности (APFC), лазерный принтер, холодильник, кондиционер, электромотор (например погружной насос или мотор в составе станка), люминисцентные балластные лампы и др. – при расчёте используются все вых. данные ибп: кВА, кВт, перегрузочные характеристики и др.

Нагрузочная способность ИБП и ДГУ нормирована на стандартную промышленную нагрузку (коэффициент мощности 0. 8 с индуктивным характером). Например, ИБП 100 кВА / 80 кВт. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 80 кВт, или смешанную (активно-реактивную) нагрузку максимальной мощности 100 кВА с индуктивным коэффициентом мощности 0.8. В стабилизаторах напряжения дело обстоит иначе.

Для стабилизатора напряжения коэффициент мощности нагрузки безразличен. Например, стабилизатор напряжения 100 кВА. Это означает, что устройство может питать активную нагрузку максимальной мощности 100 кВт, или любую другую (чисто активную, чисто реактивную, смешанную) мощностью 100 кВА или 100 кВАр с любым коэффициентом мощности емкостного или индуктивного характера. Обратите внимание, что это справедливо для линейной нагрузки (без высших гармоник тока). При больших гармонических искажениях тока нагрузки (высокий КНИ) выходная мощность стабилизатора снижается.

Ква и квт в чем разница | Чем

» Чем


youtube.com/v/kfAN_61p2Jc”/>

Чем отличаются кВА и кВт?

Электрическая мощность — это величина, которая характеризует скорость передачи, потребления или генерации электрической энергии за единицу времени.

Чем больше значение мощности, тем большую работу сможет выполнить электрооборудование за единицу времени. Мощность бывает полная, реактивная и активная.

P #8211 реактивная мощность измеряется в кВар (килоВарах)

Что такое кВА и кВт

Вольт-Ампер (В•А, а также V•A)   — единица измерения полной мощности, соответственно, 1 кВА=10³ ВА, т.е. 1000 ВА. Полная мощность тока равна произведению действующей в цепи силы тока (А) на действующее на ее зажимах напряжение (В).

Ватт (ВТ, а также W) — единица измерения активной мощности, соответственно, 1 кВт=10³ Вт, т. е. 1000 Вт. 1Ватт — это мощность, при которой за одну секунду  совершается работа в 1 Джоуль. Часть полной мощности, которая передалась в нагрузку за определённый период переменного тока, называется мощностью активной. Она рассчитывается как произведение действующих значений электрического тока и напряжения на косинус угла (cos φ) сдвига фаз между ними.

Сos φ является величиной, характеризующей качество электрооборудования с точки зрения экономии электрической энергии. Чем больше косинус фи, тем больше электроэнергии от источника попадает в нагрузку (величина активной мощности приближается к величине полной).

Мощность, которая не передалась в нагрузку, а была потрачена на нагрев и излучение, называется реактивной мощностью.

Разница между кВА и кВт

В чем же разница между кВА и кВт? При выборе электростанции или стабилизатора необходимо помнить, что кВА — это полная мощность (потребляемая оборудованием), а кВт — мощность активная (т.е. затраченная на выполнение полезной работы).

Полная мощность (кВА) представляет собой сумму активной и реактивной мощностей. Все электроприборы-потребители можно разделить на две категории: активные (лампа накаливания, обогреватель, электроплита и др.) и реактивные (кондиционеры, телевизоры, дрели, люминесцентные лампы и др.).

Различные потребители обладают различным соотношением активной и полной мощности, в зависимости от категории.

Отличие кВа от кВт

  1. Чтобы определить суммарную мощность всех потребителей для активных приборов достаточно сложить все активные мощности (кВт). То есть, если по паспорту прибор (активный) потребляет, например, 1 кВт, то для его питания достаточно именно 1 кВт.
  2. Для реактивных приборов требуется сложение полных мощностей всего электрооборудования, т.к. у реактивных потребителей часть энергии превращается в свет или тепло. В инженерных расчётах для таких приборов полная мощность вычисляется по формуле: S = А/соs φ.

Чем отличаются кВа и кВт

Дата: 2009-11-26 11:55:10

Тема: Чем отличаются кВа и кВт

Вопрос:

В чем отличие кВт от кВа

Ответ:

Многие пишут достаточно сложно. Для простототы восприятия скажу что основным отличием является то что кВт как единица измерения принята в основном для электродвигателей, чтобы перевести кВа в кВт, нужно из кВа вычесть 20% и мы получим кВт с небольшой погрешностью, которой можно пренебречь. Например 1 кВа будет приблизительно равен 0,8 кВт.

Более подробно можно прочитать ниже.

Вольт-ампер (ва)
  • это единица полной мощности переменного тока, обозначается ва или VA. Полная мощность переменного тока определяется как произведение действующих значений тока в цепи (в амперах) и напряжения на её зажимах (в вольтах).
Ватт (вт)
  • единица мощности. Названа в честь Дж. Уатта, обозначается вт или W. Ватт -это мощность, при которой за 1 сек совершается работа, равная 1 джоулю. Ватт как единица электрической (активной) мощности равен мощности неизменяющегося электрического тока силой 1 ампер при напряжении 1 вольт.

Если вы выбираете стабилизатор напряжения или электростанцию либо электродвигатель то следует помнить, что кВА – это полная потребляемая мощность. а кВт – это активная (индуктивная) мощность. Полная мощность – это сумма реактивной и активной мощности. Зачастую разные потребители имеют разное соотношение полной и активной мощности. Поэтому для определения суммарной мощности всех потребителей необходимо сложение полных мощностей оборудования, а не активных мощностей. В бытовых условиях полную и активную мощность считают равными. При выборе стабилизатора напряжения вам поможет статья какой стабилизатор напряжения лучше

При выборе Источника Бесперебойного Питания нужно ещё учитывать и мощность самого прибора во время зарядки АКБ, мощность нагрузки +мощность ИБП при заряде АКБ. Чем выше зарядный ток, тем большее количество батарей можно зарядить, т.е. тем большее время автономии можно обеспечить. Одними из лучших ИБП с большим временем автономии на внешних АКБ это ИБП ЭКОВОЛЬТ

Мощность (электрическая мощность)

  • физическая и техническая величина в цепях электрического тока. В цепях переменного тока произведение эффективных значений напряжения U и тока I определяет полную мощность, при учете фазового сдвига между током и напряжением – активную и реактивную составляющие мощности, а также коэффициент мощности.
  • сумма мощностей единиц оборудования.

Номинальная мощность

  • значение мощности для длительного режима работы, на которое рассчитан источник или потребитель электроэнергии.
Полная мощность (“S”)
  • кажущаяся мощность, величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи “I” и напряжения “U” на её зажимах: S=U*I для синусоидального тока (в комплексной форме) равна ,где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q 0, а при ёмкостной Q 0. Мощность, создаваемая порциями волны “V” и “I”, имеющими противоположные направления (+ и –) и называется Реактивной мощностью. Эта часть энергии – магнитная реверсионная энергия. Она не может быть превращена в Активную мощность и возвращается в электросеть при изменениях магнитного поля. То же количество энергии будет снова поглощено сетью и затребовано для следующего изменения магнитного поля.

Мощность реактивная – электрическая мощность, которой обмениваются между собой генератор и нагрузка при создании и исчезновении электромагнитного и электростатического полей. Реактивная мощность является составляющей полной мощности, характеризующей коэффициентом реактивности.

Различия «кВА» и «кВт»

Зачастую, в прайсах различных производителей электрическая мощность оборудования указывается не в привычных киловаттах (кВт), а в «загадочных» кВА (киловольт-амперах). Как же понять потребителю сколько «кВА» ему нужно?

Существует понятие активной (измеряется в кВт) и полной мощности (измеряется в кВА).

Полная мощность переменного тока есть произведение действующего значения силы тока в цепи и действующего значения напряжения на её концах. Полную мощность есть смысл назвать «кажущейся»,так как эта мощность может не вся участвовать в совершении работы. Полная мощность – это мощность передаваемая источником, при этом часть её преобразуется в тепло или совершает работу (активная мощность), другая часть передаётся электромагнитным полям цепи – эта составляющая учитывается введением т.н. реактивной мощности.

Полная и активная мощность — разные физические величины, имеющие размерность мощности. Для того, чтобы на маркировках различных электроприборов или в технической документации не требовалось лишний раз указывать, о какой мощности идёт речь, и при этом не спутать эти физические величины, в качестве единицы измерения полной мощности используют вольт-ампер вместо ватта.

Если рассматривать практическое значение полной мощности, то это величина, описывающая нагрузки, реально налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередачи, генераторные установки…), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому номинальная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

Отношение активной мощности к полной мощности цепи называется коэффициентом мощности.

Коэффициент мощности ( cos фи) есть безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.

Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.

Значения коэффициента мощности:

Источники: http://thedifference.ru/chem-otlichayutsya-kva-i-kvt/, http://www.liderteh.ru/chastye_voprosy/testovaya_zapis, http://mmps.ru/info6


Комментариев пока нет!

Понимание различий между истинной мощностью, реактивной мощностью и полной мощностью

Истинная сила

Истинная мощность — это мощность, измеряемая в ваттах или киловаттах, используемая двигателями, осветительными приборами и другими устройствами для производства полезной работы или тепловой энергии. Истинная мощность – это резистивная часть цепи, выполняющая работу. Истинная мощность может быть произведена только тогда, когда ток и напряжение являются положительными или отрицательными (см. Рисунок 1 ). Если ток и напряжение не совпадают по фазе, часть токов не производит полезной работы.Чисто резистивные схемы существуют только теоретически. В реальных ситуациях чисто резистивные цепи не существуют, потому что сами проводники цепи создают некоторую индуктивность и емкость.

Рисунок 1. Истинная мощность — это мощность в ваттах или киловаттах, используемая двигателями, осветительными приборами и другими устройствами для производства полезной работы или тепловой энергии.

Многие нагрузки в основном являются резистивными и вносят лишь очень небольшой индуктивный и емкостной вклад.Эти нагрузки потребляют реальную мощность и оцениваются в ваттах (Вт). Поэтому уместно маркировать преимущественно активные нагрузки в ваттах или киловаттах и ​​игнорировать реактивную составляющую. Примерами резистивных нагрузок являются лампы накаливания, водонагреватели, тепловентиляторы, фены и кухонные плиты. Резистивные нагрузки имеют очень маленькую реактивную составляющую. Следовательно, номинальная полная мощность (ВА) не подходит для этих нагрузок.

 

Реактивная мощность

Реактивная мощность – это мощность, измеренная в ВАр или кВАр, высвобождаемая и запасаемая конденсаторами и катушками индуктивности.Это мощность, которая возвращается в источник от катушек индуктивности и конденсаторов. Именно эта противодействующая мощность влияет на коэффициент мощности цепи.

В цепи с реактивными элементами напряжение и ток не совпадают по фазе. Для индуктивных цепей ток отстает от напряжения (см. рис. 2 ). Мощность поглощается цепью в те моменты времени, когда напряжение и ток имеют одинаковое направление (как положительное, так и отрицательное). Мощность возвращается к источнику, когда напряжение и ток не совпадают (одно положительное и одно отрицательное).

Рис. 2. Реактивная мощность — это мощность в ВАр или кВАр, накапливаемая и выделяемая катушками индуктивности и конденсаторами.

Реактивная мощность возвращается к источнику без потребления. Однако по цепи протекает ток для подачи реактивной мощности. Размеры проводов, компонентов и устройств должны учитывать повышенный ток, протекающий от реактивной мощности.

 

Полная мощность

Полная мощность – это мощность в ВА или кВА, представляющая собой векторную сумму активной мощности и реактивной мощности.Полная мощность – это произведение полного тока и напряжения в цепи. Многие нагрузки включают реактивные компоненты. Полная мощность в ВА состоит из фактической мощности, потребляемой резистивными нагрузками, и реактивной мощности, протекающей через емкостные и индуктивные нагрузки. Распространенным типом индуктивной нагрузки является асинхронный двигатель. У индуктивных нагрузок ток отстает от напряжения. Кроме того, многие схемы содержат гармоники. Гармоники вносят свой вклад в кажущуюся мощность.

Рисунок 3.{2}}}$$

, где S, P и Q обозначают полную мощность, действительную мощность и реактивную мощность соответственно.

 

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности (PF) — это отношение фактической мощности, используемой в цепи переменного тока, к полной мощности, подаваемой в цепь. Коэффициент мощности выражается в процентах. Он идеально подходит для проектирования системы с коэффициентом мощности 95%. Увеличение реактивной мощности (VAR) приводит к уменьшению коэффициента мощности. Уменьшенный коэффициент мощности означает, что для выполнения работы используется больше энергии впустую.Коммунальная компания часто наказывает клиентов за плохой коэффициент мощности из-за потери мощности.

Для расчета коэффициента мощности используйте формулу:

$$PF=\frac{{{P}_{T}}}{{{P}_{A}}}\times 100$$

PT = реальная мощность (Вт)

PA = полная мощность (в ВА)

100 = константа (для преобразования десятичной дроби в проценты)

Трансформатор, работающий на холостом ходу, имеет низкий коэффициент мощности, так как цепь является почти чисто реактивной. По мере увеличения нагрузки на трансформатор реактивное сопротивление уменьшается, а коэффициент мощности увеличивается.При полной нагрузке коэффициент мощности приближается к 1.

 

Номинальные характеристики трансформатора

Номинальная мощность трансформаторов измеряется в кВА, поскольку полная мощность представляет собой общую мощность (ток × напряжение), которую может обеспечить трансформатор. Однофазный полный ток полной нагрузки рассчитывается путем деления мощности на напряжение. Например, трансформатор 25 кВА может выдать 104 А на нагрузку 1φ при 240 В (25 000 ÷ 240 = 104 А). Технический специалист должен убедиться, что нагрузка, подключенная к трансформатору, не превышает полного номинального тока трансформатора.

\[\begin{matrix}S=VI\text{ } & \text{Для одной фазы}  \\\end{matrix}\]

\[\begin{matrix}S=\sqrt{3}VI & \text{Для трех фаз}  \\\end{matrix}\]

Фактическая мощность, потребляемая нагрузкой, выражается в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). Коэффициент мощности цепи можно рассчитать путем деления кВт, потребляемых нагрузкой, на мощность в кВА, выдаваемую трансформатором.

\[Мощность\текст{ }Коэффициент=\frac{P(W)}{S(VA)}=\frac{P(kW)}{S(kVA)}\]
 

Измерение фактической полной мощности и фактической реактивной мощности по сигналам мгновенной мощности в однофазных и трехфазных системах

https://doi.org/10.1016/j.epsr.2014.11.002Получить права и содержание

Highlights

Измерение электроэнергии в искаженных условиях является открытой проблемой.

Кратко обсуждаются определения величин мощности в литературе.

Предлагается и обсуждается среднеквадратичное значение мгновенной мощности.

Введено новое определение полной мощности S и реактивной мощности Q .

Предлагаются тематические исследования, объясняющие физический смысл предлагаемых величин.

Abstract

Измерение электрической мощности и энергии, особенно в несинусоидальных условиях, до сих пор остается открытой исследовательской проблемой в метрологическом сообществе. Гармонические искажения, шум, переходные процессы, перенапряжения и провалы напряжения усложняют достижение точных измерений. В литературе было предложено много определений неактивной составляющей мощности, даже если их физическая интерпретация вызывает некоторые проблемы.Традиционная методика измерения полной мощности S работает путем вычисления произведения среднеквадратичного (среднеквадратического) напряжения и тока. В этой статье исследуется введение нового определения полной мощности S и реактивной мощности Q , начиная с обработки сигнала мгновенной мощности, как в синусоидальных, так и в несинусоидальных условиях. В частности, среднеквадратичное значение формы сигнала мгновенной мощности обрабатывается для получения параметров мощности.Целью данного исследования является внести вклад в исследования, связанные с измерением полной мощности, реактивной мощности и коэффициента мощности в несинусоидальных условиях в однофазных и трехфазных системах. Кроме того, одним из преимуществ предлагаемой работы является то, что обработка сигналов, необходимая для реализации счетчика электроэнергии и энергии, будет упрощена.

Ключевые слова

Ключевые слова

Измерение мощности

Гармоническое Искажение

Очевидная мощность

Реактивная мощность

Коэффициент мощности

Измерение мощности

RMS Рекомендуемые статьи Статьи (0)

Посмотреть полный текст

Copyright © 2014 Elsevier B.В. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Истинная мощность, полная мощность и коэффициент мощности

Компания AMETEK Programmable Power стремится помочь вам выбрать лучший источник питания переменного тока для вашей тестовой системы, даже если вы в настоящее время не специалист по переменному току. Первое, что вам нужно знать, это термины, используемые энергетиками переменного тока. Ниже вы найдете определения трех самых основных терминов мощности переменного тока, которые вам необходимо знать: истинная мощность, кажущаяся мощность и коэффициент мощности.

  1. Истинная сила . Нас всех учили, что мощность, потребляемая нагрузкой, равна напряжению на нагрузке, умноженному на ток, протекающий через нагрузку. Хотя это, безусловно, верно для нагрузок постоянного тока, ситуация немного сложнее для реактивных нагрузок. Чтобы рассчитать реальную мощность, потребляемую нагрузкой, необходимо принять во внимание несинусоидальные формы сигналов, которые могут присутствовать, а также текущие углы опережения или запаздывания, вызванные реактивными элементами в нагрузке.Реальная мощность, потребляемая нагрузкой, будет меньше, чем простое произведение напряжения на нагрузке и тока через нагрузку в результате действия этих факторов.
  2. Полная мощность (или вольт-ампер). Когда реактивная нагрузка подключена к источнику питания переменного тока, кажется, что она потребляет больше энергии, чем на самом деле, отсюда и термин «полная мощность». Причина, по которой реактивная нагрузка кажется потребляющей больше энергии, чем на самом деле, заключается в том, что реактивная нагрузка фактически возвращает часть мощности обратно в источник.По этой причине мы измеряем полную мощность не в ваттах, а в вольт-амперах. Вольт-ампер, или ВА, представляет собой произведение истинного среднеквадратичного значения тока на истинное среднеквадратичное напряжение.
    Информация о вольт-амперах очень важна при выборе источников питания переменного тока и проектировании проводки и защиты цепи испытательной системы, использующей источник питания переменного тока. Причина этого в том, что, хотя кажущаяся мощность может быть больше реальной потребляемой мощности, ток, протекающий через нагрузку, вполне реален.Например, реактивная нагрузка от источника 120 В переменного тока может иметь фактическую номинальную мощность 2400 Вт, но полную номинальную мощность 3600 ВА. Ток нагрузки в этом случае будет 30 А, и не только источник переменного тока должен обеспечивать 30 А, размеры проводов и устройства защиты цепи должны быть выбраны для работы с этим током.
  3. Коэффициент мощности . Коэффициент мощности — это отношение (безразмерное) активной мощности (измеряемой в ваттах) к полной мощности (измеряемой в вольт-амперах). Коэффициент мощности может варьироваться от 0 для чисто реактивной нагрузки до 1 для чисто резистивной нагрузки.Когда нагрузка чисто резистивная, коэффициент мощности равен 1, а истинная мощность равна полной мощности. Когда нагрузка реактивная, коэффициент мощности будет меньше 1, а истинная мощность будет меньше кажущейся мощности. Давайте рассчитаем коэффициент мощности для примера, который мы использовали в определении полной мощности: Коэффициент мощности (PF) = истинная мощность / полная мощность = 2400 / 3600 = 0,667

Для получения дополнительной информации по этой теме посетите веб-сайт AMETEK Programmable Power, свяжитесь с нами по электронной почте sales@programmablepower.com или по телефону 858-458-0223.

Разница между обещанием и реальностью

Возможно, ваше предприятие получает меньше энергии, чем вы думаете, благодаря так называемому коэффициенту мощности. Коэффициент мощности влияет на управление питанием, особенно если вы используете очень мощное оборудование, такое как источник бесперебойного питания (ИБП). Коэффициент мощности также влияет на точное измерение затрат, поскольку вы фактически получаете меньше полезной мощности, чем платите. Поэтому стоит понимать коэффициент мощности и то, как он влияет на ваши операции.

Определение коэффициента мощности
Коэффициент мощности — это отношение фактической мощности (действительно потребляемой мощности) к кажущейся мощности (общая отдаваемая мощность). В энергосистеме постоянного тока (DC) напряжение постоянно, а коэффициент мощности, как правило, не имеет значения. С переменным током (AC) существует неотъемлемое падение полезной мощности, которое происходит из-за того, как работает переменный ток.

Объяснение коэффициента мощности
Большинство центров обработки данных работают от переменного тока (AC), который течет в двух направлениях.Ток в системе переменного тока течет в одном направлении, реверсируется, течет назад и затем снова вперед 50 или 60 раз в секунду, в зависимости от того, в какой стране вы находитесь. Это означает, что напряжение и ток в системе переменного тока колеблются между положительный и отрицательный. Поскольку подаваемая мощность является произведением напряжения и тока, она также будет колебаться.

Если бы напряжение и ток были идеально синхронизированы, вы могли бы просто умножить среднее напряжение на средний ток, чтобы рассчитать правильную среднюю отдаваемую мощность.К сожалению, бывают ситуации, когда напряжение и ток не синхронизированы — напряжение высокое, а ток низкий, или наоборот. Вот почему вы можете получать меньше энергии, чем вы думаете.

Представьте свеженалитое бочковое пиво. Вы заказали пинту и заплатили за пинту, но вы не получите полную пинту, потому что наверху будет пена. Чем больше пены, тем меньше пива, а значит, меньше денег.
 

Разница между кажущейся и истинной (или реальной) мощностью

Вот как это работает в вашем центре обработки данных

  • Кажущаяся мощность: Потребление, за которое вы платите, эквивалентно всему нашему стакану пива с пеной.Полная мощность выражается в ВА (вольт-амперах) или кВА. Номинальная полная мощность (ВА) представляет собой наивысшую теоретическую мощность, которую часть оборудования может отдавать или потреблять без превышения номинальных значений напряжения или тока, но только в идеальных условиях.
  • Истинная мощность: Количество энергии, фактически используемой оборудованием для работы, эквивалентно пиву. Единица мощности называется ватт; истинная мощность выражается в Вт (ваттах) или кВт (киловаттах). В действительности истинная мощность обычно будет меньше кажущейся мощности.
  • Реактивная мощность: количество энергии, подаваемой, но не потребляемой с пользой — эквивалентно пене.

Коэффициент мощности определяет полученное значение.
Коэффициент мощности 1,0 считается идеальным, поскольку он имеет место, когда напряжение и ток полностью синхронизированы. Это маловероятно в системе питания переменного тока, поэтому ваш коэффициент мощности будет ниже 1,0. Чем он ниже, тем неэффективнее (расточительнее) ваше энергопотребление.

Для точного измерения мощности напряжение и ток должны измеряться и умножаться в одно и то же время, много тысяч раз в секунду.Вот как оборудование для контроля мощности измеряет «истинную мощность».

В дата-центре с современным оборудованием кондиционирования и блоками питания вы редко встретите цепи к ИТ-устройствам с коэффициентом мощности ниже 0,9. Тем не менее, это достаточно важно, чтобы сделать реальное измерение мощности необходимым, когда речь идет об измерении стоимости и управлении устройствами очень высокой мощности.

Обратитесь к нашему сообщению о вольтах, амперах, ваттах, ватт-часах и стоимости для освежения знаний об электричестве.

Электронная почта info@packetpower.com , если вам нужна помощь в измерении вашей истинной силы. Решения для беспроводного мониторинга Packet Power просты в установке, доступны по цене и точны.

Измерение мощности | Спектр

Введение

Измерения мощности в сети обычно требуются для оценки производительности устройств или цепей. Модульные дигитайзеры могут выполнять эти измерения мощности. Дигитайзеры — это измерительные приборы, реагирующие на напряжение. Они также могут измерять ток с помощью подходящих токовых пробников или токовых шунтов.Получение данных о токе и напряжении затем приводит к расчету мощности на основе произведения полученных сигналов тока и напряжения. Мощность — это скорость передачи энергии в цепи, которая описывается рядом атрибутов, таких как реальная, кажущаяся, реактивная и мгновенная мощность. В этих указаниях по применению рассматриваются основные измерения мощности в цепях и устройствах переменного тока с использованием модульного дигитайзера.

Основные измерения мощности

Мгновенная мощность рассчитывается как произведение приложенного напряжения и силы тока.Реальная мощность (P) — это среднее или среднее значение мгновенной мощности, измеренное в ваттах. Цепи, содержащие реактивные элементы (катушки индуктивности или конденсаторы), могут накапливать энергию и изменять направление потока мощности, так что мощность течет от нагрузки обратно к источнику. Это реактивная мощность (R), измеряемая в единицах реактивного вольт-ампер или вар. Векторная сумма активной и реактивной мощности называется полной или полной мощностью, это показано на рисунке 1.

Полная мощность (S) может быть рассчитана как произведение эффективного или среднеквадратичного значения напряжения и эффективного или среднеквадратичного значения тока.Единицами полной мощности являются вольт-ампер (ВА). Угол (), заключенный между действительным и кажущимся векторами мощности Θ, представляет собой разность фаз между формами тока и напряжения. Косинус этого угла, соотношение активной мощности и кажущейся мощности называется коэффициентом мощности (pf).

pf=cos(Θ)=PS

Если устройство чисто резистивное, кривые тока и напряжения совпадают по фазе, полная и действительная мощности равны, а коэффициент мощности равен единице. По мере увеличения реактивной составляющей коэффициент мощности уменьшается.

Измерение напряжения линии

Для измерения напряжения необходимо использовать пробники. С дигитайзером можно использовать обычный осциллограф, пробники с высоким импедансом. Очень полезна возможность масштабирования данных вертикального напряжения для учета пробников. Поскольку для большинства измерений мощности требуются измерения линейного (сетевого) напряжения, лучше всего проводить эти измерения дифференциально, чтобы избежать проблем с заземлением, связанных с несимметричными пробниками. Дигитайзер должен иметь возможность принимать два входных сигнала датчика и вычислять разницу.В качестве альтернативы напряжение на горячих и нейтральных линиях может быть получено отдельно и вычтено с использованием расчетов формы волны. Если имеется дифференциальный датчик, его также можно использовать.

Измерение тока линии

Наиболее удобный метод измерения тока — использование соответствующего токоизмерительного датчика. Убедитесь, что любой используемый вами токовый пробник имеет органы управления отдельно от измерительного прибора. Выход датчика тока можно подавать на канал дигитайзера с соответствующим масштабированием для отображения сигналов от датчика в единицах тока.

Выбор дигитайзера

Большинство измерений линейной частоты выполняются с основными частотами от 50 до 400 Гц, поэтому требования к полосе пропускания дигитайзера не очень велики. Если есть интерес к проведению испытаний кондуктивных помех, то полезной будет возможность согласования до 40-й гармоники основной мощности без значительных потерь. Это поместит требования к полосе пропускания на уровне около 20 кГц или выше.

Дигитайзер должен иметь достаточное амплитудное разрешение для воспроизведения высших гармоник линии электропередачи, от 12 до 16 бит будет достаточно.

Количество каналов зависит от того, предназначены ли односторонние или дифференциальные измерения. Дифференциальные измерения объединяют два канала для каждого измерения. Для одной фазы линейное измерение четырех входных каналов дает два дифференциальных канала. Для трехфазных измерений на каждой фазе требуется шесть или более каналов. Предполагая наличие трех дифференциальных каналов напряжения и трех несимметричных токовых каналов, требуется девять каналов. Поскольку большинство дигитайзеров предлагают от одного до шестнадцати каналов в двоичной последовательности (1/2/4/8/16), вам следует выбрать следующее большее количество каналов для выполнения задачи измерения.

Частота дискретизации, как и пропускная способность, должна в четыре или пять раз превышать требуемую пропускную способность.

В Таблице 1 приведены некоторые рекомендации по выбору дигитайзеров Spectrum или моделей дигитайзеров NETBOX

Таблица 1. Семейства дигитайзеров спектра и дигитайзеров NETBOX, наиболее совместимые с измерением мощности в сети
Модельный ряд Интерфейс каналов Вход канала Полоса пропускания Максимальная частота дискретизации
M2i.47хх PCIe, PCI 8, 16 Односторонний 0,5 МГц 1,33 Мвыб/с
M2i.46xx PCIe, PCI 2, 4, 8 Односторонний
Дифференциальный
0,1, 0,5, 1,5 МГц 0,2, 1, 3 Мвыб/с
M2i.49xx PCIe, PCI 2, 4, 8 Односторонний
Дифференциальный
5, 15, 30 МГц 10, 30, 60 Мвыб/с
Ду2.46x LXI, ЛВС 4, 8, 16 Односторонний
Дифференциальный
0,1, 0,5, 1,5 МГц 0,2, 1, 3 Мвыб/с
Ду2,49x LXI, ЛВС 4, 8, 16 Односторонний
Дифференциальный
5, 30 МГц 10, 60 Мвыб/с

Пример измерения однофазной мощности

В следующем примере измеряется мощность, потребляемая небольшим охлаждающим вентилятором с питанием от сети.Измерения проводились с использованием цифрового преобразователя NETBOX модели DN2.496.04 с 4 аналоговыми каналами, разрешением 16 бит, частотой дискретизации 60 Мвыб/с и полосой пропускания 30 МГц. Токовый пробник Tektronix модели P6042 и пара пассивных пробников-осциллографов использовались для регистрации форм тока и напряжения. Измерялись линейный ток и линейное напряжение. Линейное напряжение измерялось дифференциально, так что ни горячий, ни нейтральный провод линии электропередачи не были заземлены.

На рис. 2 показаны результирующие измерения с помощью программного обеспечения Spectrum SBench 6, которое используется для контроля и обработки полученных данных.

Входное напряжение измеряется дифференциально двумя пассивными датчиками, подключенными к каналам Ch3 и Ch4. Каналы объединены и отображаются как канал Ch3 в верхней центральной сетке. Показания масштабируются, чтобы отразить затухание зондов. Ток, отражающий выход датчика тока, появляется на канале Ch0 в нижней центральной сетке. Эти данные также масштабируются по чувствительности датчика тока, поэтому они считываются в вертикальных единицах Ампер. Пиковое и эффективное (среднеквадратичное) значения тока и напряжения отображаются на информационной панели в левой части рисунка.

Мгновенная мощность вычисляется с помощью аналогового расчета SBench 6 для умножения форм сигналов тока и напряжения. Мощность отображается в крайней левой сетке. Пиковые и средние значения мощности также перечислены на панели информации. Среднее значение мгновенной мощности представляет реальную мощность и составляет 6,6 Вт.

Полная мощность рассчитывается путем произведения действующих значений линейного тока и напряжения. На основании измеренных значений (121.5 В и 63,2 мА) полная мощность 7,68 ВА.
Это позволяет нам рассчитать коэффициент мощности как 0,86. Наблюдая горизонтально расширенный вид формы волны тока и напряжения в двух крайних правых сетках, мы можем видеть, что форма волны напряжения (вверху справа) опережает форму волны тока, указывая на индуктивную характеристику. Курсоры, отмечающие пересечение нуля с положительным наклоном, фиксируют, что форма волны напряжения на 1,44 мс опережает форму волны тока. Это соответствует фазовому сдвигу на 31 градус.Это также можно рассчитать как cos-1 (pf) или 30,68 градуса. Расчет, основанный на коэффициенте мощности, является более точным, поскольку он не страдает от неопределенностей размещения курсора.

Линейные гармоники

Получив кривые тока и напряжения, мы можем расширить анализ до частотной области. На рис. 3 показаны средние спектры сигналов линейного тока (внизу слева) и линейного напряжения (вверху слева):
Спектр линейного напряжения имеет более гармоники более высокого порядка.Наиболее заметны гармоники нечетного порядка. Текущий спектр имеет более низкое общее содержание гармоник, но это также преимущественно нечетные гармоники.

Трехфазное питание

Трехфазная электроэнергия представляет собой тип многофазной системы распределения электроэнергии переменного тока для производства, передачи и распределения электроэнергии. Он используется для питания больших двигателей и других тяжелых электрических нагрузок. Трехфазная система обычно более экономична, чем эквивалентная однофазная или двухфазная система при аналогичных уровнях напряжения, поскольку в ней используется меньше материала проводника для передачи электроэнергии.Однофазный источник питания переменного тока требует двух проводников, трехфазный источник может передавать в три раза больше мощности, используя только один дополнительный проводник. Это означает, что увеличение стоимости передачи на 50% приводит к увеличению передаваемой мощности на 200%.

Терминология трехфазного соединения

Трехфазные соединения, такие как трехфазные двигатели, показанные на рис. 4, подключаются по схеме «звезда» (верхняя схема) или «треугольник» (нижняя схема).

Напряжения Van, Vbn и Vcn в соединении звездой называются фазными напряжениями.Напряжения, обозначенные Vab, Vbc и Vac, являются линейными напряжениями. Токи Ia, Ib и Ic являются фазными токами. Общая мощность, рассеиваемая нагрузкой, представляет собой сумму произведений тока на напряжение отдельных фаз при соединении звездой. Обратите внимание, что жирный текст указывает на векторные операции:

Pt = Ia*Van + Ib* Vbn + Ic*Vcn

Обычно мощность рассчитывается с использованием линейных, а не фазных напряжений.

На рис. 5 показана векторная диаграмма фазного напряжения, фазного тока и линейного напряжения.Расчеты напряжения выполняются векторно.

Значения линейных напряжений в сбалансированной системе равны 3-кратному фазному напряжению. Обратите внимание, что фазные напряжения опережают линейные на 30 градусов. Это результат векторного вычитания, используемого для вычисления линейных напряжений из фазных напряжений.
Дифференциальные высоковольтные пробники используются для измерения линейного и фазного напряжения, они обеспечивают затухание сигнала 100:1. Результирующие фазные напряжения на входе дигитайзера равны 1.69 В пиковое (3,38 Впик-пик). Эти напряжения масштабируются с коэффициентом 100 из-за использования датчика ÷100. Это приведет к тому, что фазные напряжения будут указаны как 169 Впик (338 Впик-пик). Это 120 Вскз. Линейные напряжения в √3 раза превышают фазное напряжение или 208 В (среднеквадратичное значение). Это номинальное трехфазное напряжение в США.

Мы можем проверить это, получив фазные напряжения на дигитайзере, а затем рассчитав линейные напряжения. Это показано на рисунке 6:

Каналы Va, Vb и Vc представляют собой измеренные фазные напряжения.Vab, Vbc и Vca — расчетные линейные напряжения (номинально 586 Впик-пик). Разность фаз между фазным напряжением и напряжением соседней линии составляет 30 градусов, что подтверждается измерением курсора на графике масштабирования в крайней левой сетке. Линейное напряжение Vab отстает от фазного напряжения Va на 1,38 мс за период 16,67 мс. Разность фаз между линейными напряжениями составляет 120 градусов.

Векторы тока на рис. 5 показаны с общей разницей фаз Θ от фазных напряжений.Этот угол Θ представляет собой реактивные компоненты, которые могут быть включены в обмотки двигателя. В нашем эксперименте используется чисто резистивная нагрузка, в результате чего угол равен 0 градусов.

Измерение трехфазной мощности

На рис. 7 показаны фазные напряжения (Va, Vb и Vc), фазные токи (Ia, Ib и Ic) и рассеиваемая мощность фаз (Pa, Pb и Pc) для нагрузки, соединенной звездой (где у нас есть доступ как к фазному, так и к линейному напряжению). Умножьте фазное напряжение на соответствующий фазный ток, и результатом будет мгновенная мощность в каждой фазе.Среднее значение мгновенной мощности является активной составляющей мощности. Сумма всех трех показаний фазной мощности представляет собой полную активную мощность нагрузки.

Это измерение называется измерением мощности с помощью трех ваттметров. Чтобы выполнить это измерение с использованием внешних дифференциальных пробников для измерения напряжения, потребуется шесть каналов. Если используются несимметричные пробники, то количество каналов увеличивается до девяти. Гибкость возможности указать до 16 каналов в конфигурации дигитайзера является основным преимуществом в этом типе измерений.

Фазные напряжения показаны в верхней строке рисунка 7. Фазные токи показаны в центральной строке. Фазная мощность отображается в нижней строке. Сумма всех трехфазных сигналов мощности отображается в самой левой сетке с надписью «Общая мощность». Обратите внимание, что общая мощность относительно постоянна. Параметры, показанные на панели «Информация» слева, считывают средние значения сигналов мощности отдельных фаз вместе с общей мощностью. Сумма средних значений трех измерений фазной мощности равна средней полной мощности.Измеренный результат для общей мощности составляет 850,9 Вт

.

Метод двух ваттметров

Альтернативным методом является метод двух ваттметров, который требует измерения только двух линейных напряжений и двух фазных токов. В математической форме:

PT (t) = Vac(t) ia(t) + Vbc(t) ib(t)

Это может быть получено следующим образом:

Это можно проверить, используя следующий математический вывод:

PT = Va(t) ia(t) + Vb(t) ib(t) + Vc(t) ic(t)

, но по действующему закону Кирхгофа: ia + ib + ic = 0 или +ic = – ia – ib

PT(t) = Va(t) ia(t) – Vc(t) ia(t) – Vc(t) ib(t)+ Vb(t) ib(t)

PT (t) = Vac(t) ia(t) + Vbc(t) ib(t)

Где: Va – Vc ≡ ac и Vb – Vc ≡ bc

Вот пример применения метода двух ваттметров, который может быть выполнен с использованием четырехканального дигитайзера Spectrum вместе с двумя дифференциальными пробниками напряжения и двумя пробниками тока.

Как и в примере расчета общей мощности на основе отдельных фазных напряжений и токов, этот метод использует два линейных напряжения (Vac и Vbc) и два фазных тока (Ia и Ib). Линейные напряжения отображаются в верхней строке, фазные токи — в средней строке, а отдельные осциллограммы мощности — в нижней строке. Как и прежде, общая мощность отображается в самой левой сетке с пометкой «Общая мощность». Средние или средние значения каждой формы сигнала мощности отображаются в информационной сетке в крайнем левом углу.Опять же номинальная мощность 851 Ватт.

Заключение

Были рассмотрены основные концепции измерения мощности переменного тока, включая определение мгновенной, реальной, полной и реактивной мощности. Дигитайзеры с подходящим количеством каналов могут использоваться для измерения однофазных и многофазных энергосистем с использованием подходящих пробников напряжения и тока. Универсальность дигитайзера, простота связи и быстрая передача информации делают его идеальным для измерения мощности переменного тока.Дигитайзеры Spectrum маленькие и компактные и доступны в различных форм-факторах, поэтому их можно использовать в самых разных тестовых установках. Например, продукты digitizerNETBOX разработаны таким образом, что ими можно управлять через Ethernet, что позволяет им работать удаленно или фактически в любом месте локальной сети (LAN). Карты PXI доступны для приложений, в которых набор модульных инструментов будет работать вместе как часть полной испытательной системы. Карты PCI и PCIe можно устанавливать непосредственно в большинство современных ПК, превращая их в мощные автономные испытательные станции.

ссылки

Что такое комплексная мощность и как она выражается в анализе мощности

Мощность, поглощаемая данной нагрузкой

За годы были затрачены значительные усилия для того, чтобы как можно проще выразить отношения мощностей . Энергетики ввели термин «комплексная мощность», который они используют для нахождения суммарного эффекта параллельных нагрузок.

Что такое комплексная мощность и ее функция в анализе мощности (на фото: регистратор качества электроэнергии Amprobe DM-III Multitest F 3000A)

Комплексная мощность важна для анализа мощности, поскольку она содержит всю информацию, относящуюся к мощности , поглощаемой данным загрузить .

Рисунок 1 – Векторы напряжения и тока, связанные с нагрузкой

Рассмотрим нагрузку переменного тока на рисунке 1 выше. Учитывая векторную форму V = V m ∠θ v и I = I m ∠θ i напряжения v(t) и тока i(t), комплексная мощность 6 S поглощаемая нагрузкой переменного тока, является произведением напряжения и комплексно-сопряженным током, или:

(1.10)

при условии использования пассивного знака (см. рисунок 1).С точки зрения среднеквадратичных значений:

(1,11)

, где

(1,12)

и

(1,13)

Таким образом, мы можем написать уравнение. (1.11) как:

(1.14)

Мы замечаем из уравнения. (1.14) что величина комплексной мощности равна кажущейся мощности . Следовательно, комплексная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА). Кроме того, мы замечаем, что угол комплексной мощности является углом коэффициента мощности.

Комплексная мощность может быть выражена через импеданс нагрузки Z .Полное сопротивление нагрузки Z может быть записано как:

(1,15)

Таким образом, В среднеквадратичное значение  = Z × I среднеквадратичное значение . Подставляя это в уравнение. (1.11) дает

(1.16)

Поскольку Z = R + jX , уравнение (1.16) принимает вид

(1.17)

, где P и Q — действительная и мнимая части комплексной степени ; то есть

(1.18, 1.19)

P – это средняя или реальная мощность и зависит от сопротивления нагрузки R.Q зависит от реактивного сопротивления нагрузки X и называется реактивной (или квадратурной) мощностью .

Сравнение уравнения. (1.14) с уравнением (1.17), заметим, что:


(1.20)

Реальная мощность P — это средняя мощность в ваттах, подаваемая на нагрузку. Это единственная полезная сила. Это фактическая мощность, рассеиваемая нагрузкой. Реактивная мощность Q является мерой обмена энергией между источником и реактивной частью нагрузки.

Единицей измерения Q является реактивный вольт-ампер (ВАР) , чтобы отличить его от реальной мощности, единицей измерения которой является ватт.

Мы знаем, что элементы хранения энергии не рассеивают и не отдают энергию, а обмениваются ею с остальной частью сети. Точно так же реактивная мощность передается туда и обратно между нагрузкой и источником. Он представляет собой обмен без потерь между нагрузкой и источником .

Обратите внимание, что:

    1. Q = 0 для резистивных нагрузок (Unity PF)
    2. q <0 для емкостных нагрузок (ведущие PF)
    3. q> 0 для индуктивных нагрузок (отставание PF)

    Таким образом,
    Комплексная мощность (в ВА) является произведением вектора среднеквадратичного значения напряжения и комплексно-сопряженного вектора среднеквадратичного значения тока. Как комплексная величина, ее реальная часть представляет собой реальную мощность P, а ее мнимая часть представляет собой реактивную мощность Q.

    Введение комплексной мощности позволяет нам получить реальную и реактивную мощности непосредственно из векторов напряжения и тока.


    (1.21)

    Здесь показано, как комплексная мощность содержит всю соответствующую информацию о мощности для данной нагрузки.

    Стандартной практикой является представление S, P и Q в виде треугольника, известного как треугольник мощности , показанный на рис.2(а). Это похоже на треугольник импеданса, показывающий взаимосвязь между Z, R и X, показанный на рис. 2 (b).

    Рисунок 2 – (a) треугольник мощности, (b) треугольник импеданса

    S содержит всю информацию о мощности нагрузки. Действительная часть S – это действительная мощность P. Его мнимая часть – это реактивная мощность Q . Его величина равна кажущейся мощности S . А косинус его фазового угла равен коэффициенту мощности PF .

    Треугольник мощности состоит из четырех элементов:

    1. Полная/комплексная мощность,
    2. Активная мощность,
    3. Реактивная мощность и
    4. Угол коэффициента мощности.

    Имея два таких предмета, два других можно легко получить из треугольника.

    Рисунок 3 – Треугольник мощности

    Как показано на рисунке 3, когда S лежит в первом квадранте, мы имеем индуктивную нагрузку и отстающий коэффициент мощности . Когда S находится в четвертом квадранте, нагрузка является емкостной, а коэффициент мощности опережает. Комплексная мощность также может находиться во втором или третьем квадранте.

    Для этого требуется, чтобы импеданс нагрузки имел отрицательное сопротивление, что возможно для активных цепей.


    Пример с расчетами сложных мощностей

    Примеры на сложной мощности, факторе мощности, средней мощности и видимой мощности

    // Основы электрических цепей на Чарльз К. Александр и Мэтью Н.О. Садику (приобрести печатную копию на Amazon)

    Мощность и энергия: в чем разница?

     

    Часто, когда клиенты говорят: «Я просто хочу контролировать мощность», они на самом деле имеют в виду «Реальную мощность» или «Энергию».

    Мощность против энергии

    Сила и энергия тесно связаны, но не взаимозаменяемы. Проще говоря, мощность – это скорость, с которой совершается работа. А энергия – это способность совершать работу.

    Что такое мощность

    Прежде чем мы сравним энергию со спросом, давайте сначала обсудим мощность, поскольку мощность лежит в основе всех трех терминов. В приложении переменного тока (AC) доступны три типа питания:

    1. Полная мощность
    2. Реальная мощность
    3. Реактивная мощность

    Полная мощность — это просто произведение напряжения на силу тока.Он в основном используется для определения размеров проводников (проводов, шин) и трансформаторов. Полная мощность – это общая мощность , доступная для использования.

    Реальная мощность — это «моментальный снимок» необходимой мощности, и используется в данный момент времени… Она может меняться от момента к моменту. Коэффициент мощности (PF) необходим для расчета активной мощности в системе переменного тока.

    Закон Ома

    P = IE L-L (PF)

    P = Реальная мощность, измеренная в ваттах, (Вт)

    I = Ток, измеренный в Амперах, (А)  

    E = Напряжение, измеренное в вольтах, (В) {линия-линия}

    PF = Коэффициент мощности является выражением эффективности нагрузки.Какая часть подаваемой мощности на самом деле совершает реальную работу? PF имеет диапазон от 0,0 до 1,0. Идеальная система имеет PF, равный 1, что означает, что вся подаваемая мощность выполняет реальную работу. Значения PF менее 0,7 считаются неэффективным использованием энергии, и коммунальное предприятие может взимать штрафные санкции за растрату энергии.

    Третий тип мощности, Реактивная мощность (кВАр) — это мощность, потребляемая индуктивными или емкостными нагрузками. Двигатели и блоки питания ПК являются примерами реактивной нагрузки, которая может увеличить реактивную мощность.Увеличение реактивной мощности отрицательно влияет на коэффициент мощности. Некоторые конечные пользователи хотят отслеживать реактивную мощность, чтобы лучше управлять своим общим коэффициентом мощности и/или негативным влиянием на коэффициент мощности, вызванным конкретными нагрузками. Конденсаторы коррекции коэффициента мощности (PFCC) могут использоваться для улучшения коэффициента мощности определенных нагрузок или систем. На приведенном ниже рисунке показано, как математически связаны три типа мощности. Как вы можете видеть на этом рисунке, по мере уменьшения реактивной мощности реальная и полная мощности становятся все ближе и ближе к равенству (единице).

    Вот еще один способ представить взаимосвязь между реальной, кажущейся мощностью и реактивной мощностью…. ☺

    Вышеупомянутое пиво не особенно хорошо наливается, но, надеюсь, вы уловили суть. Пиво, которое вы на самом деле будете пить, и есть Настоящая Сила. Пена, выпитое пиво — это Реактивная Сила. Весь объем налитого пива – это кажущаяся мощность.

    Теперь, когда у вас есть представление о мощности, мы должны добавить еще один элемент для расчета энергии и потребления.Этот элемент — время.

    Энергия — это количество энергии, потребляемой за определенный период времени. Измеряется в киловатт-часах.

    Потребность — это среднее количество энергии (кВт), используемой за определенный период времени. В приложениях для измерения мощности клиенты, которые хотят контролировать спрос (или спрос в кВт), должны выбрать временной интервал потребления. Этот временной интервал может составлять пять, десять или пятнадцать минут или любой другой интервал, который конечный пользователь хочет зафиксировать для будущего использования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.