В цепи переменного тока имеется два типа электрической мощности, подаваемой в нагрузку от источника питания: одна — активная мощность, а другая — реактивная мощность. Напряжение и ток находятся в одной фазе, источник питания подает питание на нагрузку, а нагрузка преобразует электрическую энергию в другую энергию, которая называется активной мощностью. Часть напряжения и тока в разных фазах, источник питания и нагрузка обмениваются электрической энергией. Эта часть (за исключением потерь в линии) электрической энергии не преобразуется в другую энергию (кроме электромагнитной), которая называется реактивной мощностью.
Активная мощность
Активная мощность — это электрическая мощность, необходимая для поддержания нормальной работы электрооборудования, то есть электрическая мощность, преобразующая электрическую энергию в другие виды энергии (механическую энергию, световую энергию, тепловую энергию). Например: двигатель мощностью 5,5 киловатт преобразует 5,5 киловатт электрической энергии в механическую энергию для привода водяного насоса для перекачки воды или молотилки для обмолота зерна; различное осветительное оборудование преобразует электрическую энергию в световую для освещения жизни и работы людей. Символ активной мощности обозначается буквой P, а единицы измерения включают ватты (Вт), киловатты (кВт) и мегаватты (МВт).
Активная мощность: В цепи переменного тока среднее значение мгновенной мощности, излучаемой источником питания в течение цикла (или мощности, потребляемой нагрузочным резистором), называется «активной мощностью». Чрезмерно низкая активная мощность приводит к увеличению потерь в сети, снижению мощности и снижению коэффициента использования оборудования, что приводит к увеличению потерь электрической энергии.
Реактивная мощность
Индуктивные нагрузки в электросети (такие как двигатели, дроссели, трансформаторы, индукционные нагреватели, сварочные аппараты и т. д.) создают электрический гистерезис различной степени, который представляет собой так называемую индуктивность.
Индуктивные нагрузки имеют такую характеристику, что даже если приложенное напряжение меняет направление, гистерезис индуктивной нагрузки все равно может сохранять направление тока (например, прямое) в течение определенного периода времени. Как только эта разность фаз между током и напряжением существует, генерируется отрицательная мощность, которая возвращается в сеть. Когда ток и напряжение снова находятся в одной фазе, для создания магнитного поля в индуктивной нагрузке требуется такое же количество электрической энергии. Обратная электрическая энергия магнитного поля называется реактивной мощностью.
Определение: В цепи с индуктором или конденсатором в каждом полупериоде энергия источника питания преобразуется в энергию магнитного поля (или электрического поля) и сохраняется, а затем высвобождается, а запасенная энергия магнитного поля (или электрического поля) вернулся в круговорот. Блок питания только осуществляет этот энергетический обмен и фактически не потребляет энергию. Мы называем величину мощности этого обмена «реактивной мощностью».
Реактивная мощность относительно абстрактна. Это электрическая мощность, используемая для обмена электрическими и магнитными полями внутри цепи, а также для создания и поддержания магнитных полей в электрооборудовании. Он не совершает работу вовне, а преобразуется в другие формы энергии. Любое электрооборудование с электромагнитными катушками потребляет реактивную мощность для создания магнитного поля. Например, люминесцентной лампе 40-ватт требуется более 40 Вт активной мощности (балласт также потребляет часть активной мощности) для излучения света, а также требуется около 80 Вт реактивной мощности, чтобы балластная катушка создавала переменное магнитное поле. Поскольку он не совершает внешней работы, его называют «реактивным». Символ реактивной мощности обозначается Q, а единица измерения — Вар (Var) или кВар (kVar).
Недостатки слишком высокой реактивной мощности:
1) Реактивная мощность приведет к увеличению текущей и полной мощности, что приведет к снижению мощности системы;
2) Увеличение реактивной мощности приведет к увеличению общего тока, тем самым увеличивая потери оборудования и линий;
3) Падение напряжения в линии увеличивается, а воздействие реактивной нагрузки также приводит к резким колебаниям напряжения.
После ввода в эксплуатацию индуктивного электрооборудования в распределительной сети, такого как трансформаторы, двигатели, сварочные аппараты, кондиционеры, стиральные машины, холодильники, натриевые лампы, люминесцентные лампы и т. д., они должны не только поглощать активную мощность из сети сетка для работы, но и поглощает инертную энергию. Рабочая мощность создает магнитное поле, что приводит к обычно низкому естественному коэффициенту мощности для потребителей электроэнергии. В нашей стране установлены стандарты коэффициента мощности, которые должны соблюдаться при потреблении электроэнергии потребителями электроэнергии.
Реактивная мощность ни в коем случае не является бесполезной, она имеет большое применение. Двигателю необходимо создать и поддерживать вращающееся магнитное поле для вращения ротора, тем самым приводя в движение механическое движение. Магнитное поле ротора двигателя создается за счет получения реактивной мощности от источника питания. Трансформаторам также требуется реактивная мощность для создания магнитного поля в первичной обмотке трансформатора и наведения напряжения во вторичной обмотке. Следовательно, без реактивной мощности двигатель не будет вращаться, трансформатор не изменит напряжение и контактор переменного тока не замкнется. Чтобы наглядно проиллюстрировать эту проблему, приведем пример: строительство сельского водохранилища требует земляных работ и транспортировки грунта. При транспортировке грунта бамбуковые корзины наполняются грунтом. Собранная земля подобна активной энергии, а пустая бамбуковая корзина подобна реактивной энергии. , Бамбуковые корзины не бесполезны. Как можно транспортировать грунт на насыпь без бамбуковых корзин?
В нормальных условиях электрооборудованию необходимо не только получать активную мощность от источника питания, но также необходимо получать от источника питания реактивную мощность. Если реактивной мощности в электросети не хватает, электрооборудованию не хватит реактивной мощности для создания нормального электромагнитного поля. Тогда это электрооборудование не сможет поддерживать работу в номинальных условиях, и напряжение на клеммах электрооборудования упадет. Это влияет на нормальную работу электрооборудования.
Реактивная мощность оказывает определенное негативное воздействие на электроснабжение и потребление электроэнергии, главным образом в:
(1) Уменьшите выходную активную мощность генератора.
(2) Уменьшить мощность электропитания оборудования по передаче и преобразованию электроэнергии.
(3) Вызывает увеличение потерь сетевого напряжения и потерь мощности.
(4) Вызывает работу с низким коэффициентом мощности и падение напряжения, в результате чего мощность электрооборудования не может быть полностью использована.
Реактивная мощность, подаваемая от генераторов и высоковольтных линий электропередачи, далека от удовлетворения потребностей нагрузки. Поэтому в электросети необходимо установить некоторые устройства компенсации реактивной мощности, чтобы дополнять реактивную мощность и обеспечивать потребности пользователей в реактивной мощности. Таким образом, электрооборудование может работать только при номинальном напряжении. Именно поэтому в электросети необходимо устанавливать устройства компенсации реактивной мощности.
