- Обща мощност и нейни компоненти
- Отрицателно въздействие на реактивното натоварване
- Изчисляване на консумацията на енергия
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
При проектирането на електрически вериги се извършва изчислението на мощността. Въз основа на това се прави избора на основни елементи и се изчислява допустимото натоварване. Ако изчислението за постояннотокова верига не е трудно (в съответствие със закона на Ом, е необходимо да се умножи силата на тока с напрежение - P = U * I), след което изчисляването на променливотоковото захранване не е толкова просто. За обяснение, ще трябва да се позовете на основите на електротехниката, без да навлизаме в подробности, даваме кратко резюме на основните тези.
Обща мощност и нейни компоненти
В веригите с променлив ток, мощността се изчислява, като се вземат предвид законите на синусоидалните промени в напрежението и тока. В тази връзка беше въведена концепцията за пълна мощност (S), която включва два компонента: реактивен (Q) и активен (P). Графично описание на тези величини може да се направи през триъгълника на мощността (виж фиг. 1).
Под активния компонент (P) се разбира енергийната мощност (неотменяемо преобразуване на електричество в топлина, светлина и т.н.). Тази стойност се измерва във ватове (W), на ниво домакинство е обичайно да се изчислява в киловати (kW) в производствения сектор в мегавата (mW).
Реактивната компонента (Q) описва капацитивния и индуктивния електрически товар в верига с променлив ток, мерна единица за това количество Var.
В съответствие с графичното представяне, отношенията в триъгълника на силата могат да бъдат описани с помощта на елементарни тригонометрични идентичности, което дава възможност да се използват следните формули :
- S = 2P 2 + Q 2, - за пълна мощност;
- и Q = U * I * cos φ, и P = U * I * sin φ - за реактивните и активните компоненти.
Тези изчисления са приложими за еднофазна мрежа (например домакинство 220 V), за да се изчисли мощността на трифазната мрежа (380 V), трябва да се добави коефициент от (3 (със симетрично натоварване) към формулите или да се сумират мощностите на всички фази (ако товарът е асиметричен).
За по-добро разбиране на процеса на въздействие на компонентите с пълна мощност, нека разгледаме "чистото" проявление на товара в активна, индуктивна и капацитивна форма.
Активно натоварване
Вземете хипотетична верига, която използва „чисто” съпротивление и съответния източник на променливо напрежение. Графично описание на работата на такава верига е показано на фигура 2, която показва основните параметри за определен времеви диапазон (t).
Виждаме, че напрежението и тока са синхронизирани във фаза и честота, докато мощността е двойна честота. Моля, обърнете внимание, че посоката на тази стойност е положителна и непрекъснато се увеличава.
Капацитивно натоварване
Както може да се види на фигура 3, графиката на характеристиките на капацитивния товар е малко по-различна от активната.
Честотата на колебанията на капацитивната мощност е два пъти по-голяма от честотата на синусоида на напрежението. Що се отнася до общата стойност на този параметър, тя е нула по време на един хармоничен период. В този случай също не се наблюдава увеличение на енергията ()W). Този резултат показва, че движението му протича в двете посоки на веригата. Това означава, че когато напрежението се увеличава, има натрупване на заряд в резервоара. Когато възникне отрицателен половин цикъл, натрупаният заряд се разрежда в електрическата верига.
В процеса на съхраняване на енергия в капацитета на товара и последващото им разреждане не се извършва никаква полезна работа.
Индуктивен товар
Графиката по-долу показва естеството на “чист” индуктивен товар. Както виждате, само посоката на властта се е променила и що се отнася до натрупването, тя е нула.
Отрицателно въздействие на реактивното натоварване
В примерите по-горе, бяха разгледани варианти, в които присъства „чисто” реактивно натоварване. Факторът на въздействието на активната съпротива не беше взет под внимание. При такива условия реактивният ефект е нулев, което означава, че можете да го игнорирате. Както разбирате, в реални условия това е невъзможно. Дори ако хипотетично съществува такъв товар, не можем да изключим съпротивлението на медни или алуминиеви проводници на кабела, необходими за свързването му към източника на захранване.
Реактивният компонент може да се проявява под формата на нагряване на активните компоненти на верига, например мотор, трансформатор, свързващи проводници, захранващ кабел и др. За това се изразходва определено количество енергия, което води до намаляване на основните характеристики.
Реактивната мощност влияе на веригата, както следва:
- не произвежда никаква полезна работа;
- причинява сериозни загуби и ненормално натоварване на електрическите уреди;
- може да предизвика сериозна авария.
Ето защо, като се правят подходящи изчисления за електрическата верига, не може да се изключи влиянието на индуктивни и капацитивни товари и, ако е необходимо, да се предвиди използването на техническите системи за неговото компенсиране.
Изчисляване на консумацията на енергия
В ежедневието човек често трябва да се справя с изчисляването на консумацията на енергия, например, за да провери допустимото натоварване на кабелите, преди да свърже интензивния консуматор на електричество (климатик, бойлер, електрическа печка и др.). Също така при такова изчисление има нужда при избор на прекъсвач за комутатор, през който апартаментът е свързан към електрозахранването.
В такива случаи изчисляването на мощността по ток и напрежение не е необходимо, достатъчно е да се сумира енергийната консумация на всички устройства, които могат да бъдат включени едновременно. Без да е свързан с изчисления, е възможно да се открие тази стойност за всяко устройство по три начина:
- позоваване на техническата документация на устройството;
- като погледнете тази стойност на стикера на задния панел;
Консумацията на енергия на устройството често е посочена на гърба. - Използване на таблицата, която показва средната консумация на енергия за домакински уреди.
При изчисляване трябва да се има предвид, че пусковата мощност на някои електрически уреди може значително да се различава от номиналната. За домакинските уреди, този параметър почти никога не е посочен в техническата документация, така че трябва да се обърнете към съответната таблица, която съдържа средните стойности на параметрите на стартовата мощност за различни устройства (желателно е да се избере максималната стойност).