Как найти полную расчетную мощность

Добрый день уважаемые читатели. Хочу обсудить и разобрать тему, на мой взгляд одну из самых Важных при проектировании внутреннего электроснабжения того, или иного объекта строительства.

Разберем основные вопросы темы:

1. Что такое расчет электрических нагрузок и для чего он необходим?

2. Наименование и расшифровка, формулы расчета всех показателей таблицы расчета нагрузок.

3. Работа с полученными значениями.

4. Последствия неправильного расчета электрических нагрузок.

1. Что такое расчет электрических нагрузок и для чего он необходим

Итак, давайте начнем с того как выглядит расчет электрических нагрузок

Выше мы с Вами видим таблицу расчета электрических нагрузок распределительного щита мебельного магазина. Данная таблица, как не сложно догадаться, разработана в программе Excel и полностью автоматизирована для просчета того, или иного значения при меняющихся исходных данных. Основные формулы, по которым ведется расчет любого значения, должны быть отображены в пояснительной записке раздела “Расчеты”, таблица же служит удобным документом, в который сводятся все значения.

Получив все расчетные данные, мы можем верно подобрать номиналы коммутационных аппаратов, а соответственно и сечение кабелей, выстроить селективность системы электроснабжения, равномерно распределить мощностную нагрузку по каждой фазе, понимать – соответствуют ли расчетные показатели выделенной на объект мощности.

Все расчетные показатели в таблице должны быть отображены на однолинейной схеме распределительного электрощита.

2. Наименование и расшифровка всех показателей таблицы расчета нагрузок.

Давайте теперь постараемся разобраться в данной таблице и в каждом ее значении. На первом этапе проектирования создается и подготавливается основа проекта (таблички, архитектурные планы), далее наносятся места расположение розеток, силового оборудования, светильников, выключателей, и т.д – это мы разберем в следующих статьях. После уже происходит расчет. Начинаем мы с того что группируем наши потребители (объединяем один, несколько и более потребителей в группу которая будет подключаться от определенного автоматического выключателя, УЗО или диф. автомата в щите. Теперь когда мы полностью сгруппировали все потребители переходим к подсчету мощностей по каждой группе и разбираем все последующие значения верхней строки таблицы.

Руст – Установленная мощность, (кВт) – это суммарная мощность всех объединенных в одной группе потребителей.

Например: Гр.1 – розетки коридора. В коридоре предусмотрено 5 бытовых розеток каждую бытовую розетку согласно СП31.110-2003 принято брать с расчетом 0,1кВт или 100Вт (при количестве розеток свыше 100 мощность розетки берется 0,06кВт), таким образом установленная мощность пяти розеток составит 0,5кВт или 500Вт.

Кс – Коэффициент спроса – это отношение совмещенного получасового максимума нагрузки электроприемников к их суммарной установленной мощности.

Другими словами – это отношение установленной мощности к расчетной Руст/Рр

Например: для розеточных групп данный коэффициент подбирается по таблице 7.6 СП31.110-2003. Соответственно Кс = 1

Данный коэффициент следует подбирать в зависимости от вида оборудования (для каждого вида и типа он имеет разное значение) и подбирается в соответствии с разделом 7 “Расчетные электрические нагрузки” СП31.110-2003

сosφ – это расчетный коэффициент мощности потребителя, характеризующий наличие в нагрузке реактивной составляющей

Для каждого вида и типа оборудования коэффициент мощности принимается разным. Например для кондиционеров и насосов сosφ= 0,75

tg φ – расчетный коэффициент характеризующий расход реактивной энергии на расход активной энергии

tg φ = (√(1-cos²φ))/cosφ, а также tg φ= Qр/Рр

Рр – расчетная (активная) мощность, кВт – характеризует наличие в нагрузке только активной составляющей и рассчитывается как

Рр = Руст*К с.

Qр – расчетная (реактивная) мощность, квар – мощностная составляющая, которая не была передана в нагрузку, а привела к потерям на нагрев и излучение

Qр = Рр*tg φ.

Sпол. = полная мощность, кВА – это физическая величина, равная произведению действующих элементов периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на ее зажимах.

Рассчитывается как Sпол = √(Рр² + Qр²)

И последнее самое важное значение для полного расчета группы – это расчетный ток, Iр. Здесь необходимо также понимать, что существуют потребители номиналом 220В и потребители номиналом 380В т.е однофазные и трехфазные, соответственно и формула расчета тока будет для каждого номинала напряжения своя

Формула расчета однофазного тока: Iр = Рр*1000/(220*cosφ)

Формула расчета трёхфазного тока: Iр = Рр*1000/(1,731*380*cosφ)

Когда произведен расчет по каждой группе потребителей, мы с Вами переходим на самую последнюю итоговую строку, чтобы узнать расчетные показатели в нашей системе электроснабжения.

Руст.общ – Установленная мощность общая, (кВт) – это сумма мощностей всех групп электроснабжения. Например:

Руст.суммарная = Руст.гр1+Руст.гр2+Руст.гр3+Руст.гр4+Руст.гр5

Кс.общ – Коэффициент спроса общий- среднее значение суммы всех Кс групп электроснабжения.

Например: Кс.общ = (Кс.гр1+Кс.гр2+Кс.гр3+Кс.гр4+Кс.гр5)/5

сosφ.общ – Коэффициент мощности общий – среднее значение суммы всех cosφ групп электроснабжения

Например: сosφ.общ = сosφ.общ= ΣPрасч/ ΣS

tg φ.общ – Расчетный коэффициент общий- среднее значение суммы всех tg φ групп электроснабжения

Например: tg φ = (tg φ.гр1+tg φ.гр2+tg φ.гр3+tg φ.гр4+tg φ.гр5)/5

Рр.общ – расчетная (активная) мощность общая, кВт – рассчитывается как:

Рр.общ = Руст.общ*Cosφ.общ

Qр.общ – расчетная (реактивная) мощность общая, квар – рассчитывается как: Qр.общ = Рр.общ*tg φ.общ

Sпол.общ = полная мощность общая, кВА – рассчитывается как:

Sпол.общ = √(Рр.общ² + Qр.общ²)

Для определения полного расчетного тока нам необходимо значение номинального напряжения в сети и как в предыдущем случае рассчитывается как:

Формула расчета однофазного тока:

Iр.пол = Рр.пол*1000/(220*cosφ.пол)

Формула расчета трёхфазного тока:

Iр.пол = Рр.пол*1000/(1,731*380*cosφ.пол)

3. Работа с полученными значениями.

Осуществив полный расчет всех нагрузок и тока сети мы делаем следующие действия:

– Распределяем отходящие группы по фазам, таким образом, чтобы неравномерность по расчетной нагрузке или расчетному току не превышала между самой перегруженной и самой менее загруженной фазой 15% в соответствии с требованиями СП31.110-2003. В случае если изначальное распределение не дало необходимых показателей, мы перераспределяем нагрузку по фазам до необходимых нам параметров.

– В соответствии с полученными значениями тока, по каждой группе осуществляем выбор номинала коммутационного оборудования. Главное правило – расчетный ток группы не должен превышать номинальный ток коммутационного аппарата. Чаще данное значение необходимо даже брать с запасом. Например при расчетном токе 15,6А лучше выбрать автоматический выключатель на номинал 20А, при расчетном токе 10-14А можно выбирать номинал 16А.

– Когда мы закончили подбор номинальных значений коммутационных аппаратов мы приступаем к выбору сечения кабеля для нашей группы. Например для 1-фазного автоматического выключателя на 10А достаточно медного кабеля сечением 3х1,5мм2

Главное в подборе сечения придеживаться правила, что пропускная токовая способность кабеля должна быть выше, чем пропускная токовая способность автоматического выключателя умноженная на значение 1,25

т.е Iк>Iавт.выкл*1,25

Например: мы выбрали однофазный автоматический выключатель на 16А, для него подойдет медный кабель сечением 3х2,5 пропускная способность которого 27А.

Теперь проверим это выражение: 27>16*1,25 = 27>20 – Равенство верное. Расчет кабеля выполнен верно.

– Завершаем наши расчеты подбором вводного выключателя. Значение его номинала должно быть в соответствии с значением мощности выделенной на данный объект. Например: для 15кВт выделенной мощности на квартиру/дом и напряжении 380В – равен трехфазный автоматический выключатель номиналом 25А. Из этого следует, что отходящие однофазные выключатели на группы не должны превышать значения 20А, также как и трехфазные автоматические выключатели. При таких условиях полностью выполняется селективность управления нагрузкой.

Все расчетные показатели, такие как: Руст, Рр, сosφ, Кс, Sр, Iр. – необходимо в обязательном порядке отобразить в однолинейной схеме распределительного щита. Также распределение нагрузок по фазам в процентном отношении тоже необходимо отобразить в однолинейной схеме.

4. Последствия неправильного расчета электрических нагрузок.

Теперь давайте обсудим заключительный вопрос нашей темы – какие следуют последствия при неверных расчетах?

-При неравномерной нагрузке по фазам некоторое оборудование может работать с отклонением от заданных номинальных параметрах, что приводит к их значительному снижению ресурса и ранней поломке. Например этому более подвержены трехфазные электродвигатели.

-При неправленом подборе номинала автоматического выключателя, потребитель может работать с постоянными перерывами, или вовсе не осуществлять запуск. Также мы не разобрали вопрос подбора характеристик автоматического выключателя, об этом мы поговорим в следующих статьях, это отдельная тема требующая внимания.

-При неправильном подборе сечения кабеля (например токовая пропускная способность сечения меньше чем токовая пропускная способность коммутационного аппарата) есть риски его выхода из строя, а также поломке коммутационно аппарата, т.к такой кабель будет подвержен постоянному нагреву, которое проявляется больше всего в месте соединения с коммутационным аппаратом. При этом не исключается возможность дальнейшего возгорания с переходом в пожар.

– При неправильной селективности коммутационных аппаратов возможна некорректная работа электроснабжения. Например при перегрузке или коротком замыкании будет выключаться не групповой автоматический выключатель, а вводной, тем самым обесточивая все отходящие группы.

Уважаемые читатели возможно какие-то моменты по ходу разбора я упустил, какие-то требуют отдельного внимания и разбора, прошу не судить строго. К вопросам проектирования и монтажа систем электроснабжения необходимо относиться с огромной ответственностью.

В следующей статье мы постараемся разобрать не менее важные вопросы расчетов, монтажа и проектирования электроснабжения.

С помощью калькулятора мощности вы можете самостоятельно выполнить расчет мощности по току и напряжению для однофазных (220 В) и трехфазных сетей (380 В). Программа также рассчитывает мощность через сопротивление и напряжение, или через ток и сопротивление согласно закону Ома. Значение cos φ принимается согласно указаниям технического паспорта прибора, усредненным значениям таблиц ниже или рассчитываются самостоятельно по формулам. Без необходимости рекомендуем не изменять коэффициент и оставлять равным 0.95. Чтобы получить результат расчета, нажмите кнопку «Рассчитать».

Смежные нормативные документы:

• СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа»
• СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»
• СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
• ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности»
• ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические. Классификация»
• ГОСТ Р 50571.1-93 «Электроустановки зданий»

Формулы расчета мощности

Мощность — это физическая величина, равная отношению количества работы ко времени совершения этой работы.
Мощность электрического тока (P) — это величина, характеризующая скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Международная единица измерения — Ватт (Вт/W).

— Мощность по току и напряжению (постоянный ток): P = I × U
— Мощность по току и напряжению (переменный ток однофазный): P = I × U × cos φ
— Мощность по току и напряжению (переменный ток трехфазный): P = I × U × cos φ × √3
— Мощность по току и сопротивлению: P = I² × R
— Мощность по напряжению и сопротивлению: P = U² / R

• I – сила тока, А;
• U – напряжение, В;
• R – сопротивление, Ом;
• cos φ – коэффициент мощности.

Расчет косинуса фи (cos φ)

φ – угол сдвига между фазой тока и напряжения, причем если последний опережает ток сдвиг считается положительным, если отстает, то отрицательным.

cos φ – безразмерная величина, которая равна отношению активной мощности к полной и показывает насколько эффективно используется энергия.

Формула расчета косинуса фи: cos φ = S / P

• S – полная мощность, ВА (Вольт-ампер);
• P – активная мощность, Вт.

Активная мощность (P) — реальная, полезная, настоящая мощность, эта нагрузка поглощает всю энергию и превращает ее в полезную работу, например, свет от лампочки. Сдвиг по фазе отсутствует.

Формула расчета активной мощности: P (Вт) = I × U × cos φ

Реактивная мощность (Q) — безваттная (бесполезная) мощность, которая характеризуется тем, что не участвует в работе, а передается обратно к источнику. Наличие реактивной составляющей считается вредной характеристикой цепи, поскольку главная цель существующего электроснабжения — это сокращение издержек, а не перекачивание ее туда и обратно. Такой эффект создают катушки и конденсаторы.

Формула расчета реактивной мощности: P (ВАР) = I × U × sin φ

Полная мощность электроприбора (S) — это суммарная величина, которая включает в себе как активную, так и реактивную составляющие мощности. 

Формула расчета полной мощности: S (ВА) = I × U или S = √( P² + Q²)

Косинус фи для различных потребителей – таблица

Наименование электроприбора	cos φ
Бойлер	1
Болгарка	0.8
Вакуумный насос	0.85
Индукционные печи	0.85
Компрессор	0.7
Компьютер	0.95
Кофеварка	1
Лампы газоразрядные	0.4-0.6
Лампы люминисцентные	0.95
Лампы накаливания	1
Обогреватель	1
Перфоратор	0.85
Пылесос	0.9
СВЧ-печь	1
Стиральная машина	0.9
Телевизор	1
Утюг	1
Фен	1
Холодильник	0.95
Электродрель	0.85
Электромоторы	0.7-0.8
Электроплита	1
Электросварка дуговая	0.3-0.6
Электрочайник	1

Что такое активная, реактивная и полная мощность — простое объяснение

В цепях постоянного тока не разделяют мощность на разные составляющие, такие как активная и реактивная, поэтому используют простое выражение P=U*I. Но с переменным током дело обстоит иначе. В этой статье мы рассмотрим, что такое активная, реактивная и полная мощность электрической цепи.

Определение

Нагрузка электрической цепи определяет, какой ток через неё проходит. Если ток постоянный, то эквивалентом нагрузки в большинстве случаев можно определить резистор определённого сопротивления. Тогда мощность рассчитывают по одной из формул:

P=U*I

P=I2*R

P=U2/R

По этой же формуле определяется полная мощность в цепи переменного тока.

Нагрузку разделяют на два основных типа:

• Активную – это резистивная нагрузка, типа – ТЭНов, ламп накаливания и подобного.
• Реактивную – она бывает индуктивной (двигатели, катушки пускателей, соленоиды) и емкостной (конденсаторные установки и прочее).

Последняя бывает только при переменном токе, например, в цепи синусоидального тока, именно такой есть у вас в розетках. В чем разница между активной и реактивной энергией мы расскажем далее простым языком, чтобы информация стала понятной для начинающих электриков.

Смысл реактивной нагрузки

В электрической цепи с реактивной нагрузки фаза тока и фаза напряжения не совпадают во времени. В зависимости от характера подключенного оборудования напряжение либо опережает ток (в индуктивности), либо отстаёт от него (в ёмкости).

Для описания вопросов используют векторные диаграммы. Здесь одинаковое направление вектора напряжения и тока указывает на совпадение фаз. А если вектора изображены под некоторым углом, то это и есть опережение или отставание фазы соответствующего вектора (напряжения или тока).

Давайте рассмотрим каждый из них.

В индуктивности напряжение всегда опережает ток. «Расстояние» между фазами измеряется в градусах, что наглядно иллюстрируется на векторных диаграммах. Угол между векторами обозначается греческой буквой «Фи».

В ёмкости ситуация противоположна – ток опережает напряжение, потому что индуктивность заряжаясь потребляет большой ток, который уменьшается по мере заряда. Хотя чаще говорят, что напряжение отстаёт от тока.

Если сказать кратко и понятно, то эти сдвиги можно объяснить законами коммутации, согласно которым в ёмкости напряжение не может изменится мгновенно, а в индуктивности – ток.

Треугольник мощностей и косинус Фи

Если взять всю цепь, проанализировать её состав, фазы токов и напряжений, затем построить векторную диаграмму. После этого изобразить активную по горизонтальной оси, а реактивную – по вертикальной и соединить результирующим вектором концы этих векторов – получится треугольник мощностей.

Он выражает отношение активной и реактивной мощности, а вектор, соединяющий концы двух предыдущих векторов – будет выражать полную мощность. Всё это звучит слишком сухо и запутано, поэтому посмотрите на рисунок ниже:

Буквой P – обозначена активная мощность, Q – реактивная, S – полная.

Формула полной мощности имеет вид:

Самые внимательные читатели наверняка заметили подобие формулы теореме Пифагора.

Единицы измерения:

• P – Вт, кВт (Ватты);
• Q – ВАр, кВАр (Вольт-амперы реактивные);
• S – ВА (Вольт-амперы);

Расчёты

Для вычисления полной мощности используют формулу в комплексной форме. Например, для генератора расчет имеет вид:

А для потребителя:

Но применим знания на практике и разберемся как рассчитать потребляемую мощность. Как известно мы, обычные потребители, оплачиваем только за потребление активной составляющей электроэнергии:

P=S*cosФ

Здесь мы видим, новую величину cosФ. Это коэффициент мощности, где Ф – это угол между активной и полной составляющей из треугольника. Тогда:

cosФ=P/S

В свою очередь реактивная мощность рассчитывается по формуле:

Q = U*I*sinФ

Для закрепления информации, ознакомьтесь с видео лекцией:

Всё вышесказанное справедливо и для трёхфазной цепи, отличаться будут только формулы.

Ответы на популярные вопросы

Полная, активная и реактивная мощности являются важной темой в электричестве для любого электрика. В качестве заключения мы сделали подборку из 4 часто задаваемых вопросов на этот счёт.

• Какую работу выполняет реактивная мощность?

Ответ: полезной работы не выполняет, но нагрузкой на линии является полная мощность, в том числе с учетом реактивной составляющей. Поэтому чтобы снизить общую нагрузку с ней борются или говоря грамотным языком компенсируют.

— В этих целях используют установки для компенсации реактива. Это могут быть конденсаторные установки или синхронные компенсаторы (синхронные электродвигатели). Подробнее мы рассматривали этот вопрос в статье: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Из-за каких потребителей возникает реактив?

— Это в первую очередь электродвигатели – самый многочисленный вид электрооборудования на предприятиях.

• Чем вредит большое потребление реактивной энергии?

— Кроме нагрузки на линии электропередач следует учитывать, что предприятия оплачивает полную мощность, а физические лица – только активную. Это приводит к повышенной сумме оплаты за электроэнергию.

На видео предоставлено простое объяснение понятий реактивной, активной и полной мощностей:

На этом мы и заканчиваем рассмотрение данного вопроса. Надеемся, теперь вам стало понятно, что такое активная, реактивная и полная мощность, какие между ними отличия и как определяется каждая величина.

Материалы по теме:

Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html

Активная реактивная и полная мощность

Содержание:

В электротехнике среди множества определений довольно часто используются такие понятия, как активная, реактивная и полная мощность. Эти параметры напрямую связаны с током и напряжением в замкнутой электрической цепи, когда включены какие-либо потребители.

Для проведения вычислений применяются различные формулы, среди которых основной является произведение напряжения и силы тока. Прежде всего это касается постоянного напряжения. Однако в цепях переменного тока мощность разделяется на несколько составляющих, отмеченных выше.

Вычисление каждой из них также осуществляется с помощью формул, благодаря которым можно получить точные результаты.

Формулы активной, реактивной и полной мощности

Основной составляющей считается активная мощность. Она представляет собой величину, характеризующую процесс преобразования электрической энергии в другие виды энергии.

То есть по-другому является скоростью, с какой потребляется электроэнергия. Именно это значение отображается на электросчетчике и оплачивается потребителями.

Вычисление активной мощности выполняется по формуле: P = U x I x cosф.

В отличие от активной, которая относится к той энергии, которая непосредственно потребляется электроприборами и преобразуется в другие виды энергии – тепловую, световую, механическую и т.д., реактивная мощность является своеобразным невидимым помощником.

Расчеты реактивной мощности производятся по формуле: Q = U x I x sinф.

Полной мощностью является величина, состоящая из активной и реактивной составляющих. Именно она обеспечивает потребителям необходимое количество электроэнергии и поддерживает их в рабочем состоянии. Для ее расчетов применяется формула: S = .

Как найти активную, реактивную и полную мощность

Активная мощность относится к энергии, которая необратимо расходуется источником за единицу времени для выполнения потребителем какой-либо полезной работы. В процессе потребления, как уже было отмечено, она преобразуется в другие виды энергии.

В цепи переменного тока значение активной мощности определяется, как средний показатель мгновенной мощности за установленный период времени.

Следовательно, среднее значение за этот период будет зависеть от угла сдвига фаз между током и напряжением и не будет равной нулю, при условии присутствия на данном участке цепи активного сопротивления.

Последний фактор и определяет название активной мощности. Именно через активное сопротивление электроэнергия необратимо преобразуется в другие виды энергии.

При выполнении расчетов электрических цепей широко используется понятие реактивной мощности. С ее участием происходят такие процессы, как обмен энергией между источниками и реактивными элементами цепи. Данный параметр численно будет равен амплитуде, которой обладает переменная составляющая мгновенной мощности цепи.

В отличие от активной мощности, измеряемой в ваттах, реактивная мощность измеряется в вар – вольт-амперах реактивных.

Итоговое значение реактивной мощности в разветвленных электрических цепях представляет собой алгебраическую сумму таких же мощностей у каждого элемента цепи с учетом их индивидуальных характеристик.

Основной составляющей полной мощности является максимально возможная активная мощность при заранее известных токе и напряжении. При этом, cosф равен 1, когда отсутствует сдвиг фаз между током и напряжением. В состав полной мощности входит и реактивная составляющая, что хорошо видно из формулы, представленной выше. Единицей измерения данного параметра служит вольт-ампер (ВА).

Источник: https://electric-220.ru/news/aktivnaja_reaktivnaja_i_polnaja_moshhnost/2017-01-14-1156

Активная мощность: формула, как определить — Asutpp

Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность (проходящая, потребляема) характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока.

Определение

Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. к. характеристики сети (силы тока и напряжения) у постоянного всегда равны.

Единица измерений активной мощности  Ватт, в то время, как реактивной – реактивный вольтампер и килоВАР (кВАР).

Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах.

Соотношение энергий

Прибор	Мощность бытовых приборов, Вт/час
Зарядное устройство	2
Люминесцентная лампа ДРЛ	От 50
Акустическая система	30
Электрический чайник	1500
Стиральной машины	2500
Полуавтоматический инвертор	3500
Мойка высокого давления	3500

Исходя из всего, сказанного выше, активная мощность – это положительная характеристика конкретной электрической цепи, которая является одним из основных параметров для выбора электрических приборов и контроля расхода электричества.

Генерация активной составляющей

Обозначение реактивной составляющей:

Это  номинальная величина, которая характеризует нагрузки в электрических устройствах при помощи колебаний ЭМП и потери при работе прибора. Иными словами, передаваемая энергия переходит на определенный реактивный преобразователь (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и проявляется только в том случае, если система включает в себя эту составляющую.

Расчет

Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула:

S = U I, где U – это напряжение сети, а I – это сила тока сети.

Этот же расчет выполняется при вычислении уровня передачи энергии катушки при симметричном подключении. Схема имеет следующий вид:

Схема симметричной нагрузки

Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда:

S = U * I * cos φ.

Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от того, какие характеристики имеет cos φ.

Если у синусоидального тока угол сдвига фаз находится в пределах от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительная, если от 0 до -90 – то отрицательная.

Правило действительно только для синхронного (синусоидального) тока (применяемого для работы асинхронного двигателя, станочного оборудования).

Также одной из характерных особенностей этой характеристики является то, что в трехфазной цепи (к примеру, трансформатора или генератора), на выходе активный показатель полностью вырабатывается.

Расчет трехфазной сети

Максимальная и активная обозначается P, реактивная мощность – Q.

Из-за того, что реактивная обуславливается движением и энергией магнитного поля, её формула (с учетом угла сдвига фаз) имеет следующий вид:

QL = ULI = I2xL

Из-за того, что реактивная и активная характеристики связаны с полной мощностью, их соотношение (баланс) имеет следующий вид:

S = √P2 + Q2, и все это равняется U*I .

Но если ток проходит непосредственно по реактивному сопротивлению. То потерь в сети не возникает. Это обуславливает индуктивная индуктивная составляющая – С и сопротивление – L. Эти показатели рассчитываются по формулам:

Сопротивление индуктивности: xL = ωL = 2πfL,

Сопротивление емкости: хc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, по которому можно определить, какая часть энергии используется не по назначению или «теряется» при работе устройства.

При наличии в сети активной реактивной составляющей обязательно должен рассчитываться коэффициент мощности.

Эта величина не имеет единиц измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные элементы.

С помощью этого показателя становится понятным, в каком направлении и как сдвигается энергия относительно напряжения сети. Для этого понадобится диаграмма треугольников напряжений:

Диаграмма треугольников напряжений

К примеру, при наличии конденсатора формула коэффициента имеет следующий вид:

cos φ = r/z = P/S

Для получения максимально точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.

Компенсация

Учитывая, что при резонансе токов реактивная мощность равняется 0:

Q = QL – QC = ULI – UCI

Для того чтобы улучшить качество работы определенного устройства применяются специальные приборы, минимизирующие воздействие потерь на сеть. В частности, это ИБП. В данном приборе не нуждаются электрические потребители со встроенным аккумулятором (к примеру, ноутбуки или портативные устройства), но для большинства остальных источник бесперебойного питания является необходимым.

При установке такого источника можно не только установить негативные последствия потерь, но и уменьшить траты на оплату электричества. Специалисты доказали, что в среднем, ИБП поможет экономить от 20 % до 50 %. Почему это происходит:

1. Значительно уменьшается нагрузка силовых трансформаторов;
2. Провода меньше нагреваются, это не только положительно влияет на их работу, но и повышает безопасность;
3. У сигнальных и радиоустройств уменьшаются помехи;
4. На порядок уменьшаются гармоники в электрической сети.

В некоторых случаях специалисты используют не полноценные ИБП, а специальные компенсирующие конденсаторы. Они подходят для бытового использования, доступны и продаются в каждом электротехническом магазине. Для расчета планируемой и полученной экономии можно использовать все вышеперечисленные формулы.

Источник: https://www.asutpp.ru/aktivnaya-moshhnost-cepi-peremennogo-toka.html

Что такое полная, активная и реактивная мощность?

ЧТО ТАКОЕ ПОЛНАЯ, АКТИВНАЯ И РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ? ОТ СЛОЖНОГО К ПРОСТОМУ.

В повседневной жизни практически каждый сталкивается с понятием «электрическая мощность», «потребляемая мощность» или «сколько эта штука «кушает» электричества».

В данной подборке мы раскроем понятие электрической мощности переменного тока для технически подкованных специалистов и покажем на картинке электрическую мощность в виде «сколько эта штука кушает электричества» для людей с гуманитарным складом ума :-).

Мы раскрываем наиболее практичное и применимое понятие электрической мощности и намеренно уходим от описания дифференциальных выражений электрической мощности.

ЧТО ТАКОЕ МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА?

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 φ (сдвиг фаз) — аргументом. Для такой модели оказываются справедливыми все выписанные ниже соотношения.

Активная мощность (Real Power)

Среднее за период Τ  значение мгновенной мощности называется активной  мощностью, и

выражается формулой:  

В теории длинных линий (анализ электромагнитных процессов в линии передачи, длина которой сравнима с длиной электромагнитной волны) полным аналогом активной мощности является проходящая мощность, которая определяется как разность между падающей мощностью и отраженной мощностью.

Реактивная мощность (Reactive Power)

Единица измерения — вольт-ампер реактивный (русское обозначение: вар, кВАР; международное: var).

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи синусоидального переменного тока, равна произведению среднеквадратичных значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними:

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 sin φ для значений φ от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина sin φ для значений φ от 0 до минус 90° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой    

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.

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.

 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.

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 (Apparent Power)

Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (русское обозначение: В·А, ВА, кВА-кило-вольт-ампер; международное: V·A, kVA).

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на её зажимах: ; соотношение полной мощности с активной и реактивной мощностями выражается в следующем виде:     где P — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q›0, а при ёмкостной Q‹0).Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

Полная мощность имеет практическое значение, как величина, описывающая нагрузки, фактически налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети (провода, кабели, распределительные щиты, трансформаторы, линии электропередачи), так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии. Именно поэтому полная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах.

Визуально и интуитивно-понятно все вышеперечисленные формульные и текстовые описания полной, реактивной и активной мощностей передает следующий рисунок 🙂 

Специалисты компании НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ) имеют огромный опыт подбора специализированного оборудования для построения систем обеспечения жизненно важных объектов бесперебойным электропитанием.

Мы умеем максимально качественно учитывать множество электрических и эксплуатационных параметров, которые позволяют выбрать экономически обоснованный вариант построения системы бесперебойного электропитанияс применением стабилизаторов напряжения, топливных электростанций, источников бесперебойного питания и др. сопутствующего оборудования.

© Материал подготовлен специалистами компании НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ) с использованием информации из открытых источников, в т.ч. из свободной энциклопедии ВикипедиЯ https://ru.wikipedia.org  

Источник: http://electrokaprizam.net/content/35-chto-takoe-kva-kwt-kvar

Реактивная мощность

Главная > Теория > Реактивная мощность

Главная цель при передаче электроэнергии – повышение эффективности работы сетей. Следовательно, необходимо уменьшение потерь. Основной причиной потерь является реактивная мощность, компенсация которой значительно повышает качество электроэнергии.

Батареи статических конденсаторов

Реактивная мощность вызывает ненужный нагрев проводов, перегружаются электроподстанции. Трансформаторная мощность и кабельные сечения вынужденно подвергаются завышениям, сетевое напряжение снижается.

Понятие о реактивной мощности

Для выяснения, что же такое реактивная мощность, надо определить другие возможные виды мощности. При существовании в контуре активной нагрузки (резистора) происходит потребление исключительно активной мощности, полностью расходуемой на энергопреобразование. Значит, можно сформулировать, что такое активная мощность, – та, при которой ток совершает эффективную работу.

На постоянном токе происходит потребление исключительно активной мощности, рассчитываемой соответственно формуле:

P = U x I.

Измеряется в ваттах (Вт).

В электроцепях с переменным током при наличии активной и реактивной нагрузки мощностной показатель суммируется из двух составных частей: активной и реактивной мощности.

Реактивная нагрузка бывает двух видов:

1. Емкостная (конденсаторы). Характеризуется фазовым опережением тока по сравнению с напряжением;
2. Индуктивная (катушки). Характеризуется фазовым отставанием тока по отношению к напряжению.

Емкостная и индуктивная нагрузка

Если рассмотреть контур с переменным током и подсоединенной активной нагрузкой (обогреватели, чайники, лампочки с накаливающейся спиралью), ток и напряжение будут синфазными, а полная мощность, взятая в определенную временную отсечку, вычисляется путем перемножения показателей напряжения и тока.

Однако когда схема содержит реактивные компоненты, показатели напряжения и тока не будут синфазными, а будут различаться на определенную величину, определяемую углом сдвига «φ».

Пользуясь простым языком, говорится, что реактивная нагрузка возвращает столько энергии в электроцепь, сколько потребляет. В результате получится, что для активной мощности потребления показатель будет нулевой.

Реактивная мощность – часть энергии, которая позволяет устанавливать электромагнитные поля, требуемые оборудованием переменного тока.

Расчет реактивной мощности ведется по формуле:

Q = U x I x sin φ.

В качестве единицы измерения реактивной мощности служит ВАр (вольтампер реактивный).

Выражение для активной мощности:

P = U x I x cos φ.

Треугольник мощностей

Мощность электрического тока

Взаимосвязь активной, реактивной и полной мощности для синусоидального тока переменных значений представляется геометрически тремя сторонами прямоугольного треугольника, называемого треугольником мощностей.

Электроцепи переменного тока потребляют две разновидности энергии: активную мощность и реактивную.

Кроме того, значение активной мощности никогда не является отрицательным, тогда как для реактивной энергии возможна либо положительная величина (при индуктивной нагрузке), либо отрицательная (при емкостной нагрузке).

Важно! Из треугольника мощностей видно, что всегда полезно снизить реактивную составляющую, чтобы повысить эффективность системы.

Чтобы была рассчитана полная мощность, необходимо знать разность фаз между синусоидальными значениям U и I.

Коэффициент мощности

Пользуясь геометрически представленной векторной картиной, можно найти отношение сторон треугольника, соответствующих полезной и полной мощности, что будет равно косинусу фи или мощностному коэффициенту:

cos φ = P/S.

Данный коэффициент находит эффективность работы сети.

Количество потребляемых ватт – то же самое, что и количество потребляемых вольтампер при мощностном коэффициенте, равном 1 или 100%.

Важно! Полная мощность тем ближе к показателю активной, чем больше cos φ, или чем меньше угол сдвига синусоидальных величин тока и напряжения.

Если, к примеру, имеется катушка, для которой:

• Р = 80 Вт;
• Q = 130 ВАр;
• тогда S = 152,6 BA как среднеквадратичный показатель;
• cos φ = P/S = 0,52 или 52%

Можно сказать, что катушка требует 130 ВАр полной мощности для выполнения полезной работы 80 Вт.

Коррекция cos φ

В чем измеряется мощность

Для коррекции cos φ применяется тот факт, что при емкостной и индуктивной нагрузке вектора реактивной энергии располагаются в противофазе. Так как большинство нагрузок является индуктивными, подключив емкость, можно добиться увеличения cos φ.

Принцип компенсации реактивной мощности

Главные потребители реактивной энергии:

1. Трансформаторы. Представляют собой обмотки, имеющие индуктивную связь и посредством магнитных полей преобразуюшие токи и напряжения. Эти аппараты являются основным элементом электросетей, передающих электроэнергию. Особенно увеличиваются потери при работе на холостом ходу и при низкой нагрузке. Широко используются трансформаторы в производстве и в быту;
2. Индукционные печи, в которых расплавляются металлы путем создания в них вихревых токов;
3. Асинхронные двигатели. Крупнейший потребитель реактивной энергии. Вращающий момент в них создается посредством переменного магнитного поля статора;
4. Преобразователи электроэнергии, такие как силовые выпрямители, используемые для питания контактной сети железнодорожного транспорта и другие.

Конденсаторные батареи подсоединяются на электроподстанциях для того, чтобы контролировать напряжение в пределах установленных уровней.

Нагрузка меняется в течение дня с утренними и вечерними пиками, а также на протяжении недели, снижаясь в выходные, что изменяет показатели напряжения.

Подключением и отключением конденсаторов варьируется его уровень. Это делается от руки и с помощью автоматики.

Как и где измеряют cos φ

Реактивная мощность проверяется по изменению cos φ специальным прибором – фазометром. Его шкала проградуирована в количественных значениях cos φ от нуля до единицы в индуктивном и емкостном секторе. Полностью скомпенсировать негативное влияние индуктивности не удастся, но возможно приближение к желаемому показателю – 0,95 в индуктивной зоне.

https://www.youtube.com/watch?v=MdbG1f-SIC4

Фазометры применяются при работе с установками, способными повлиять на режим работы электросети через регулирование cos φ.

1. Так как при финансовых расчетах за потребленную энергию учитывается и ее реактивная составляющая, то на производствах устанавливаются автоматические компенсаторы на конденсаторах, емкость которых может меняться. В сетях, как правило, используются статические конденсаторы;
2. При регулировании cos φ у синхронных генераторов путем изменения возбуждающего тока необходимо его отслеживать визуально в ручных рабочих режимах;
3. Синхронные компенсаторы, представляющие собой синхронные двигатели, работающие без нагрузки, в режиме перевозбуждения выдают в сеть энергию, которая компенсирует индуктивную составляющую. Для регулирования возбуждающего тока наблюдают за показаниями cos φ по фазометру.

Коррекция коэффициента мощности – одна из эффективнейших инвестиций для сокращения затрат на электроэнергию. Одновременно улучшается качество получаемой энергии.

Видео

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/reaktivnaya-moshhnost.html

Активная и реактивная мощность. За что платим и работа

Активная и реактивная мощность — потребители электрической энергии на то и потребители, чтобы эту энергию потреблять.

Потребителя интересует та энергия, потребление которой идет ему на пользу, эту энергию можно назвать полезной, но в электротехнике ее принято называть активной.

Это энергия, которая идет на нагрев помещений, готовку пищи, выработку холода, и превращаемая в механическую энергию (работа электродрелей, перфораторов, электронасосов и пр.).

В понятиях активная и реактивная мощность сталкиваются противоречивые интересы потребителей электрической энергии и ее поставщиков.

Потребителю выгодно платить только за потребленную им полезную электроэнергию, поставщику выгодно получать оплату за сумму активной и реактивной электроэнергии.

Можно ли совместить эти кажущиеся противоречивыми требования? Да, если свести количество реактивной электроэнергии к нулю. Рассмотрим, возможно ли подобное, и насколько можно приблизиться к идеалу.

Активная и реактивная мощность

Активная мощность

Существуют потребители электроэнергии, у которых полная и активная мощности совпадают. Это потребители, у которых нагрузка представлена активными сопротивлениями (резисторами). Среди бытовых электроприборов примерами подобной нагрузки являются лампы накаливания, электроплиты, жарочные шкафы и духовки, обогреватели, утюги, паяльники и пр.

Указанная у этих приборов в паспорте, одновременно является активная и реактивная мощность .

Это тот случай, когда мощность нагрузки можно определить по известной из школьного курса физики формуле, перемножив ток нагрузки на напряжение в сети.

Ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В), мощность в ваттах (Вт). Конфорка электрической плиты в сети с напряжением 220 В при токе в 4,5 А потребляет мощность 4,5 х 220 = 990 (Вт).

Реактивная мощность

Иногда, проходя по улице, можно увидеть, что стекла балконов покрыты изнутри блестящей тонкой пленкой. Эта пленка изъята из бракованных электрических конденсаторов, устанавливаемых с определенными целями на питающих мощных потребителей электрической энергии распределительных подстанциях. Конденсатор – типичный потребитель реактивной мощности.

В отличие от потребителей активной мощности, где главным элементом конструкции является некий проводящий электричество материал (вольфрамовый проводник в лампах накаливания, нихромовая спираль в электроплитке и т.п.). В конденсаторе главный элемент – не проводящий электрический ток диэлектрик (тонкая полимерная пленка или пропитанная маслом бумага).

Реактивная емкостная мощность

Красивые блестящие пленки, что вы видели на балконе – это обкладки конденсатора из токопроводящего тонкого материала. Конденсатор замечателен тем, что он может накапливать электрическую энергию, а затем отдавать ее – своеобразный такой аккумулятор.

Если включить конденсатор в сеть постоянного тока, он зарядится кратковременным импульсом тока, а затем ток через него протекать не будет. Вернуть конденсатор в исходное состояние можно, отключив его от источника напряжения и подключив к его обкладкам нагрузку.

Некоторое время через нагрузку будет течь электрический ток, и идеальный конденсатор отдает в нагрузку ровно столько электрической энергии, сколько он получил при зарядке.

Подключенная к выводам конденсатора лампочка может на короткое время вспыхнуть, электрический резистор нагреется, а неосторожного человека может «тряхнуть» или даже убить при достаточном напряжении на выводах и запасенном количестве электричества.

Интересная картина получается при подключении конденсатора к источнику переменного электрического напряжения.

Поскольку у источника переменного напряжения постоянно меняются полярность и мгновенное значение напряжения (в домашней электросети по закону, близкому к синусоидальному).

Конденсатор будет непрерывно заряжаться и разряжаться, через него будет непрерывно протекать переменный ток. Но этот ток не будет совпадать по фазе с напряжением источника переменного напряжения, а будет опережать его на 90°, т.е. на четверть периода.

Это приведет к тому, что суммарно половину периода переменного напряжения конденсатор потребляет энергию из сети, а половину периода отдает, при этом суммарная потребляемая активная электрическая мощность равна нулю. Но, поскольку через конденсатор течет значительный ток, который может быть измерен амперметром, принято говорить, что конденсатор – потребитель реактивной электрической мощности.

Вычисляется реактивная мощность как произведение тока на напряжение, но единица измерения уже не ватт, а вольт-ампер реактивный (ВАр).

Это означает, что конденсатор потребляет 0,3 х 220 = 66 (ВАр) реактивной мощности – сравнимо с мощностью средней лампы накаливания, но конденсатор, в отличие от лампы, при этом не светится и не нагревается.

Реактивная индуктивная мощность

Если в конденсаторе ток опережает напряжение, то существуют ли потребители, где ток отстает от напряжения? Да, и такие потребители, в отличие от емкостных потребителей, называются индуктивными, оставаясь при этом потребителями реактивной энергии. Типичная индуктивная электрическая нагрузка – катушка с определенным количеством витков хорошо проводящего провода, намотанного на замкнутый сердечник из специального магнитного материала.

На практике хорошим приближением чисто индуктивной нагрузки является работающий без нагрузки трансформатор (или стабилизатор напряжения с автотрансформатором). Хорошо сконструированный трансформатор на холостом ходу потребляет очень мало активной мощности, потребляя мощность в основном реактивную.

Реальные потребители электрической энергии и полная электрическая мощность

Из рассмотрения особенностей емкостной и индуктивной нагрузки возникает интересный вопрос – что произойдет, если емкостную и индуктивную нагрузку включить одновременно и параллельно.

Ввиду их противоположной реакции на приложенное напряжение, эти две реакции начнут компенсировать друг друга. Суммарная нагрузка окажется только емкостной или индуктивной, и в некотором идеальном случае удастся добиться полной компенсации.

Выглядеть это будет парадоксально – подключенные амперметры зафиксируют значительные (и равные!) токи через конденсатор и катушку индуктивности, и полное отсутствие тока в объединяющих их общей цепи.

Описанная картина несколько нарушается лишь тем, что не существует идеальных конденсаторов и катушек индуктивности, но подобная идеализация помогает понять суть происходящих процессов.

Вернемся к реальным потребителям электрической энергии. В быту мы пользуемся в основном потребителями чисто активной мощности (примеры приведены выше), и смешанной активно-индуктивной. Это электродрели, перфораторы, электродвигатели холодильников, стиральных машин и прочей бытовой техники.

Также к ним относятся электрические трансформаторы источников питания бытовой радиоэлектронной аппаратуры и стабилизаторов напряжения. В случае подобной смешанной нагрузки, помимо активной (полезной) мощности, нагрузка потребляет еще и реактивную мощность, в итоге полная мощность отказывается больше активной мощности.

Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), и всегда представляет собой произведение тока в нагрузке на напряжение на нагрузке.

Таинственный «косинус фи»

Отношение активной мощности к полной называется в электротехнике «косинусом фи». Обозначается cos φ. Это отношение называется также и коэффициентом мощности. Нетрудно видеть, что для случая чисто активной нагрузки, где полная мощность совпадает с активной, cos φ = 1. Для случаев чисто емкостной или индуктивной нагрузок, где нулю равна активная мощность, cos φ = 0.

В случае смешанной нагрузки значение коэффициента мощности заключается в пределах от 0 до 1. Для бытовой техники обычно в диапазоне 0,5-0,9. В среднем можно считать его равным 0,7, более точное значение указывается в паспорте электроприбора.

За что платим?

И, наконец, самый интересный вопрос – за какой вид энергии платит потребитель. Исходя из того, что реактивная составляющая суммарной энергии не приносит потребителю никакой пользы, при этом долю периода реактивная энергия потребляется, а долю отдается, платить за реактивную мощность незачем.

Но бес, как известно, кроется в деталях.

Поскольку смешанная нагрузка увеличивает ток в сети, возникают проблемы на электростанциях, где электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами, а именно: индуктивная нагрузка «развозбуждает» генератор, и приведение его в прежнее состояние обходится в затраты уже реальной активной мощности на его «довозбуждение».

Таким образом, заставить потребителя платить за потребляемую реактивную индуктивную мощность вполне справедливо. Это побуждает потребителя компенсировать реактивную составляющую своей нагрузки, а, поскольку эта составляющая в основном индуктивная, компенсация заключается в подключении конденсаторов наперед рассчитанной емкости.

Потребитель находит возможность платить меньше

Если потребителем оплачивается отдельно потребляемая активная и реактивная мощность. Он готов идти на дополнительные затраты и устанавливать на своем предприятии батареи конденсаторов, включаемые строго по графику в зависимости от средней статистики потребления электроэнергии по часам суток.

Существует также возможность установки на предприятии специальных устройств (компенсаторов реактивной мощности), подключающих конденсаторы автоматически в зависимости от величины и характера потребляемой в данный момент мощности. Эти компенсаторы позволяют поднять значение коэффициента мощности с 0,6 до 0,97, т.е. практически до единицы.

Принято также, что если соотношение потребленной реактивной энергии и общей не превышает 0,15, то корпоративный потребитель от оплаты за реактивную энергию освобождается.

Бытовые однофазные счетчики электрической энергии учитывают лишь активную мощность электрической нагрузки, за нее и выставляется счет на оплату. Т.е.

в настоящее время даже не существует технической возможности выставить индивидуальному потребителю счет за потребленную реактивную мощность.

Особых стимулов компенсировать индуктивную составляющую нагрузки у потребителя нет, да это и сложно осуществить технически. Постоянно подключенные конденсаторы при отключении индуктивной нагрузки будут бесполезно нагружать подводящую электропроводку.

Другое дело, что производитель иногда устанавливает компенсационные конденсаторы на входе потребителей с индуктивной составляющей нагрузки. Эти конденсаторы, при правильном их подборе, несколько снизят потери энергии в подводящих проводах, при этом несколько повысив напряжение на подключенном электроприборе за счет уменьшения падения напряжения на подводящих проводах.

Но, что самое главное, компенсация реактивной энергии у каждого потребителя, от квартиры до огромного предприятия, снизит токи во всех линиях электропитания, от электростанции до квартирного щитка. За счет реактивной составляющей полного тока, что уменьшит потери энергии в линиях и повысит коэффициент полезного действия электросистем.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/aktivnaia-i-reaktivnaia-moshchnost/

Что такое активная, реактивная и полная мощность

В отличии от сетей постоянного тока, где мощность имеет выражение    и не изменяется во времени, в сетях переменного тока это не так.

Мощность в цепи переменного тока также есть переменной величиной. На любом участке цепи в любой момент времени t она определяется  как  произведение мгновенных значений напряжения и тока.

Рассмотрим, что представляет активная мощность

В цепи с чисто активным сопротивлением она равна:

Если принять  и  тогда выйдет:

Где 

Исходя из выражений выше — активная энергия состоит из двух частей — постоянной  и переменной  , которая меняется с двойной частотой. Среднее ее значение 

График Р(ωt)

Отличие реактивной мощности от активной

В цепи, где есть реактивное сопротивление (возьмем для примера индуктивное) значение мгновенной мощности равно:

Соответственно  и  в итоге получим:

Данное выражение показывает, что реактивная энергия содержит только переменную часть, которая изменяется с двойной частотой, а ее среднее значение равно нулю

График q(ωt)

Если ток и напряжение имеют синусоидальную форму и сеть содержит элементы типа R-L или R-C, то в таких сетях кроме преобразования энергии в активном элементе R вдобавок еще и изменяется энергия электрического и магнитного полей в реактивных элементах L и C.

В таком случае полная мощность сети будет равна сумме:

Что такое полная мощность на примере простой R-L цепи

Графики изменения мгновенных значений u,i:

Графики изменения мгновенных значений u,i:

φ — фазовый сдвиг между током и напряжением

Уравнение для S примет следующий вид 

Подставим вместо  и заменим амплитудные значения на действующие:

Значение S рассматривается как сумма двух величин , где

 и  — мгновенные активные и реактивные мощности на участках R-L.

Графики p,q,s:

Как видим из графика, наличие индуктивной составляющей повлекло за собой появление отрицательной части в полной мощности (заштрихованная часть графика), что снижает ее среднее значение. Это происходит из-за фазового сдвига, в какой-то момент времени ток и напряжение находятся в противофазе, поэтому появляется отрицательное значение S.

Итоговые выражения для действующих значений:

Активная составляющая сети выражается в ваттах (Вт), а реактивная в вольт-амперах реактивных (вар).

Полная мощность сети S, обусловлена номинальными данными генератора. Для генератора она обусловлена выражением:

Также энергию сети можно выразить через каждую составляющую отдельно:

Где S, P, Q – соответственно активное, реактивное и полное сопротивление сети. Они образуют треугольник мощностей:

Треугольник мощностей с преобладающей индуктивной нагрузкой

Если вспомнить теорему Пифагора, то из прямоугольного треугольника можно получить такое выражение:

Реактивная составляющая в треугольнике является положительной (QL), когда ток отстает от напряжения, и отрицательной (QC), когда опережает:

Треугольник мощностей с преобладающей емкостной нагрузкой

Для реактивной составляющей сети справедливо алгебраическое выражение:

Из чего следует что индуктивная и емкостная энергия взаимозаменяемы. То есть если вы хотите уменьшить влияние индуктивной части цепи, вам необходимо добавить емкость, и наоборот. Ниже пример данной схемы :

Схема компенсации реактивной составляющей

Векторная диаграмма показывает влияние конденсатора на cosφ. Как видно, что при включении конденсатора cosφ2> cosφ1 и  Iл

Источник: http://elenergi.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html

Активная, реактивная и полная мощность: формула, измерение, в чём измеряются показатели

Мощность является важным фактором для оценки эффективности работы электрооборудования в сети энергосистемы. Использование её предельных значений может привести к перегрузкам сети, аварийным ситуациям и выходу оборудования из строя. Для того чтобы обезопасить себя от этих негативных последствий, необходимо понимать, что такое активная реактивная и полная мощность.

Мощность, которая фактически потребляется или используется в цепи переменного тока, называется активной, в кВт или МВт. Мощность, которая постоянно меняет направление и движется, как по направлению в цепи, так и реагирует сама на себя, называется реактивной, в киловольт (kVAR) или MVAR.

Очевидно, что мощность потребляется только при сопротивлении. Чистый индуктор и чистый конденсатор её не потребляют.

В чистом резистивном контуре ток находится в фазе с приложенным напряжением, тогда как в чистом индуктивном и ёмкостном контуре ток смещён на 90 градусов: если индуктивная нагрузка подключена в сеть, он теряет напряжение на 90 градусов. При подключении ёмкостной нагрузки происходит смещение тока на 90 градусов в обратную сторону.

В первом случае создаётся активная мощность, а во втором — реактивная.

Силовой треугольник

Полная мощность — это векторная сумма активной и реактивной мощности. Элементы полной мощности:

• Активная, P.
• Реактивная, Q.
• Полная, S.

Реактивная мощность не работает, она представлена как мнимая ось векторной диаграммы. Активная мощность работает и является реальной стороной треугольника.

Из этого принципа разложения мощностей понятно, в чём измеряется активная мощность. Единицей для всех видов мощности является ватт (W), но это обозначение обычно закрепляется за активной составляющей.

Полная мощность условно выражается в ВА .

Единица для Q составляющей выражается как var, что соответствует реактивному вольт-амперу. Она не передаёт никакой чистой энергии нагрузке, тем не менее она выполняет важную функцию в электрических сетях. Математическая связь между ними может быть представлена векторами или выражена с использованием комплексных чисел, S = P + j Q (где j — мнимая единица).

Расчёт энергии и мощности

Средняя мощность P в ваттах (W) равна энергии, потребляемой E в джоулях (J), делённой на период t в секундах (секундах): P (W) = E (J) / Δ t (s).

Когда ток и напряжение находятся на 180 градусов по фазе, PF отрицательный, нагрузка подаёт электроэнергию в источник (примером может служить дом с солнечными батареями на крыше, которые подают питание в энергосистему). Пример:

• P составляет 700 Вт, а фазовый угол составляет 45, 6;
• PF равен cos (45, 6) = 0, 700. Тогда S = 700 Вт / cos (45, 6) = 1000 В⋅А.

Отношение активной к полной мощности называется коэффициентом мощности (PF). Для двух систем, передающих такое же количество активной нагрузки, система с более низким PF будет иметь большие оборотные токи из-за электроэнергии, которая возвращается обратно.

Эти большие токи создают большие потери и снижают общую эффективность передачи. Схема с более низким PF будет иметь большую полную нагрузку и более высокие потери для одинакового количества активной нагрузки. PF = 1, 0, когда есть фазный ток.

Он равен нулю, когда ток приводит или отстаёт от напряжения на 90 градусов.

Например, PF =0,68 и означает, что только 68 процентов от общего объёма поставленного тока фактически выполняют работу, остальные 32 процента являются реактивными. Производители коммунальных услуг не берут с потребителей плату за её реактивные потери.

Однако если в источнике нагрузки клиента есть неэффективность, которая приводит к тому, что PF падает ниже определённого уровня, коммунальные услуги могут взимать плату с клиентов, чтобы покрыть увеличение использования топлива на электростанциях и ухудшение линейных показателей сети.

Характеристики полной S

Формула полной мощности зависит от активной и реактивной мощности и представлена как энергетический треугольник (Теорема Пифагора). S = (Q 2 + P 2) 1 / 2, где:

• S = полная (измерение в киловольт-ампер, кВА);
• Q = реактивная (реактивность на киловольтах, kVAR);
• P = активная (киловатт, кВт).

Она измеряется во вольт-амперах (В⋅А) и зависит от напряжения, умноженного на весь поступающий ток. Это векторная сумма P и Q составляющих, которая подсказывает, как найти полную мощность. Однофазная сеть: V (V) = I (A) x R (Ω).

P (W) = V (V) x I (A) = V 2 (V) / R (Ω) = I 2 (A) x R (Ω).

Трёхфазная сеть:

Напряжение V в вольтах (V) эквивалентно току I в амперах (A), умноженному на импеданс Z в омах (Ω):

V (V) = I (A) x Z (Ω) = (| I | x | Z |) ∠ ( θ I + θ Z ).

S (VA) = V (V) x I (A) = (| V | x | I |) ∠ ( θ V — θ I ).

Активная P

Это мощность, которая используется для работы, её активная часть, измеряемая во Вт и является силой, потребляемой электрическим сопротивлением системы. P (W) = V (V) x I (A) x cos φ

Реактивная Q

Она не используется для работы в сети. Q измеряется в вольт-амперах (VAR). Увеличение этих показателей приводит к уменьшению коэффициента мощности (PF). Q (VAR) = V (V) x I (A) x sin φ.

Коэффициент эффективности сетей

PF определяется размерами P и S, его вычисляют по теореме Пифагора. Рассматривается косинус угла между напряжением и током (несинусоидальный угол), фазовая диаграмма напряжения или тока от энергетического треугольника.

Коэффициент PF равен абсолютному значению косинуса комплексного энергетического фазового угла (φ): PF = | cosφ | Эффективность энергосистемы зависит от коэффициента PF и для повышения эффективности использования в энергосистеме необходимо его увеличивать.

Ёмкостные и индуктивные нагрузки

Сохранённая энергия в электрическом и магнитном полях в условиях нагрузки, например, от двигателя или конденсатора, вызывает смещение между напряжением и током.

Поскольку ток протекает через конденсатор, накапливание заряда вызывает возникновение противоположного напряжения на нём. Это напряжение увеличивается до некоторого максимума, продиктованного структурой конденсатора.

В сети с переменным током на конденсаторе постоянно меняется напряжение. Конденсаторы называются источником реактивных потерь и, таким образом, вызывают ведущий PF.

Индукционные машины являются одними из наиболее распространённых типов нагрузок в электроэнергетической системе. Эти машины используют индукторы или большие катушки проволоки для хранения энергии в виде магнитного поля.

Когда напряжение сначала проходит через катушку, индуктор сильно сопротивляется этому изменению тока и магнитного поля, что создает задержку времени с максимальным значением. Это приводит к тому, что ток отстаёт от напряжения по фазе.

Поскольку эти устройства оказывают противоположное воздействие на фазовый угол между напряжением и током, их можно использовать для отмены эффектов друг друга.

Обычно это принимает форму конденсаторных банков, используемых для противодействия запаздывающим PF, вызванным асинхронными двигателями.

Погашения реактивного влияния в электросетях

Активная реактивная и полная мощность определяет PF главный фактор для оценки эффективности использования электроэнергии в сети энергосистемы.

Если PF высокий, то, можно сказать, что более эффективно электроэнергия используется в энергосистеме. Поскольку PF плох или уменьшается, эффективность использования электроэнергии в энергосистеме снижается.

Низкий PF или снижение его обусловлены различными причинами. Для повышения PF существуют специальные способы коррекции.

Использование конденсаторов является наилучшим и эффективным способом повышения эффективности сети.

Метод, известный как реактивная компенсация, используется для уменьшения кажущегося потока мощности на нагрузку за счёт уменьшения реактивных потерь.

Например, для компенсации индуктивной нагрузки шунтирующий конденсатор устанавливается вблизи самой нагрузки. Это позволяет потреблять конденсатором всю Q и не передавать их по линиям передачи.

Эта практика экономит энергию, потому что она уменьшает количество энергии, которое требуется, для выполнения того же объёма работы. Кроме того, она позволяет использовать более эффективные конструкции линий электропередачи с использованием меньших проводников или меньшего количества проводников с разъёмами и оптимизировать конструкцию трансмиссионных вышек.

Предложенная система делит традиционный метод на управление напряжением и Q:

• управление напряжением для регулировки напряжения вторичной шины подстанций;
• регулирование Q для регулирования напряжения первичной шины.

В этой системе на подстанциях установлены два типа устройств для взаимодействия контроля напряжения и контроля Q.

Управление напряжением и реактивной мощностью

Это два аспекта одного воздействия, которые поддерживают надёжность и облегчают коммерческие транзакции в сетях передачи. На силовой системе переменного тока (AC) напряжение контролируется путём управления производством и поглощением Q. Существует три причины, по которым необходим такой вид управления:

1. Оборудование энергосистемы предназначено для работы в диапазоне напряжений, обычно в пределах ± 5% от номинального напряжения. При низком напряжении оборудование работает плохо, лампочки обеспечивают меньшую освещённость, асинхронные двигатели могут перегреваться и быть повреждёнными, а некоторые электронные устройства не будут работать вообще. Высокие напряжения могут повредить оборудование и сократить срок его службы.
2. Q потребляет ресурсы передачи и генерации. Чтобы максимизировать реальную мощность, которая может быть передана через перегруженный интерфейс передачи, потоки Q должны быть минимизированы. Аналогичным образом производство Q может ограничить реальную мощность генератора.
3. Движущая реактивность в передающей сети несёт реальные потери мощности. Для восполнения этих потерь должны компенсироваться мощность и энергия.

Система передачи является нелинейным потребителем Q в зависимости от загрузки системы.

При очень низкой нагрузке система генерирует Q, которая должна поглощаться, а при большой нагрузке система потребляет большое количество Q, которую необходимо заменить.

Требования к Q системы также зависят от конфигурации генерации и передачи. Следовательно, системные реактивные требования меняются во времени по мере изменения уровней нагрузки и моделей нагрузки и генерации.

Работа системы имеет три цели управления Q и напряжениями:

1. Она должна поддерживать достаточное напряжение во всей системе передачи и распределения как для текущих, так и для непредвиденных условий.
2. Обеспечить минимизацию перегрузки реальных потоков энергии.
3. Стремиться минимизировать реальные потери мощности.

Объёмная энергетическая система состоит из множества единиц оборудования, любая из которых может быть неисправна.

Таким образом, система предназначена для того, чтобы выдерживать выход из строя отдельного оборудования, продолжая работать в интересах потребителей.

Вот почему электрическая система требует реальных резервов мощности для реагирования на непредвиденные обстоятельства и поддержания резервов Q.

Источник: https://220v.guru/fizicheskie-ponyatiya-i-pribory/moschnost/izmerenie-aktivnoy-reaktivnoy-i-polnoy-moschnosti.html

Установленная мощность

> Теория > Установленная мощность

Для энергоблоков электростанций, как и для всех других электроустановок и аппаратов, применяются различные условия работы. Суммарная максимальная мощность, при которой несколько установок (или одна) могут работать постоянно, – это установленная мощность. Показатель применяется и для потребления, и для выработки электроэнергии.

Понятие об установленной и расчетной мощности

Установленная мощность соответствует номинальным величинам и является фиксированным техническим показателем установки или системы. Для предприятий ее можно регулировать, например, снятием с эксплуатации части электроустановок. Данная величина применяется для характеристики:

• отдельного предприятия и здания;
• отраслевой группы;
• географической области и всей страны.

Под значением установленной мощности понимается активный мощностной показатель или полный.

Одним из основополагающих факторов во время проектирования электрической установки является расчет мощности, необходимой для долговременной и бесперебойной ее работы. Когда определяют, что такое расчетная мощность, имеют в виду именно эту величину.

Значения установленной и расчетной мощности связаны между собой при выполнении различных проектных работ. Величина расчетной мощности обычно определяется на основе установленной мощности (т.е. суммы номинальных мощностей потребителей электроэнергии, имеющихся в рассматриваемой части электроустановки) после принятия определенных коэффициентов для одновременного включения этих нагрузок.

Важно! Пиковый мощностной показатель является основой для выбора энергетического оборудования с точки зрения нагрева рабочим током,  определяет настройки применяемой защиты.

На этапе проектирования обычно предполагается, что расчетная мощность равна пиковой, и берется фиксированный коэффициент мощности.

Расчетная мощность определяется, исходя из следующих зависимостей:

• максимальный расчетный ток:

I = P /√3 х U cos φ.

• tg φ = Q/Р;
• расчетная общая мощность:

S = √(Р² + Q²).

Установленная мощность для электрических станций

В чем измеряется мощность

Для электрических станций установленная мощность вычисляется суммированием номинальных мощностей отдельных генераторов и связанных с ними двигателей. Почти всегда эти значения идентичны. В случаях несовпадения расчет ведут по меньшей мощности.

Установленная мощность российских электростанций

В результате на дорогих станциях с большой экономией топлива стоимость электроэнергии чрезвычайно зависима от режима потребления. Поэтому для крупных станций выгодно использовать установленную мощность максимум часов в год, а для мелких ГТУ с большим расходом горючего включение целесообразнее производить в часы пика нагрузок, когда общее время работы в годовом исчислении невелико.

Расчетная мощность жилых зданий

Установленная мощность в жилом здании определяется на основе суммы потребительских номинальных мощностей всех электроприборов и установок, а расчетная – с учетом ожидаемого коэффициента одновременности их включения.

Электроснабжение квартиры

Каждый абонент имеет акт разграничения, в котором записана установленная мощность и расчетная. Для домов и квартир эти величины отличаются. В дома и некоторые квартиры обычно подводятся три фазы, что позволяет увеличить потребляемый (расчетный) показатель. Однофазный ввод значительно ограничивает потребление. Контролирует нагрузку защитное оборудование, отстроенное от максимально возможных токов.

1. В случае если в доме или квартире нет силовой установки, расчетная энергия определяется по формуле:

Р1 = Рмакс + М х Рчел, где:

• Рмакс – мощность самого большого приемника, установленного в квартире,
• М – число жителей,
• Рчел – расчетная мощность на одного человека (например, 1 кВт);

Важно! Данная формула не учитывает обогрев жилых помещений.

1. Расчетная мощность кабеля электропитания многоквартирного здания производится с учетом количества квартир:

Р = Р1 х n x k + Ра + Рл, где:

• n – число квартир,
• k – коэффициент одновременности (он находится в пределах от 0,6 до 0,8),
• Ра – установленная мощность административных электроприемников,
• Рл – лифтов.

Если данных нет, то Ра берется равным 0,5 кВт, Рл = 20 кВт.

1. При электрообогреве Ро = Р + К1 х ΣРкв, где:

• Р – расчетная мощность без электрического отопления,
• К1 – коэффициент одновременности тепловой нагрузки в n квартирах,
• Ркв – энергия отопления в одной квартире, кВт.

Важно! Точное определение расчетной мощности, необходимой для обогрева помещений требует подробных расчетов, которые выполняются совместно со строителями и проектировщиками зданий. В жилых домах с преобладающими нагревательными элементами cos φ = 1.

1. Расчетный мощностной показатель для группы зданий находится по эмпирической формуле:

Рз = 0,95 х k x ΣР, где Р – энергия для одного здания.

Расчет мощности для жилого дома

Расчетная мощность общественных зданий

1. В целом для общественных зданий применяется формула:

Как рассчитать потребляемую мощность

Р = Ргр х k x а, где:

• Ргр – установленная мощность группы приемников в кВт,
• k – коэффициент одновременности для этой группы,
• a – коэффициент использования номинальной мощности для данной группы приемников.

Оба коэффициента находятся в специальных таблицах.

1. С учетом фактора спроса на электроэнергию используется другое выражение:

Р = Kс х Ргр, где Kc – коэффициент спроса (определяется по таблице).

Величина Кс для нежилых объектов колеблется от 0,2-0,4 до 1.

В методе коэффициента спроса расчетная нагрузка не зависит только от количества установленных приемников. Это связано с различными коэффициентами спроса. Для больших объектов с множеством разнообразного оборудования следует принимать меньшие значения Кс.

Расчет мощности для групп электроприемников

В непромышленных зданиях: офисах, школах, больницах, театрах, гостиницах и т. д., где доминируют осветительные приемники и нагревательные устройства, предполагают, что cos φ = 1.

Расчетная мощность здания коммунального хозяйства (котельные, насосные станции) должна определяться на основе данных каталога изготовителей электрических устройств, планируемых к установке, в соответствии со следующими формулами:

1. реактивная мощность одного приемника:

Q1 = tg φ х Р1.

Q = Кс х Qгр, где:

• для Qгр складываются все вычисленные значения отдельных приемников,
• Кс – коэффициент спроса.

1. активный мощностной показатель для группы:

Р = Kс х Ргр.

S = √(Р² + Q²).

Важно! Исходя из приведенных значений мощностей, вычисляется tg φ для группы: tg φ = Q/P. Если его значение больше указанного в технических условиях для подключения, принимается решение о компенсации реактивной мощности.

Коэффициент использования разного оборудования

Для трансформаторной подстанции, с которой будут питаться жилые и коммунальные здания, расчетная мощность определяется:

S =√(P² + Рз² + Рос²) + (Q² + Qз² + Qос²), где:

• P и Q – показатели для зданий коммунального хозяйства;
• Рз и Qз – для жилых зданий;
• Рос и Qос – для установок уличного освещения.

Расчетная мощность для промышленных объектов

Расчетная мощность промышленного предприятия зависит от:

• типа продукции;
• используемых технологий;
• ожидаемой максимальной нагрузки в течение года;
• типа выпускаемой продукции;
• типа оборудования и степени его адаптации к технологии.

Существует множество методов расчета, все они должны обладать общими свойствами:

• простотой вычисления;
• универсальностью в определении нагрузок для разных уровней потребления и распределения энергии;
• точностью результатов;
• легкостью определения показателей, на которых основан метод.

Основные показатели рассчитываются по тем же формулам, но с другими поправочными коэффициентами.

Коэффициенты спроса для СН подстанции

Для трехфазных электромоторов установленная мощность равна:

Р = Рн/(η х cos φ), где:

• Рн – номинальный мощностной показатель из техпаспорта;
• η – КПД электромотора;
• cos φ – мощностной коэффициент.

Увеличение выделенной, согласно техусловиям, мощности необходимо согласовывать с энергоснабжающей организацией. С этой целью проводятся перерасчеты для вводных кабелей и приборов защиты на основе новой установленной мощности. Но решение о выделении зависит от наличия свободных мощностей.

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/ustanovlennaya-moshhnost.html

Что такое расчетная мощность

Для упрощения сначала можно изучить типичные бытовые задачи. При подключении оборудования необходимо согласовать с параметрами имеющейся сети реальное потребление электроэнергии. Определенные данные нужны владельцу квартиры для выбора автоматических защитных устройств.

Расчетная мощность определяет, какой максимальный ее уровень возможен в определенных условиях эксплуатации. Для расчета нужны параметры подключенной техники.

Технические параметры бытовой техники

НаименованиеМощность по техпаспорту, ВтКоличествоИтого, кВт

Телевизор 1	250	1	0,25
Телевизор 2	180	1	0,18
Кондиционер	1500	3	4,5
Эл. конвектор	800	10	8
Тепловой вентилятор	1400	1	1,4
Холодильник	140	1	0,14
Варочная панель	4200	1	4,2
Духовой шкаф	3200	1	3,2

Понятно, что совместное включение кондиционеров и электрических конвекторов можно исключить. Однако в процессе приготовления торжественного ужина один духовой шкаф и все конфорки будут потреблять 7,4 кВт. Сильный ток в единой цепи способен разрушить проводку. Риск аварийных ситуаций возрастает при работе со старыми сетями питания, созданными из алюминиевых проводов с недостаточно большим сечением. В подобных объектах недвижимости (220V, одна фаза) действуют ограничения по нагрузке до 4 кВт.

Для подключения мощных потребителей (в частном загородном коттедже) рекомендуются медная проводка и подключение к сети 380V. В этом случае на одну фазу можно распределить до 14 (20) кВт по действующим стандартам. Действительные значения можно уточнить, обратившись в соответствующую снабжающую организацию.

К сведению. Таких возможностей достаточно, чтобы подсоединить даже мощный электродвигатель или сварочный трансформатор. Для подобных потребителей с выраженными реактивными составляющими делают специальный расчет с достаточным запасом по нагрузке.

Что такое установленная мощность

Знакомство с коэффициентом спроса и использования

Как видно из рассмотренного примера, простое сложение исходных параметров не позволит получить точный результат. В действительности, кроме возможности совместного включения, следует учесть длительность и время работы. Подробные сведения о режиме эксплуатации помогут использовать преимущества сравнительно недорогих тарифов (ночью, в праздничные и выходные дни).

Установленная мощность – это суммарный показатель, который рассчитан с учетом различных поправочных коэффициентов. Ниже представлены методики, которые используют для профессиональных и частных вычислений.

Номинальные нагрузки

Для комплексной оценки данного параметра, кроме номинального тока, понадобятся значения реактивной (Pr), активной (Рн) и полной (S) мощности. Точный расчет выполняют с учетом поправочного коэффициента, который определяет продолжительность подключения к источнику питания. Существенное значение имеет тип оборудования.

Так, номинальную мощность (полную) при кратковременных рабочих интервалах можно вычислить по формуле:

S = √(Рн2 + Pr2).

Реактивную составляющую определяют умножением потребления по техническому паспорту на √(П/100) * cos ϕ,

где:

• П – обозначение суммарной длительности рабочих интервалов;
• cos ϕ – справочный показатель, указанный в сопроводительной документации к подключенной аппаратуре.

Средние значения нагрузок

кВа в кВт — как правильно перевести мощность

Для решения практических задач многое будет значить потребление за длительный период времени (неделя, квартал). Чтобы получить корректный результат, берут суммарное значение активной компоненты с учетом необходимого промежутка. Также применяют поправочный коэффициент для определения рабочих интервалов. Допустимо применение рассмотренных выше формул. Главное различие – применение средних показателей вместо номинальных.

Установленная мощность для электрических станций

Этот параметр будет отличаться от суммы всех подключенных потребителей и генерирующих устройств. По действующим правилам установочная мощность определяется с учетом только тех агрегатов, которые работают на внешнюю линию электропередач. Складывают значения, указанные в соответствующих технических паспортах.

Разница установленной мощности солнечных электростанций в мире по годам за период 2000-2017

Расчетная мощность жилых зданий

Для корректного разделения технических и экономических показателей в таких объектах применяют следующие группировки потребителей:

• квартиры;
• общественная собственность.

Кроме осветительных приборов, необходимо учитывать мощность:

• лифтового, вентиляционного, насосного оборудования;
• отопительных устройств;
• систем безопасности, контроля, пожарной сигнализации.

Пояснения:

• суммарную нагрузку вычисляют по количеству и удельному потреблению отдельных категорий квартир;
• мощность лифтовых приводов корректируют с учетом графика использования (спроса);
• аналогичным образом уточняют потребление энергии электродвигателями насосных станций, других установок;
• резервные комплекты (пожаротушение и др.) не учитывают.

К сведению. Формулы, поправочные коэффициенты и технологии расчетов подробно представлены в ГОСТ, отраслевых нормативах. Для расчета нагрузок с распределением по разным типам квартир можно воспользоваться справочными данными из строительных правил (СП31-110-2013).

Расчетная мощность общественных зданий

В таких объектах, как и в государственных учреждениях, отдельно рассчитывают потребление силовых установок и светильников. Для первой категории существенное значение будет иметь реактивная составляющая мощности. Исходные данные берут из проектной документации, проверяют по паспортам отдельных единиц техники. При наличии соответствующего автономного объекта уточняют параметры котельной.

Параметры светильников существенно различаются в зависимости от типа. Устаревшие лампы накаливания потребляют много электроэнергии при сравнительно небольшом КПД. Светодиодные приборы экономичнее в 8-10 раз.

Для оценки крупных объектов пользуются усредненными показателями удельной мощности на единицу площади, рабочее место. В некоторых ситуациях на потребление существенное влияние оказывает режим работы или количество посетителей.

Расчетная мощность для промышленных объектов

Такие потребители, как правило, отличаются повышенной энергоемкостью. Соответствующие проекты снабжения создают специализированные организации. По расчетной мощности различают предприятия:

• малые и мини – до 750 кВ*А;
• средние – от 75 до 150 МВ*А;
• крупные – более 150 МВ*А.

Полученные значения используют для равномерного распределения нагрузок муниципальной электросети. Как и в предыдущих примерах, учитывают изменение потребления (суточные, недельные графики).

Как повысить расчетную мощность

Для частных, общественных, производственных и других объектов имеющиеся возможности ограничены утвержденным разрешением. Самовольное подключение мощных нагрузок недопустимо.

Чертеж из проекта электроснабжения частного дома

Изменяют условия по стандартной схеме. Сначала обращаются в снабжающую организацию. После согласования создают проектную документацию, выполняют необходимые рабочие операции.

Источник: https://amperof.ru/teoriya/ustanovlennaya-moshhnost.html

Установленная и единовременная мощность разница — Все об электричестве

> Теория > Установленная мощность

Для энергоблоков электростанций, как и для всех других электроустановок и аппаратов, применяются различные условия работы. Суммарная максимальная мощность, при которой несколько установок (или одна) могут работать постоянно, – это установленная мощность. Показатель применяется и для потребления, и для выработки электроэнергии.

Тепловая электростанция

Расчетная и установленная мощность

В современных условиях наблюдается постоянный рост потребляемой электроэнергии. Полученные данные показывают, что мощность только кухонного оборудования увеличилась в два раза. Кроме этого, появилось большое количество кондиционеров, компьютеров и другой техники.

Большинство электрических сетей уже не справляются с возрастающими нагрузками. Поэтому каждый хозяин квартиры или частного дома должен иметь представление о том, что такое расчетная и установленная мощность.

Эта проблема в полной мере касается и промышленных предприятий с современным энергоемким оборудованием.

Что такое расчетная мощность

Не только в новых, но и в старых домах владельцы жилья подключают новые виды бытовой техники и оборудования. Увеличение нагрузки может вызвать сбои в работе электрической сети, поэтому вопрос мощности подведенного кабеля нужно выяснить заранее. Эту информацию можно найти в акте разграничения балансовой ответственности или в справке о разрешенных мощностях, где указывается конкретная расчетная и установленная мощность.

Определение расчетной мощности известно также как мощность одновременного включения. Данный параметр указывает на возможное подключение установленного количества потребителей, имеющихся в квартире. В случае включения излишнего оборудования, автоматические защитные устройства просто выйдут из строя.

Сумма мощностей всех приборов будет соответствовать установленной мощности. Однако в случае одновременного включения, в сети возникнут значительные перегрузки, что приведет к срабатыванию защитных устройств.

Именно средства защиты позволяют установить определенный предел нагрузки, разрешенный для конкретного жилья.

Во многом значение расчетной мощности зависит от ввода. Каждая лестничная площадка оборудуется электрощитком с вводным автоматом, через который осуществляется ввод в квартиру кабеля с необходимым сечением. После этого внутри помещения размещаются все остальные элементы системы электроснабжения, в том числе и щит с устройствами распределения нагрузки по отдельным линиям.

В большинстве домов старой постройки подключено однофазное питание с напряжением 220 В. Именно такое подключение препятствует чрезмерной нагрузке на линию и не дает возможности подключения всех современных приборов. Эта проблема решается с помощью трехфазного ввода на 380 вольт. Он состоит из трех линий, перераспределяющих на себя общую нагрузку. В случае интенсивного энергопотребления происходит равномерное распределение нагрузки на каждую фазу.

Поэтому прежде чем планировать приобретение бытовой техники и оборудования, необходимо заранее выяснить, какой ток подведен в квартиру. Если подведены три фазы, то никаких проблем не будет, поскольку на один ввод приходится от 14 до 20 кВт, что позволяет свободно подключать все необходимые приборы.

Потребуется выделение дополнительной мощности, и по данному вопросу необходимо обращаться в соответствующие службы.

Что такое установленная мощность

Для того чтобы заранее спланировать установку в доме или квартире бытовой техники и оборудования, необходимо произвести оценку максимальной мощности, потребление которой будет осуществляться из электрической сети. Простое арифметическое сложение мощностей всех имеющихся потребителей не дает точных результатов, из-за своей неэффективности и неэкономичности.

Как правило, при такой оценке используются определенные факторы, учитывающие коэффициент использования и разновременность работы подключенных устройств. Кроме того, учитываются не только действующие, но и предполагаемые нагрузки. В результате, получается установленная мощность, измеряемая в кВт или кВА.

В промышленном производстве существует понятие полной установленной мощности. Этот показатель представляет собой арифметическую сумму полных мощностей каждого отдельно взятого потребителя. Он не совпадает с максимальной расчетной полной мощностью, поскольку при его расчетах используются различные коэффициенты и поправки.

Как повысить расчетную мощность

Если технические условия позволяют выделить дополнительную мощность, в этом случае на руки выдается соответствующее разрешение на выполнение электромонтажных работ. В итоге будет произведен ввод дополнительного кабеля необходимого сечения, определяемого специалистами. Это позволит выдерживать все предполагаемые нагрузки.

Однако на практике решение этой проблемы сопряжено с большими трудностями, прежде всего это связанными с согласованиями в различных структурах и инстанциях. Кроме того, дополнительные мощности отсутствуют и взять их просто негде.

Все изменения оформляются документально и фиксируются в техническом паспорте жилища.

Особые сложности возникают в домах старой постройки с однофазными линиями и отсутствующим заземлением. Здесь не поможет замена старой электропроводки на более новую, пропускная способность все равно останется старой и не позволит включать дополнительные приборы. В этом случае потребуется полная замена проводки на трехфазную линию с установкой всех необходимых защитных и распределительных устройств.

Источник: https://electric-220.ru/news/raschetnaja_i_ustanovlennaja_moshhnost/2016-10-02-1077

3.1 Исходные данные

Таблица 3.1 – Цех
ЦТБ

Наименование оборудования	Номинальная мощность потребителей, кВт	Количество потребителей, шт	Коэффициент мощности
1	2	3	4
РП 1
1 Кран-балка ПВ40%	6,4	1	0,1
2 Электропривод рольганга	2,2	7	0,4
РП 2
1 Насос высокого давления	25	2	0,8
2 Агрегат эл. насосный центробежный консольный	30	1	0,8
3 Агрегат эл. насосный центробежный	25	1	0,8
4 Вентилятор вытяжной	15,5	1	0,8
5 Вентилятор вытяжной	20	1	0,8
6 Электропривод рольганга	2,2	2	0,4
РП 3
1 Электропривод рольганга	2,2	10	0,4
РП 4
1 Электропривод рольганга	2,2	10	0,4
РП 5
1 Электропривод рольганга	2,2	6	0,4
2 Станок УЧПУ	25	4	0,6
3 Муфтонаварот	20	1	0,6
РП 6
1 Вентилятор радиальный	1,5	1	0,8
2 Калорифер	40	1	0,8
3 Калорифер	47,5	1	0,8
4 Компрессор	25	1	0,8
5 Вентилятор вытяжной	20	1	0,8
6 Электропривод рольганга	2,2	5	0,4
7 Кран-балка ПВ40%	6,4	1	0,1

3.2 Расчёт и выбор освещения

Определим площадь
цеха подготовки производства:

S = a
· b
(3.1)

где:
A – длина;

B –
ширина

S = 120·18
= 2160м²

По норме освещённости
выбираем удельную мощность освещения

Руд
= 16Вт/м²

Определяем общую
мощность освещения:

Р_общ
= Р_уд
· S
(3.2)

Р_общ
= 16 · 2160 = 34560Вт

Намечаем 95
светильников по 5 ламп в девятнадцати
рядах, тогда мощность одной лампы
определим по формуле:

Р =
(3.3)

где,
N–
количество светильников

Р ==363Вт

Следовательно
выбираем светильники с лампами ДРЛ
мощность 400Вт

Общая нагрузка
освещения:

Р_осв
= Р_л ·
N
(3.4)

Р_осв
= 400 · 95 = 38000Вт

3.3 Расчёт электрических нагрузок

Расчет электрических
нагрузок первого уровня электроснабжения
производим по формуле:

Iр
=
;
(3.5)

где
Рном – активная суммарная номинальная
мощность, Вт;

Uном
– номинальное напряжение электропотребителя,
В;

cosφ
– коэффициент мощности электропотребителя;

Таблица 3.2 – Расчет
электрических нагрузок первого уровня
электроснабжения

n	Наименование оборудования	n	Рн	cos	Ip
1	2	3	4	5	6
1	Кран-балка ПВ40%	2	6,4	0,5	18,47
2	Электродвигатель до 5кВт	40	2,2	0,65	4,88
3	Насос высокого давления	1	25	0,8	81,18
4	2 Агрегат эл. насосный центробежный консольный	1	30	0,8	90,21
5	3 Агрегат эл. насосный центробежный	1	25	0,8	72,16
6	4 Вентилятор вытяжной	1	15,5	0,8	27,96
7	5 Вентилятор вытяжной	1	20	0,8	36,08
8	2 Станок УЧПУ	4	25	0,7	51,54
9	3 Муфтонаварот	1	20	0,7	41,23
10	1 Вентилятор радиальный	1	1,5	0,85	2,54
11	2 Калорифер	1	40	0,8	162,37
12	3 Калорифер	1	47,5	0,8	121,78
13	4 Компрессор	1	25	0,8	45,1
14	5 Вентилятор вытяжной	1	20	0,8	36,08

Расчет электрических
нагрузок второго уровня электроснабжения.

Электрические
нагрузки определяют для выбора токоведущих
элементов (шин, кабелей, проводов),
силовых трансформаторов, а также для
расчета потерь, отклонений и колебаний
напряжения, выбора защиты и компенсирующих
устройств.

Определим мощность
за наиболее загруженную смену:

Рсм = Ки * Рном,
(3.6)

где
Ки – коэффициент использования
активной мощности;

Рном – активная
суммарная номинальная мощность, кВт.

Определим реактивную
мощность за наиболее загруженную смену:

Qсм
= Рсм * tgφ,
(3.7)

tgφ
=
,
(3.8)

где
coφs
– коэффициент мощности электропотребителя;

sinφ=;
(3.19)

Расчётный ток
одного потребителя:

Iр
=
;
(3.10)

где
Рном – активная суммарная номинальная
мощность, Вт;

Uном
– номинальное напряжение электропотребителя,
В;

cosφ
– коэффициент мощности электропотребителя;

Эффективное число
электроприемников:

nэф
=
;
(3.11)

Средневзвешенное
значение коэффициента использования
распределительного пункта:

К_и
=,
(3.12)

где
∑Рсм – сумма всех активных среднесменных
мощностей электроприёмников РП;

∑Рном – сумма
всех активных номинальных мощностей
электроприёмников РП

По таблице2,3[5],
исходя из средневзвешенного значения
коэффициента использования и эффективного
числа электроприёмников распределительного
пункта, определяем значение коэффициента
максимума

для
каждого распределительного пункта.

Активная расчетная
мощность:

Рр = Км ·∑Рсм
,
(3.13)

где
Км – коэффициент
максимума;

Рсм – мощность
за наиболее загруженную смену.

Реактивная расчётная
мощность:

Qр
= ∑Qсм
·Км
,
(3.14)

где
Qсм
– реактивная мощность за наиболее
загруженную смену;

К_м
– коэффициент максимума.

Полная расчётная
мощность:

S_р=,
(3.15)

где
Р_р
– активная расчётная мощность, Вт;

Q_р
– реактивная расчётная
мощность, кВар.

Расчётный ток
одного распределительного пункта:

Iр=,(3.16)

где
Sр
– полная расчётная мощность, кВА;

Uном
– номинальное напряжение распределительного
пункта, В.

Распределительный
пункт 1

Определяем суммарную
номинальную мощность семи электроприводов
рольганга:

Рном =
=
15,4 кВт;

Определим мощность
за наиболее загруженную смену
электроприводов рольганга (по формуле
3.6):

Рсм =
=
6,16 кВт;

Находим sinφ
электроприводов рольганга (по формуле
3.9):

sinφ
==
0,75;

Находим tgφ
электроприводов рольганга (по формуле
3.8):

tgφ
==
1,15;

Определим реактивную
мощность электроприводов рольганга за
наиболее загруженную смену (по формуле
3.7):

Qсм
=
= 7,08 кВАр;

Определим мощность
за наиболее загруженную смену кран-балки:

Рсм =
= 0,64 кВт;

Находим sinφ
кран-балки:

sinφ
==
0,86;

Находим tgφ
кран-балки:

tgφ
==
1,73;

Определим реактивную
мощность
кран-балки за
наиболее загруженную смену:

Qсм
=
= 1,1 кВАр;

Определяем
эффективное число электроприёмников
в распределительном пункте 1:

n_эфРП1
=
=
0,36;

Определяем
коэффициент использования для
распределительного пункта 1:

Ки_РП1
=
==
0,311;

Коэффициент
максимума для распределительного пункта
1 равен 2,14.

Определяем активную
расчетную мощность распределительного
пункта 1:

Рр_РП1
=
= 14,5 кВт;

Определяем
реактивную расчётную мощность
распределительного пункта 1:

Qр_РП1
=
= 17,5 кВАр;

Определим полную
расчётную мощность распределительного
пункта 1:

Sp_РП1
=
=22,78 кВА;

Находим расчётный
ток для распределительного пункта 1:

Iр
_РП1 ==
32,8 А;

Аналогично
производим расчёты для остальных РП.
Все расчёты сводим в таблицу 3.3 – сводную
таблицу расчётных нагрузок цеха
подготовки производства.