Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Реактивное напряжение

Понятие о реактивных и активных мощностях и нагрузках

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:

Емкостная (конденсаторы). Характеризуется фазовым опережением тока по сравнению с напряжением;
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. Одновременно по цепи протекает реактивный ток, не выполняющий никакую эффективную работу. Следовательно, потребляется реактивная мощность.

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

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).

Треугольник мощностей

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

Полная мощность не находится как алгебраическая сумма активного и реактивного мощностного значения, это векторная сумма P и Q. Ее количественное значение вычисляется извлечением квадратного корня из суммы квадратов мощностных показателей: активного и реактивного. Измеряться полная мощность может в ВА (вольтампер) или производных от него: кВА, мВА.

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

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:

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;
Индукционные печи, в которых расплавляются металлы путем создания в них вихревых токов;
Асинхронные двигатели. Крупнейший потребитель реактивной энергии. Вращающий момент в них создается посредством переменного магнитного поля статора;
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.

Фазометр

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

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;
При регулировании cos φ у синхронных генераторов путем изменения возбуждающего тока необходимо его отслеживать визуально в ручных рабочих режимах;
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.

Синхронный компенсатор

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

Видео

Оцените статью:

elquanta.ru

Реактивное напряжение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Реактивное напряжение

Cтраница 1

Реактивные напряжения могут складываться с напряжениями от внешних сил и поэтому представляют значительную опасность. [1]

Реактивные напряжения находятся в противофазе друг к другу. В этом случае говорят, что в цепи возникает резонанс напряжений. [3]

Реактивные напряжения не уравновешиваются внутри металла и поэтому при устранении закрепления они исчезают. [5]

Реактивные напряжения возникают при сварке конструкции в закреплении. [7]

Реактивные напряжения могут также снизить выносливость изделия при знакопеременной нагрузке. [8]

Реактивное напряжение Up UL - У с - алгебраическая величина. [9]

Рассчитанные реактивные напряжения, возникающие от заделок различных размеров ( t 40 мм), сваренных низколегированными сварочными материалами с предварительным подогревом, представлены на рис. 5.18. Реактивные напряжения, возникающие от заделок, сваренных низколегированными материалами без подогрева, ниже, чем при сварке с подогревом. [10]

Чем больше реактивное напряжение по сравнению с активным или чем больше реактивное сопротивление по сравнению с активным, тем на больший угол ток отстает по фазе от напряжения цепи. [11]

Произведение реактивного напряжения на ток Q - UI sin ф называется реактивной мощностью. Она характеризует ту часть полной мощности, которая не превращается в тепло или работу. [12]

Действие реактивных напряжений на исследуемые узлы моделировали изменением максимальных напряжений в цикле нагружения. [13]

Наличие реактивных напряжений одного знака, не урановешенных в пределах сечения и распределенных по большой площади, обусловливает накапливание в изделии больших запасов скрытой потенциальной энергии и может снизить работоспособность конструкции. Можно предполагать, что скрытая энергия способствует прежде всего процессу разрушения. Поэтому, например, при наличии в изделии различных зародышевых дефектов в виде надрывов, трещин и других накопленная скрытая энергия реактивных напряжений может приводить к их раскрытию вплоть до полного разделения деталей. Самопроизвольные разрушения, происходящие при полном отсутствии приложенных нагрузок и имеющие характер взрыва, свидетельствуют об огромных запасах энергии, которая может накопиться в конструкциях или деталях конструкции. Разрушения от действия реактивных напряжений могут происходить в процессе как изготовления, так и эксплуатации конструкции. [14]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

Реактивное напряжение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Реактивное напряжение

Cтраница 3

Взаимодействие с деформированной жидкостью вызывает реактивные напряжения в частице. Эти напряжения деформируют частицу, и деформация может быть значительной. Тогда молекула будет упруго растягиваться. Однако частица не только деформируется, но также и вращается. Из-за вращения пружина разгружается и восстанавливается. Это должно вызвать колебания частицы, которые передаются жидкости, и количество энергии диссипации благодаря этому возрастает. Если такой механизм существует, он должен тогда приводить к повышению относительной вязкости при увеличении сдвига, так же как турбулентные вихри в жидкости увеличивают сопротивление течению или забирают энергию и соответственно повышают вязкость. [31]

Остаточные активные внутренние усилия и реактивные напряжения осевого сжатия а2 определяют по тем же формулам ( 1) и ( 3), как и для первой группы, допуская, что в процессе сварки конструкция удерживается от поперечного изгиба условными боковыми связями. [32]

Во избежание возникновения при сварке реактивных напряжений в металлоконструкциях рекомендуется выполнять в первую очередь в свободном состоянии стыковые швы, расположенные перпендикулярно силовому потоку, затем остальные стыковые швы и в последнюю очередь угловые и тавровые. При сварочных работах, как правило, необходимо обеспечить выполнение сварных швов в нижнем положении. Выполнение вертикальных и потолочных швов допускается в тех случаях, когда металлоконструкция по своим габаритам не может быть установлена в нужное положение, а также, когда это предусмотрено технологическим процессом. Для установки крупногабаритных сборочных единиц применяют манипуляторы, позиционеры, кантователи и другие приспособления. [33]

Таким образом, выполненный анализ реактивных напряжений в сочетании с имеющимися данными по распределению собственных ОСН в узлах, образованных типовыми сварными соединениями, позволяет принципиально определить напряженное состояние любого узла после окончания сварки конструкции в целом. По известным расстояниям между рассматриваемым узлом и источником реактивных напряжении находятся коэффициенты снижения реактивных напряжений для каждого из источников. [35]

Следует отметить, что расчет реактивных напряжений, вызванных сваркой заделок, выполнялся в предположении о неизменности объемов продольного и поперечного укорочения и соответственно начальных деформаций вдоль шва. [37]

Назначение термической обработки для снятия реактивных напряжений определяется типом конструкции и условиями ее работы. Эту операцию следует вводить прежде всего в изделиях, работающих в условиях, при которых установлено отрицательное влияние сварочных ( реактивных) напряжений на прочность. Обязательным условием снятия реактивных напряжений является общая термическая обработка конструкции вместе с закреплениями. Поэтому, например, при общей термической обработке ротора из дисков, когда диски, определяющие жесткость изделия, подвергаются нагреву вместе со швами, реактивные напряжения будут сняты. В то же время, например, в результате проведения местной термической обработки замыкающих стыков паропроводов, при которой зона закрепления не подвергается нагреву, следует ожидать не снижения, а увеличения реактивных напряжений. В отличие от этого, местная термическая обработка свободных стыков паропровода, как правило, обеспечивает заметное снижение сварочных напряжений благодаря тому, что в этом случае вся зона пластических деформаций растяжения в шве и околошовной зоне, обусловливающая их возникновение и развитие, подвергается нагреву. [38]

Общие напряжения по сути являются суммарными реактивными напряжениями ( см. гл. [40]

В современных мощных машинах постоянного тока реактивное напряжение коммутируемых секций доходит до 10 в, а следовательно, переходное напряжение оказывается относительно еще меньшим. [41]

Разработанный метод [ 88Ч118 ] определения реактивных напряжений базируется на следующих закономерностях кинетики деформирования при сварке. [42]

Дальнейшее увеличение ш ведет к уменьшению реактивных напряжений. [43]

Во избежание создания в металлоконструкциях при сварке реактивных напряжений рекомендуется в первую очередь выполнять в свободном состоянии стыковые швы, расположенные перпендикулярно силовому потоку, затем - остальные стыковые швы и в последнюю очередь - угловые и тавровые швы. Сварочные работы, как правило, должны обеспечивать выполнение сварных швов в нижнем положении. Выполнение вертикальных и потолочных швов допускается в случаях, когда металлоконструкция по своим габаритам не может быть установлена в проектное положение или если это предусмотрено технологическим процессом. [44]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

реактивное напряжение - это... Что такое реактивное напряжение?

реактивное напряжение reactive voltage

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

реактивное масло
реактивное напряжение искрения

Смотреть что такое "реактивное напряжение" в других словарях:

реактивное напряжение — reaktyvioji įtampa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. reactance voltage; reactive voltage; wattless voltage vok. Blindspannung, f; reaktive Spannung, f; wattlose Spannung, f rus. реактивное напряжение, n pranc. tension déwattée, f;… … Fizikos terminų žodynas
реактивное напряжение искрения (под щётками электрической машины) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN sparking voltage … Справочник технического переводчика
реактивное образование — Этимология. Происходит от лат. re... против + actio действие. Категория. Форма психологической защиты. Специфика. Характеризуется тем, что при его реализации происходит трансформация в сознании эмоционального отношения к объекту на… … Большая психологическая энциклопедия
реактивное сопротивление электрической цепи — реактивное сопротивление электрической цепи; отрасл. реактанц Величина, равная корню квадратному из разности квадратов полного и активного сопротивления цепи, взятая со знаком плюс, если ток отстает по фазе от напряжения, и взятая со знаком минус … Политехнический терминологический толковый словарь
реактивное сопротивление — Параметр пассивного двухполюсника, равный квадратному корню из разности квадратов полного и активного электрических сопротивлений двухполюсника, взятому со знаком плюс, если электрический ток отстает по фазе от электрического напряжения, и со… … Справочник технического переводчика
реактивное сопротивление — 147 реактивное сопротивление Параметр пассивного двухполюсника, равный квадратному корню из разности квадратов полного и активного электрических сопротивлений двухполюсника, взятому со знаком плюс, если электрический ток отстает по фазе от… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Реактивное сопротивление ндп. Реактанц — English: Reactive resistance Параметр электрической цепи или ее схемы, равное корню квадратному из разности квадратов полного и активного сопротивлений цепи, взятому со знаком плюс, если ток отстает по фазе от напряжения, и со знаком минус, если… … Строительный словарь
Реактивное сопротивление — 1. Параметр пассивного двухполюсника, равный квадратному корню из разности квадратов полного и активного электрических сопротивлений двухполюсника, взятому со знаком плюс, если электрический ток отстает по фазе от электрического напряжения, и со… … Телекоммуникационный словарь
РЕАКТИВНЫЙ — РЕАКТИВНЫЙ, реактивная, реактивное (хим., физ.). 1. Служащий реактивом. Реактивные вещества. 2. Обладающий самоиндукцией или электрической емкостью. Реактивное сопротивление. Реактивные катушки. || Обнаруживающийся при проходе переменного тока… … Толковый словарь Ушакова
реактивная составляющая напряжения (КЗ) — реактивное напряжение — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы реактивное напряжение EN reactance… … Справочник технического переводчика
Кровяное давление — I Кровяное давление Кровяное давление давление крови на стенки кровеносных сосудов и камер сердца; важнейший энергетический параметр системы кровообращения, обеспечивающий непрерывность кровотока в кровеносных сосудах, диффузию газов и фильтрацию … Медицинская энциклопедия

dic.academic.ru

Реактивное напряжение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Реактивное напряжение

Cтраница 4

При сварке желательно не создавать в конструкции больших реактивных напряжений. Поэтому в первую очередь рекомендуется выполнять в свободном состоянии стыковые швы, расположенные перпендикулярно силовому потоку, затем - остальные стыковые швы и в последнюю очередь - угловые швы. Особенно важно соблюдение такого порядка сварки для соединений из толстого металла. [46]

На этом перпендикуляре, чтобы вычесть из Е реактивное напряжение ijx, отложим это реактивное напряжение вниз. [48]

Закрепление деталей в процессе сварки приводит к возникновению реактивных напряжений вследствие противодействия креплений изменению размеров деталей при их нагреве и охлаждении. Уменьшение расстояний между креплениями, увеличение зоны разогрева и объема расплавленного металла вызывают возрастание величины реактивных напряжений, которые могут изменить распределение остаточных сварочных напряжений. При удалении креплений реактивные напряжения исчезают. [51]

Возможность снижения работоспособности конструкции при наличии в ней реактивных напряжений требует принятия ряда мер, обеспечивающих снижение ИХ вели - Фиг. [52]

В данном случае снижение прочности возможно потому, что реактивные напряжения создаются не только в сечениях по сварным швам, где некоторое упрочнение в известной мере может снизить отрицательное влияние реактивных напряжений, а также в сечениях по основному металлу, вдали от сварных швов, где упрочняющего влияния от местных пластических деформаций не имеется. [53]

В связи с изложенным для большинства практически важных случаев реактивные напряжения могут быть схематизированы как напряжения, равномерно распределенные по толщине несущего элемента. Таким образом, при расчете ОСН в каком-либо узле конструкции в первую очередь необходимо учитывать реактивные напряжения только от соседних узлов, швы которых перерезают несущий элемент и образуют замкнутый контур в плоскости свариваемого листа. Реактивные напряжения от всех перечисленных узлов при анализе неплоскостных конструкций ( например, оболочечных) можно определить при решении трехмерных пространственных термодеформационных задач, что-в настоящее время практически неосуществимо. При небольшой кривизне корпуса, а также если несущий элемент - плоскость ( например, фрагмент оболочки судна), задачу можно схематизировать как плоскую ( заделки) или осесимметричную ( узлы подкрепления отверстия) и ее решение оказывается возможным на современных ЭВМ. [54]

В зависимости от величин индуктивного и емкостного падения напряжения полное реактивное напряжение может иметь как положительную, так и отрицательную величину. Если UL больше L / c, то Ux имеет положительную величину; если же LiL меньше Uc, то Ux будет иметь отрицательную величину. [55]

При деформировании широких пластин гипотеза плоских сечений нарушается и реактивные напряжения осевого сжатия з2 по мере удаления от активной зоны затухают ( фиг. [56]

Так как при резонансе в последовательном контуре наблюдается равенство реактивных напряжений на его элементах, то само явление названо резонансом напряжений. [57]

Для проверки этого положения были проведены расчеты по определению реактивных напряжений, вызванных вваркой плиты в жесткую раму с последующей вваркой штуцера в плиту. [58]

В настоящее время разработаны достаточно эффективные меры борьбы с реактивными напряжениями путем применения оптимальной последовательности сварки и проведения других мероприятий. [59]

При указанной технологии подготовки и сварки монтажного стыка двутавровой балки остаточные реактивные напряжения в нем будут незначительны. [60]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

Активные и реактивные составляющие токов и напряжений

При расчете электрических цепей переменного тока реальные элементы цепи (приемники, источники) заменяются эквивалентными схемами замещения, состоящими из комбинации идеальных схемных элементов R, L и С.

Пусть некоторый приемник энергии носит в целом активно-индуктивный характер (например, электродвигатель). Такой приемник может быть представлен двумя простейшими схемами замещения, состоящими из 2-х схемных элементов R и L: а) последовательной (рис. 51а) и б) параллельной (рис. 51б):

Обе схемы будут эквивалентны друг другу при условии равенства параметров режима на входе: , .

Для последовательной схемы (рис. 51а) справедливы соотношения:

Для параллельной схемы (рис. 51б) справедливы соотношения:

Сравнивая правые части уравнений для U и I, получим соотношения между параметрами эквивалентных схем:

, , , .

Из анализа полученных уравнений следует сделать вывод, что в общем случае и и соответственно и , как это имеет место для цепей постоянного тока.

Математически любой вектор можно представить состоящим из суммы нескольких векторов или составляющих.

Последовательной схеме замещения соответствует представление вектора напряжения в виде суммы двух составляющих: активной составляющей Uа, совпадающей с вектором тока I, и реактивной составляющей Uр, перпендикулярной к вектору тока (рис. 52а):

Из геометрии рис. 52а следуют соотношения: , , . Треугольник, составленный из векторов , , получил название треугольника напряжений.

Если стороны треугольника напряжений разделить на ток I, то получится новый треугольник, подобный исходному, но сторонами которого являются полное сопротивление Z, активное сопротивление R и реактивное сопротивление X. Треугольник со сторонами Z, R, X называется треугольником сопротивлений (рис. 52б). Из треугольника сопротивлений следуют соотношения: R=Z×cosφ, X=Z×sinφ, , .

Параллельной схеме замещения соответствует представление вектора тока в виде суммы двух составляющих: активной составляющей Iа, совпадающей с вектором напряжения U, и реактивной составляющей Iр, перпендикулярной к вектору U (рис. 53а):

Из геометрии рисунка следуют соотношения:

, , .

Треугольник, составленный из векторов получил название треугольника токов.

Если стороны треугольника токов разделить на напряжение U, то получится новый треугольник, подобный исходному, но сторонами которого являются проводимости: полная – Y, активная - G, реактивная – B (рис. 53б). Треугольник со сторонами Y, G, B называется треугольником проводимостей. Из треугольника проводимостей следуют соотношения:

, , , .

Разложение напряжений и токов на активные и реактивные составляющие является математическим приемом и применяется на практике для расчета несложных цепей переменного тока.

10. Передача энергии от активного двухполюсника (источника) к пассивному двухполюснику (приемнику)

Двухполюсником называется устройство или часть схемы (цепи) с двумя выводами (полюсами). Если внутри двухполюсника содержатся источники энергии, то он называется активным (A), в противном случае – пассивным (П).

Энергетические характеристики передачи энергии от активного двухполюсника (источника) к пассивному двухполюснику (приемнику) на переменном токе зависят от соотношения параметров приемника и источника между собой (рис. 54)

По закону Ома ток в схеме равен:

Активная мощность приемника:

Активная мощность источника: PE=E×I.

При постоянных параметрах источника энергии активная мощность приемника зависит от его параметров: . Исследуем эту функцию на максимум при изменении отдельных параметров.

Условие первое: X2 = var, R2=const:

или .

Максимум мощности приемника имеет место при условии равенства реактивных сопротивлений приемника и источника по модулю и противоположности их по знаку, например, если реактивное сопротивление источника носит индуктивный характер, то реактивное сопротивление приемника должно быть емкостным, и наоборот.

Условие второе: R2 = var, X2 = const.

или .

Максимум мощности приемника имеет место при равенстве активных сопротивлений приемника и источника.

Абсолютный максимум мощности приемника наблюдается при выполнении обоих условий и равен:

В режиме максимума потребляемой мощности работают приемники в линиях связи.

Коэффициент полезного действия передачи энергии от источника к приемнику равен отношению активных мощностей и не зависит от величины их реактивных сопротивлений.

В режиме абсолютного максимума мощности приемника КПД составляет только 0,5. Линии электропередачи (ЛЭП) работают с КПД h = 0,90÷0,95, что соответствует соотношению активных сопротивлений приемника и источника (генератора + ЛЭП) R2/R1=10÷20.

На графической диаграмме рис. 2 показаны энергетические характеристики передачи энергии при R2= var, Х2=const в функции тока: P2, h = f(I).

Активное и реактивное сопротивление. Треугольник сопротивлений

Активное и реактивное сопротивление — сопротивлением в электротехнике называется величина, которая характеризует противодействие части цепи электрическому току. Это сопротивление образовано путем изменения электрической энергии в другие типы энергии. В сетях переменного тока имеется необратимое изменение энергии и передача энергии между участниками электрической цепи.

При необратимом изменении электроэнергии компонента цепи в другие типы энергии, сопротивление элемента является активным. При осуществлении обменного процесса электроэнергией между компонентом цепи и источником, то сопротивление реактивное.

В электрической плите электроэнергия необратимо преобразуется в тепло, вследствие этого электроплита имеет активное сопротивление, так же как и элементы, преобразующие электричество в свет, механическое движение и т.д.

В индуктивной обмотке переменный ток образует магнитное поле. Под воздействием переменного тока в обмотке образуется ЭДС самоиндукции, которая направлена навстречу току при его увеличении, и по ходу тока при его уменьшении. Поэтому, ЭДС оказывает противоположное действие изменению тока, создавая индуктивное сопротивление катушки.

С помощью ЭДС самоиндукции осуществляется возвращение энергии магнитного поля обмотки в электрическую цепь. В итоге обмотка индуктивности и источник питания производят обмен энергией. Это можно сравнить с маятником, который при колебаниях преобразует потенциальную и кинетическую энергию. Отсюда следует, что сопротивление индуктивной катушки имеет реактивное сопротивление.

Самоиндукция не образуется в цепи постоянного тока, и индуктивное сопротивление отсутствует. В цепи емкости и источника переменного тока изменяется заряд, значит между емкостью и источником тока протекает переменный ток. При полном заряде конденсатора его энергия наибольшая.

В цепи напряжение емкости создает противодействие течению тока своим сопротивлением, и называется реактивным. Между конденсатором и источником происходит обмен энергией.

После полной зарядки емкости постоянным током напряжение его поля выравнивает напряжение источника, поэтому ток равен нулю.

Конденсатор и катушка в цепи переменного тока работают некоторое время в качестве потребителя энергии, когда накапливают заряд. И также работают в качестве генератора при возвращении энергии обратно в цепь.

Если сказать простыми словами, то активное и реактивное сопротивление – это противодействие току снижения напряжения на элементе схемы. Величина снижения напряжения на активном сопротивлении имеет всегда встречное направление, а на реактивной составляющей – попутно току или навстречу, создавая сопротивление изменению тока.

Настоящие элементы цепи на практике имеют все три вида сопротивления сразу. Но иногда можно пренебречь некоторыми из них ввиду незначительных величин. Например, емкость имеет только емкостное сопротивление (при пренебрежении потерь энергии), лампы освещения имеют только активное (омическое) сопротивление, а обмотки трансформатора и электромотора – индуктивное и активное.

Активное сопротивление

В цепи действия напряжения и тока, создает противодействие, снижения напряжения на активном сопротивлении. Падение напряжения, созданное током и оказывающее противодействие ему, равно активному сопротивлению.

При протекании тока по компонентам с активным сопротивлением, снижение мощности становится необратимым. Можно рассмотреть резистор, на котором выделяется тепло. Выделенное тепло не превращается обратно в электроэнергию. Активное сопротивление, также может иметь линия передачи электроэнергии, соединительные кабели, проводники, катушки трансформаторов, обмотки электромотора и т.д.

Отличительным признаком элементов цепи, которые обладают только активной составляющей сопротивления, является совпадение напряжения и тока по фазе. Это сопротивление вычисляется по формуле:

R = U/I, где R – сопротивление элемента, U – напряжение на нем, I – сила тока, протекающего через элемент цепи.

На активное сопротивление влияют свойства и параметры проводника: температура, поперечное сечение, материал, длина.

Реактивное сопротивление

Тип сопротивления, определяющий соотношение напряжения и тока на емкостной и индуктивной нагрузке, не обусловленное количеством израсходованной электроэнергии, называется реактивным сопротивлением. Оно имеет место только при переменном токе, и может иметь отрицательное и положительное значение, в зависимости от направления сдвига фаз тока и напряжения. При отставании тока от напряжения величина реактивной составляющей сопротивления имеет положительное значение, а если отстает напряжение от тока, то реактивное сопротивление имеет знак минус.

Активное и реактивное сопротивление, свойства и разновидности

Рассмотрим два вида этого сопротивления: емкостное и индуктивное. Для трансформаторов, соленоидов, обмоток генераторов и моторов характерно индуктивное сопротивление. Емкостный вид сопротивления имеют конденсаторы. Чтобы определить соотношение напряжения и тока, нужно знать значение обоих видов сопротивления, которое оказывает проводник.

Реактивное сопротивление образуется при помощи снижения реактивной мощности, затраченной на образование магнитного поля в цепи. Снижение реактивной мощности создается путем подключения к трансформатору прибора с активным сопротивлением.

Конденсатор, подключенный в цепь, успевает накопить только ограниченную часть заряда перед изменением полярности напряжения на противоположный. Поэтому ток не снижается до нуля, так как при постоянном токе. Чем ниже частота тока, тем меньше заряда накопит конденсатор, и будет меньше создавать противодействие току, что образует реактивное сопротивление.

Иногда цепь имеет реактивные компоненты, но в результате реактивная составляющая равна нулю. Это подразумевает равенство фазного напряжения и тока. В случае отличия от нуля реактивного сопротивления, между током и напряжением образуется разность фаз.

Катушка имеет индуктивное сопротивлением в схеме цепи переменного тока. В идеальном виде ее активное сопротивление не учитывают. Индуктивное сопротивление образуется с помощью ЭДС самоиндукции. При повышении частоты тока возрастает и индуктивное сопротивление.

На индуктивное сопротивление катушки оказывает влияние индуктивность обмотки и частота в сети.

Конденсатор образует реактивное сопротивление из-за наличия емкости. При возрастании частоты в сети его емкостное противодействие (сопротивление) снижается. Это дает возможность активно его применять в электронной промышленности в виде шунта с изменяемой величиной.

Треугольник сопротивлений

Схема цепи, подключенной к переменному току, имеет полное сопротивление, которое можно определить в виде суммы квадратов реактивного и активного сопротивлений.

Если изобразить это выражение в виде графика, то получится треугольник сопротивлений. Он образуется, если рассчитать последовательную цепь всех трех видов сопротивлений.

По этому треугольному графику можно увидеть, что катеты представляют собой активное и реактивное сопротивление, а гипотенуза является полным сопротивлением.

Похожие темы:

electrosam.ru