Электрическая мощность. Реактивная мощность для чего нужна

Зачем нужна компенсация реактивной мощности

Компенсация реактивной мощности на предприятии позволяет существенно сократить расход электроэнергии, снизить нагрузку на кабельные сети и трансформаторы, продлив тем самым их ресурс.

Где необходимы конденсаторные установки?

Как известно Основные потребители электроэнергии на промышленных предприятиях являются такие индуктивные приемники, как асинхронные электродвигатели, трансформаторы, индукционные установки и т. д. Работа этих приемников связана с потреблением реактивной энергии для создания электромагнитных полей.

Реактивная энергия («паразитная» энергия) не производит полезной работы, а, циркулируя между приемником и источником тока, приводит к дополнительной загрузке линий электропередачи и генераторов и, следовательно, снижает коэффициент мощности сети.

Наличие реактивной мощности является неблагоприятным фактором для сети в целомВ результате этого:

Возникают дополнительные потери в проводниках вследствие увеличения тока
Снижается пропускная способность распределительной сети
Отклоняется напряжение сети от номинала (падение напряжения из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети).

Показателем потребления реактивной мощности является коэффициент мощности (КМ), численно равный косинус угла (ɸ) между током и напряжением. КМ потребителя определяется как отношение потребляемой активной мощности к полной, действительно взятой из сети, т.е.: COS(ɸ)=Р/S. Этим коэффициентом принято характеризовать уровень реактивной мощности двигателей, генераторов и сети предприятия в целом. Чем ближе значение COS(ɸ) к единице, тем меньше доля взятой из сети реактивной мощности.

Таким образом, применение Конденсаторных установок остро необходимо на предприятиях, использующих:

Асинхронные двигатели (cos(ɸ) ~0.7)
Асинхронные двигатели, при неполной загрузке (cos(ɸ) ~0.5)
Выпрямительные электролизные установки (cos(ɸ) ~0.6)
Электродуговые печи(cos(ɸ) ~0.6)
Индукционные печи(cos(ɸ) ~0,2-0.6)
Водяные насосы(cos(ɸ) ~0.8)
Компрессоры(cos(ɸ) ~0.7)
Машины, станки(cos(ɸ) ~0.5)
Сварочные трансформаторы(cos(ɸ) ~0.4)
Лампы дневного света(cos(ɸ) ~0,5-0.6)

Для повышения коэффициента мощности применяют силовые конденсаторы и конденсаторные установки, являющиеся наиболее выгодными источниками получения реактивной мощности.

Плюсы от внедрения Установок компенсации реактивной мощности:

Снижение потребления электроэнергии (от 10-20%, а при cos φ (0,5 и менее) потребность в электроэнергии может сократиться более чем на 30%)и как следствие уменьшение платежей (за счет «исключения» реактивной энергии из сети)
Уменьшение нагрузки (до 30%) элементов распределительной сети (подводящих линий, трансформаторов и распределительных устройств), тем самым продлевается их срок службы
Увеличение пропускной способности системы электроснабжения потребителя (от 30-40%), что позволит подключить дополнительные мощности без увеличения стоимости сетей.

Увеличение КМ решается подключением к сети конденсаторных батарей, производящих реактивную энергию в количестве, достаточном для компенсации реактивной мощности, возникающей в нагрузке.

Способы компенсации

Наиболее выгодный способ компенсации определяется конкретными условиями данного предприятия, и его выбор производится на основании технико-экономических расчетов и рекомендаций наших специалистов. Как правило, компенсация должна производиться в той же сети (на том же напряжении), к которой подключен потребитель, что обеспечивает минимальные потери.

Какие решения мы предлагаем

Наша Компания предлагает полный спектр услуг, А ИМЕННО:

Проведение выездных замеров параметров качества электроэнергии.
Подготовка проекта, подбор необходимого оборудования с экономическим обоснованием его внедрения (с конкретными сроками окупаемости установок и денежной экономии).
Изготовления оборудования, как серийного исполнения, так и нестандартного (учитывающую специфику конкретного предприятия).
Проведение шеф монтажных работ, а также гарантийное и после гарантийное обслуживание.Мы можем предложить как типовые решения, так и спроектировать, изготовить и внедрить на предприятии Заказчика уникальную систему компенсации реактивной мощности, учитывающую специфику конкретного предприятия.

В зависимости от потребности Заказчика установки могут изготавливаться как для внутренней, так и для уличной установки. Кроме этого возможен монтаж установок внутри утепленного блок-контейнера.

Для предприятий с резкопеременной нагрузкой (предприятия с большим количеством подъемно-транспортного оборудования, мощного сварочного оборудования и т.д.) мы предлагаем тиристорные конденсаторные установки, которые обеспечивают переключение ступеней конденсаторов с задержкой не более 20 мс.

Для выработки оптимального технического решения мы предлагаем выездные замеры параметров качества электроэнергии в сети предприятия. При необходимости наши инженеры выполнятшефмонтаж оборудования, а также любое гарантийное и послегарантийное обслуживание и ремонт.

nzku.ru

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

Реактивная мощность и энергия, реактивный ток, компенсация реактивной мощности

Реактивная мощность и энергия усугубляют характеристики работы энергосистемы, другими словами загрузка реактивными токами генераторов электрических станций наращивает расход горючего; растут утраты в подводящих сетях и приемниках, возрастает падение напряжения в сетях.

Реактивный ток дополнительно нагружает полосы электропередачи, что приводит к повышению сечений проводов и кабелей и соответственно к повышению серьезных издержек на наружные и внутриплощадочные сети.

Компенсация реактивной мощности, в текущее время, является важным фактором позволяющим решить вопрос сбережения энергии фактически на любом предприятии.

По оценкам российских и ведущих забугорных профессионалов, толика энергоресурсов, и а именно электроэнергии занимает величину порядка 30-40% в цены продукции. Это довольно весомый аргумент, чтоб руководителю со всей серьезностью подойти к анализу и аудиту энергопотребления и выработке методики компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса сбережения энергии.

Потребители реактивной мощности

Главные потребители реактивной мощности — асинхронные электродвигатели, которые потребляют 40 % всей мощности вместе с бытовыми и своими нуждами; электронные печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней трансформации 35 %; полосы электропередач 7 %.

В электронных машинах переменный магнитный поток связан с обмотками. Вследствие этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) меж напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно возрастает, а косинус фи миниатюризируется при малой нагрузке. К примеру, если косинус фи движков переменного тока при полной нагрузке составляет 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

компенсация реактивной мощности Малонагруженные трансформаторы также имеют маленький коэффициент мощности (косинус фи). Потому, использовать компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической системы будет низок и ток нагрузки электронной, без компенсации реактивной мощности, будет возрастать при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети понижается, зависимо от косинус фи на 30-50%, соответственно миниатюризируется нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Не считая этого, реактивная мощность вместе с активной мощностью учитывается поставщиком электроэнергии, а как следует, подлежит оплате по действующим тарифам, потому составляет значительную часть счета за электроэнергию.

Методы понижения употребления реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности

Более действующим и действенным методом понижения потребляемой из сети реактивной мощности является применение установок компенсации реактивной мощности(конденсаторных установок).

Внедрение конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности позволяет:

разгрузить питающие полосы электропередачи, трансформаторы и распределительные устройства;

понизить расходы на оплату электроэнергии

при использовании определенного типа установок понизить уровень высших гармоник;

подавить сетевые помехи, понизить несимметрию фаз;

сделать распределительные сети более надежными и экономными.

elektrica.info

Для чего нужна компенсация реактивной мощности — Финансовая жизнь

Для чего нужна компенсация реактивной мощности

энергия и Реактивная мощность, реактивный ток, компенсация реактивной мощности

энергия и Реактивная мощность ухудшают показатели работы энергосистемы. другими словами загрузка реактивными токами генераторов электростанций увеличивает расход горючего; возрастают утраты в подводящих приёмниках и сетях, возрастает падение напряжения в сетях.

Реактивный ток дополнительно нагружает электролинии. что ведет к повышению кабелей и сечений проводов и соответственно к повышению капитальных затрат на внешние и внутриплощадочные сети.

Компенсация реактивной мощности. на данный момент, есть важным причиной разрешающим решить вопрос энергосбережения фактически на любом предприятии.

По оценкам отечественных и ведущих зарубежных экспертов, часть энергоносителей, и в частности электричества занимает величину порядка 30-40% в стоимости продукции. Это достаточно веский довод, дабы начальнику с максимальной серьезностью подойти к анализу и выработке методики и аудиту энергопотребления компенсации реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности – вот ключ к решению вопроса энергосбережения.

Потребители реактивной мощности

Главные потребители реактивной мощности — асинхронные электродвигатели. каковые потребляют 40 % всей мощности совместно с бытовыми и собственными потребностями; электрические печи 8 %; преобразователи 10 %; трансформаторы всех ступеней изменения 35 %; линии электропередач 7 %.

В электрических автомобилях переменный магнитный поток связан с обмотками. Благодаря этого в обмотках при протекании переменного тока индуктируются реактивные э.д.с. обуславливающие сдвиг по фазе (fi) между током и напряжением. Данный сдвиг по фазе в большинстве случаев возрастает, а косинус фи значительно уменьшается при малой нагрузке. К примеру, в случае если косинус фи двигателей переменного тока при

полной нагрузке образовывает 0,75-0,80, то при малой нагрузке он уменьшится до 0,20-0,40.

Малонагруженные трансформаторы кроме этого имеют низкий коэффициент мощности (косинус фи). Исходя из этого, использовать компенсацию реактивной мощности, то результирующий косинус фи энергетической совокупности будет низок и ток нагрузки электрической, без компенсации реактивной мощности, будет возрастать при одной и той же потребляемой из сети активной мощности. Соответственно при компенсации реактивной мощности (применении автоматических конденсаторных установок КРМ) ток потребляемый из сети понижается, в зависимости от косинус фи на 30-50%, соответственно значительно уменьшается нагрев проводящих проводов и старение изоляции.

Также, реактивная мощность наровне с активной мощностью учитывается поставщиком электричества. а следовательно, подлежит оплате по действующим тарифам, исходя из этого образовывает большую часть счета за электричество.

Методы понижения потребления реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности

самый действенным и действенным методом понижения потребляемой из сети реактивной мощности есть использование установок компенсации реактивной мощности (конденсаторных установок).

Применение конденсаторных установок для компенсации реактивной мощности разрешает:

разгрузить питающие электролинии, распределительные устройства и трансформаторы;

снизить затраты на оплату электричества

при применении определенного типа установок снизить уровень высших гармоник;

подавить сетевые помехи, снизить несимметрию фаз;

Виды компенсации реактивной мощности

Интересные записи

Реактивная мощность - это... Что такое Реактивная мощность?

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

Мгновенная электрическая мощность

Мгновенная электрическая мощность P (t), выделяющаяся на элементе электрической цепи — произведение мгновенных значений напряжения U (t) и силы тока I (t) на этом элементе:

Если элемент цепи — резистор c электрическим сопротивлением R, то

Мощность постоянного тока

Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени, то среднюю мощность можно вычислить по формулам:

Мощность переменного тока

Активная мощность

Среднее за период Т значение мгновенной мощности называется активной мощностью: . В цепях однофазного синусоидального тока , где U и I — действующие значения напряжения и тока, φ — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле . В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S активная связана соотношением . Единица активной мощности — ватт (W, Вт). Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом активной мощности является мощность, поглощаемая нагрузкой.

Реактивная мощность

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока, равна произведению действующих значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: Q = UI sin φ. Единица реактивной мощности — вольт-ампер реактивный (var, вар). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Р соотношением: . Реактивная мощность в электрических сетях вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторых электрических установках реактивная мощность может быть значительно больше активной. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности. Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом реактивной мощности является мощность, отраженная от нагрузки.

Необходимо отметить, что величина sinφ для значений φ от 0 до плюс 90 ° является положительной величиной. Величина sinφ для значений φ от 0 до минус 90 ° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой Q = UI sinφ реактивная мощность может быть отрицательной величиной. Но отрицательное значение мощности нагрузки характеризует нагрузку как генератор энергии. Активное, индуктивное, емкостное сопротивление не могут быть источниками постоянной энергии. Модуль величины Q = UI sinφ приблизительно описывает реальные процессы преобразования энергии в магнитных полях индуктивностей и в электрических полях емкостей. 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. Измерительные преобразователи реактивной мощности, использующие формулу Q = UI sinφ, более просты и значительно дешевле измерительных преобразователей на микропроцессорной технике.

Полная мощность

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи I и напряжения U на её зажимах: S = U×I; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: , где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0). Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (VA, ВА).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

Измерения

Литература

Бессонов Л. А. — Теоретические основы электротехники: Электрические цепи — М.: Высш. школа, 1978

Ссылки

См. также

Wikimedia Foundation. 2010.

dik.academic.ru

Реактивная мощность - Википедия

Мгновенная электрическая мощность[ | ]

Мгновенной мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи.

По определению, электрическое напряжение — это отношение работы электрического поля, совершенной при переносе пробного электрического заряда из точки A{\displaystyle A} в точку B{\displaystyle B}, к величине пробного заряда. То есть можно сказать, что электрическое напряжение равно работе по переносу единичного заряда из точки A{\displaystyle A} в точку B{\displaystyle B}. Другими словами, при движении единичного заряда по участку электрической цепи он совершит работу, численно равную электрическому напряжению, действующему на участке цепи. Умножив работу на количество единичных зарядов, мы, таким образом, получаем работу, которую совершают эти заряды при движении от начала участка цепи до его конца. Мощность, по определению, — это работа в единицу времени. Введём обозначения:

U{\displaystyle U} — напряжение на участке A−B{\displaystyle A-B} (принимаем его постоянным на интервале Δt{\displaystyle \Delta t}), Q{\displaystyle Q} — количество зарядов, прошедших от A{\displaystyle A} к B{\displaystyle B} за время Δt{\displaystyle \Delta t}, A{\displaystyle A} — работа, совершённая зарядом Q{\displaystyle Q} при движении по участку A−B{\displaystyle A-B}, P{\displaystyle P} — мощность.

Записывая вышеприведённые рассуждения, получаем:

PA−B=AΔt{\displaystyle P_{A-B}={\frac {A}{\Delta t}}}

Для единичного заряда на участке A−B{\displaystyle A-B}:

Pe(A−B)=UΔt{\displaystyle P_{e(A-B)}={\frac {U}{\Delta t}}}

Для всех зарядов:

PA−B=UΔt⋅Q=U⋅QΔt{\displaystyle P_{A-B}={\frac {U}{\Delta t}}\cdot {Q}={U}\cdot {\frac {Q}{\Delta t}}}

Поскольку ток есть электрический заряд, протекающий по проводнику в единицу времени, то есть I=QΔt{\displaystyle I={\frac {Q}{\Delta t}}} по определению, в результате получаем:

PA−B=U⋅I{\displaystyle P_{A-B}=U\cdot I}.

Полагая время бесконечно малым, можно принять, что величины напряжения и тока за это время тоже изменятся бесконечно мало. В итоге получаем следующее определение мгновенной электрической мощности:

мгновенная электрическая мощность p(t){\displaystyle p(t)}, выделяющаяся на участке электрической цепи, есть произведение мгновенных значений напряжения u(t){\displaystyle u(t)} и силы тока i(t){\displaystyle i(t)} на этом участке:

p(t)=u(t)⋅i(t).{\displaystyle p(t)=u(t)\cdot i(t).}

Если участок цепи содержит резистор c электрическим сопротивлением R{\displaystyle R}, то

p(t)=i(t)2⋅R=u(t)2R{\displaystyle p(t)=i(t)^{2}\cdot R={\frac {u(t)^{2}}{R}}}.

Дифференциальные выражения для электрической мощности[ | ]

Мощность, выделяемая в единице объёма, равна:

w=dPdV=E⋅j{\displaystyle w={\frac {dP}{dV}}=\mathbf {E} \cdot \mathbf {j} },

где E{\displaystyle \mathbf {E} } — напряжённость электрического поля, j{\displaystyle \mathbf {j} } — плотность тока. Отрицательное значение скалярного произведения (векторы E{\displaystyle \mathbf {E} } и j{\displaystyle \mathbf {j} } противонаправлены или образуют тупой угол) означает, что в данной точке электрическая мощность не рассеивается, а генерируется за счёт работы сторонних сил.

В случае изотропной среды в линейном приближении:

w=σE2=E2ρ=ρj2=j2σ{\displaystyle w=\sigma E^{2}={\frac {E^{2}}{\rho }}=\rho j^{2}={\frac {j^{2}}{\sigma }}},

где σ=def1ρ{\displaystyle \sigma \,{\overset {\underset {\mathrm {def} }{}}{=}}\,{\frac {1}{\rho }}} — удельная проводимость, величина, обратная удельному сопротивлению.

В случае наличия анизотропии (например, в монокристалле или жидком кристалле, а также при наличии эффекта Холла) в линейном приближении:

w=σαβEαEβ{\displaystyle w=\sigma _{\alpha \beta }E_{\alpha }E_{\beta }},

где σαβ{\displaystyle \sigma _{\alpha \beta }} — тензор проводимости.

Мощность постоянного тока[ | ]

Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени, то мощность можно вычислить по формуле:

P=I⋅U{\displaystyle P=I\cdot U}.

Для пассивной линейной цепи, в которой соблюдается закон Ома, можно записать:

P=I2⋅R=U2R{\displaystyle P=I^{2}\cdot R={\frac {U^{2}}{R}}}, где R{\displaystyle R} — электрическое сопротивление.

Если цепь содержит источник ЭДС, то отдаваемая им или поглощаемая на нём электрическая мощность равна:

P=I⋅E{\displaystyle P=I\cdot {\mathcal {E}}}, где E{\displaystyle {\mathcal {E}}} — ЭДС.

Если ток внутри ЭДС противонаправлен градиенту потенциала (течёт внутри ЭДС от плюса к минусу), то мощность поглощается источником ЭДС из сети (например, при работе электродвигателя или заряде аккумулятора), если сонаправлен (течёт внутри ЭДС от минуса к плюсу), то отдаётся источником в сеть (скажем, при работе гальванической батареи или генератора). При учёте внутреннего сопротивления источника ЭДС выделяемая на нём мощность p=I2⋅r{\displaystyle p=I^{2}\cdot r} прибавляется к поглощаемой или вычитается из отдаваемой.

Мощность переменного тока[ | ]

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

Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности, удобно обратиться к теории комплексных чисел. Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность — мнимой частью, полная мощность — модулем, а угол φ{\displaystyle \varphi } (сдвиг фаз) — аргументом. Для такой модели оказываются справедливыми все выписанные ниже соотношения.

Активная мощность[ | ]

Единица измерения — ватт (русское обозначение: Вт; международное: W).

P=U⋅I⋅cos⁡φ{\displaystyle P=U\cdot I\cdot \cos \varphi }.

Среднее за период T{\displaystyle T} значение мгновенной мощности называется активной электрической мощностью или электрической мощностью: P=1T∫0Tp(t)dt{\displaystyle P={\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}p(t)dt}. В цепях однофазного синусоидального тока P=U⋅I⋅cos⁡φ{\displaystyle P=U\cdot I\cdot \cos \varphi }, где U{\displaystyle U} и I{\displaystyle I} — среднеквадратичные значения напряжения и тока, φ{\displaystyle \varphi } — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r{\displaystyle r} или её проводимость g{\displaystyle g} по формуле P=I2⋅r=U2⋅g{\displaystyle P=I^{2}\cdot r=U^{2}\cdot g}. В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S{\displaystyle S} активная связана соотношением P=S⋅cos⁡φ{\displaystyle P=S\cdot \cos \varphi }.

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[ | ]

Единица измерения — вольт-ампер реактивный (русское обозначение: вар; международное: var)[1].

Q=U⋅I⋅sin⁡φ{\displaystyle Q=U\cdot I\cdot \sin \varphi }.

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи синусоидального переменного тока, равна произведению среднеквадратичных значений напряжения U{\displaystyle U} и тока I{\displaystyle I}, умноженному на синус угла сдвига фаз φ{\displaystyle \varphi } между ними: Q=U⋅I⋅sin⁡φ{\displaystyle Q=U\cdot I\cdot \sin \varphi } (если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). Реактивная мощность связана с полной мощностью S{\displaystyle S} и активной мощностью P{\displaystyle P} соотношением: |Q|=S2−P2{\displaystyle |Q|={\sqrt {S^{2}-P^{2}}}}.

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

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

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

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

Полная мощность[ | ]

Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (русское обозначение: В·А; международное: V·A)[1].

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I{\displaystyle I} в цепи и напряжения U{\displaystyle U} на её зажимах: S=U⋅I{\displaystyle S=U\cdot I}; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: S=P2+Q2,{\displaystyle S={\sqrt {P^{2}+Q^{2}}},} где P{\displaystyle P} — активная мощность, Q{\displaystyle Q} — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q>0{\displaystyle Q>0}, а при ёмкостной Q<0{\displaystyle Q<0}).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой: S⟶=P⟶+Q⟶.{\displaystyle {\stackrel {\longrightarrow }{S}}={\stackrel {\longrightarrow }{P}}+{\stackrel {\longrightarrow }{Q}}.}

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.

Комплексная мощность[ | ]

Мощность, аналогично импедансу, можно записать в комплексном виде:

S˙=U˙I˙∗=I2Z=U2Z∗,{\displaystyle {\dot {S}}={\dot {U}}{\dot {I}}^{*}=I^{2}\mathbb {Z} ={\frac {U^{2}}{\mathbb {Z} ^{*}}},} где U˙{\displaystyle {\dot {U}}} — комплексное напряжение, I˙{\displaystyle {\dot {I}}} — комплексный ток, Z{\displaystyle \mathbb {Z} } — импеданс, * — оператор комплексного сопряжения.

Модуль комплексной мощности |S˙|{\displaystyle \left|{\dot {S}}\right|} равен полной мощности S{\displaystyle S}. Действительная часть Re(S˙){\displaystyle \mathrm {Re} ({\dot {S}})} равна активной мощности P{\displaystyle P}, а мнимая Im(S˙){\displaystyle \mathrm {Im} ({\dot {S}})} — реактивной мощности Q{\displaystyle Q} с корректным знаком в зависимости от характера нагрузки.

Измерения[ | ]

Для измерения электрической мощности применяются ваттметры и варметры, можно также использовать косвенный метод, с помощью вольтметра и амперметра.
Для измерения коэффициента реактивной мощности применяют фазометры
Государственный эталон — ГЭТ 153—2012 Государственный первичный эталон единицы электрической мощности в диапазоне частот от 1 до 2500 Гц. Институт-хранитель: ВНИИМ

Мощность некоторых электрических приборов[ | ]

В таблице указаны значения мощности некоторых потребителей электрического тока:

Электрический прибор Мощность,Вт

лампочка фонарика	1
сетевой роутер, хаб	10…20
системный блок ПК	100…1700
системный блок сервера	200…1500
монитор для ПК ЭЛТ	15…200
монитор для ПК ЖК	2…40
лампа люминесцентная бытовая	5…30
лампа накаливания бытовая	25…150
Холодильник бытовой	15…700
Электропылесос	100… 3000
Электрический утюг	300…2 000
Стиральная машина	350…2 000
Электрическая плитка	1 000…2 000
Сварочный аппарат бытовой	1 000…5 500
Двигатель лифта невысокого дома	3 000...15 000
Двигатель трамвая	45 000…50 000
Двигатель электровоза	650 000
Электродвигатель шахтной подъемной машины	1 000 000...5 000 000
Электродвигатели прокатного стана	6 000 000…9 000 000

См. также[ | ]

Примечания[ | ]

Литература[ | ]

ГОСТ 8.417-2002 Единицы величин
ПР 50.2.102-2009 Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации
Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. — М: Высшая школа, 1984.
Гольдштейн Е. И., Сулайманов А. О., Гурин Т. С. Мощностные характеристики электрических цепей при несинусоидальных токах и напряжениях. ТПУ, — Томск, 2009, Деп. в ВИНИТИ, 06.04.09, № 193—2009. — 146 с.