Hvad er den aktive og reaktive effekt af vekselstrøm?

Vi står alle sammen over for elektriske apparater hver dag, og uden dem synes vores liv at gå i stå. Og alle apparater har en effektangivelse på deres datablad. I dag vil vi finde ud af, hvad det er, hvilke typer det er, og hvordan man beregner det.

Strøm i et vekselstrømskredsløb

Elektriske apparater, der er tilsluttet til et strømkredsløb, fungerer med vekselstrøm, så det er under disse betingelser, at vi har med strøm at gøre. Lad os dog først give en generel definition af begrebet.

Strøm . - En fysisk størrelse, der repræsenterer den hastighed, hvormed elektrisk energi omdannes eller overføres.

I snævrere forstand er elektrisk effekt forholdet mellem det arbejde, der udføres i et tidsrum, og dette tidsrum.

For at omformulere denne definition på en mindre videnskabelig måde kan man sige, at effekt er den mængde energi, som en forbruger forbruger bruger i et givet tidsrum. Det enkleste eksempel er en almindelig glødepære. Den hastighed, hvormed en pære omdanner den elektricitet, den bruger, til varme og lys, er dens effekt. Jo højere pærens oprindelige værdi er, jo mere energi vil den forbruge, og jo mere lys vil den afgive.

Da der i dette tilfælde ikke kun sker en omdannelse af elektricitet til en anden proces (lys, varme osv.).lys, varme osv.), men også svingningsprocessen af det elektriske og magnetiske felt, opstår der en faseforskydning mellem strøm og spænding, som der skal tages hensyn til i de videre beregninger.

Når man beregner effekten i et vekselstrømskredsløb, er det almindeligt at skelne mellem aktive, reaktive og samlede komponenter.

Begrebet aktiv effekt

Den aktive "nyttige" effekt er den del af effekten, som anvendes til direkte at omdanne elektrisk energi til andre former for energi. Den betegnes med det latinske bogstav P og måles i Watt (W).

Beregnet ved hjælp af formlen: P = U⋅I⋅cosφ,

hvor U og I er henholdsvis spændingens og strømmenes rms-værdi, cos φ er cosinus af fasevinklen mellem spænding og strøm.

VIGTIGT! Den ovenfor beskrevne formel er velegnet til beregning af 220VKraftige maskiner bruger dog normalt et kredsløb med 380 V. Det er derfor nødvendigt at multiplicere formlen med roden af tre eller 1,73.

Begrebet reaktiv effekt

Reaktiv "skadelig" effekt er den effekt, der genereres under driften af apparater med induktive eller kapacitive belastninger, og som afspejler de elektromagnetiske svingninger, der opstår. Kort sagt er det den energi, der overføres fra strømforsyningen til forbrugeren og derefter føres tilbage til nettet.

Det er naturligvis ikke egnet til brug i forbindelse med denne komponent; desuden er det meget skadeligt for strømforsyningsnettet, hvorfor man normalt forsøger at kompensere for det.

Denne værdi betegnes med det latinske bogstav Q.

HUSK! Den reaktive effekt måles ikke i konventionelle watt (Wmen i volt-ampere reaktiv (KRIG).

Den beregnes efter formlen:

Q = U⋅I⋅sinφ,

hvor U og I er RMS-værdien af henholdsvis spænding og strøm, sinφ er sinus af fasevinklen mellem spænding og strøm.

VIGTIGT! Ved beregningen kan denne værdi være enten positiv eller negativ, afhængigt af fasebevægelsen.

Kapacitive og induktive belastninger

Den væsentligste forskel mellem reaktive (kapacitiv og induktiv) er faktisk kapacitive og induktive belastninger, som har den egenskab at lagre energi og derefter levere den tilbage til nettet.

En induktiv belastning konverterer først energien fra en elektrisk strøm til et magnetfelt (i en halv halv periode) og omdanner derefter den magnetiske feltenergi til elektrisk strøm og sender den videre til elnettet. Eksempler er asynkrone motorer, ensrettere, transformatorer og elektromagneter.

VIGTIGT! Ved induktive belastninger halter strømkurven altid en halv halv periode efter spændingskurven.

En kapacitiv belastning konverterer energien fra en elektrisk strøm til et elektrisk felt og konverterer derefter energien fra det resulterende felt tilbage til elektrisk strøm. Begge processer finder igen sted i løbet af en halv halv periode hver. Eksempler er kondensatorer, batterier og synkronmotorer.

VIGTIGT! Under drift af en kapacitiv belastning er strømkurven en halv halv periode forud for spændingskurven.

Effektfaktor cosφ

Effektfaktor cosφ (som lyder cosinus phier en skalarisk størrelse, der angiver effektiviteten af det elektriske energiforbrug. Cosφ viser i enkle vendinger tilstedeværelsen af den reaktive del og størrelsen af den resulterende aktive del i forhold til den samlede effekt.

cos ϕ-faktoren findes i forholdet mellem den aktive elektriske effekt og den samlede elektriske effekt.

BEMÆRK! For at opnå en mere nøjagtig beregning skal der tages hensyn til ikke-lineære forvrængninger af den sinusformede bølgeform, men der ses bort fra dem i normale beregninger.

Værdien af denne faktor kan variere fra 0 til 1 (hvis beregningen foretages som en procentdel, fra 0 % til 100 %). Det er let at se af formlen, at jo højere værdi, jo højere er den aktive komponent, og jo bedre er præstationen.

Begrebet total effekt Magttrekanten

Den tilsyneladende effekt beregnes geometrisk som roden af summen af kvadraterne af henholdsvis den aktive og den reaktive effekt. Den betegnes med det latinske bogstav S.

Du kan også beregne den samlede effekt ved at multiplicere henholdsvis spænding og strøm.

S = U⋅I

VIGTIGT! Den samlede effekt måles i volt-ampere (VA).

Effekttrekanten er en praktisk repræsentation af alle de tidligere beskrevne beregninger og sammenhænge mellem aktiv, reaktiv og tilsyneladende effekt.

Kateterne repræsenterer de reaktive og aktive komponenter, mens hypotenusen repræsenterer den samlede effekt. I henhold til geometriens love er cosinus af vinklen φ lig med forholdet mellem den aktive og den samlede komponent, dvs. det er effektfaktoren.

Hvordan man finder de aktive, reaktive og tilsyneladende kræfter. Beregningseksempel

Alle beregninger er baseret på de tidligere nævnte formler og magttrekanten. Lad os se på et problem, der ofte opstår i praksis.

Normalt er apparater mærket med en nominel aktiv effekt og en cosφ-værdi. Med disse oplysninger er det let at beregne de reaktive og samlede komponenter.

Dette gøres ved at dividere den aktive effekt med cosφ og få produktet af strøm og spænding. Dette vil være den tilsyneladende effekt.

Find derefter den reaktive effekt, der er lig med kvadratet på forskellen mellem kvadraterne af den samlede og den aktive effekt, ud fra effekttrekanten.

Hvordan cosφ måles i praksis

Værdien af cos ϕ er normalt angivet på apparatets etiketter, men hvis det er nødvendigt at måle den i praksis, kan et specialiseret apparat, et et fasometer .. Et digitalt wattmeter kan også sagtens klare opgaven.

Hvis den resulterende cosφ er tilstrækkelig lav, kan den praktisk talt kompenseres. Dette gøres hovedsagelig ved at inddrage yderligere instrumenter i kredsløbet.

1. Hvis det er nødvendigt at korrigere for den reaktive komponent, skal der tilføjes et reaktivt element til kredsløbet, som virker i modsat retning af den allerede fungerende anordning. En kondensator er tilsluttet parallelt for at kompensere den asynkrone motor for en induktiv belastning som eksempel. En magnetventil er tilsluttet for at kompensere en synkronmotor.
2. Hvis det er nødvendigt at korrigere problemer med ikke-linearitet, indbygges en passiv cosφ-korrektor, f.eks. en drosselspole med høj induktivitet, der er forbundet i serie med belastningen.

Strøm - dette er en af de vigtigste indikatorer for elektriske apparater, så for at vide, hvad det er, og hvordan det beregnes, er det nyttigt ikke kun for skolebørn og folk med speciale i teknologi, men også for os alle.

Relaterede artikler: