Что такое активная мощность простым языком: Что такое активная, реактивная и полная мощность — простое объяснение — Инженерные технологии Коломна

Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности

Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности

Простое объяснение с формулами

Активная мощность (P)

Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть

P = V I

потому что в цепи постоянного тока нет понятия фазового угла между током и напряжением. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности.

Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности (активная мощность), которая в действительности питает нагрузку, определяется как:

P = V I Cosθ

В цепи переменного тока, если она чисто активная (резистивная), формула для мощности та же самая, что и для постоянного тока: P = V I.

Формулы для активной мощности

P = V I — в цепях постоянного тока

P = V I cosθ — в однофазных цепях переменного тока

P = √3 V_L I_L cosθ — в трёхфазных цепях переменного тока

P = 3 V_Ph I_Ph cosθ

P = √ (S² – Q²) или

P =√ (ВА² – вар²) или

Активная мощность = √ (Полная мощность² – Реактивная мощность²) или

кВт = √ (кВА² – квар²)

Реактивная мощность (Q)

Также её мощно было бы назвать бесполезной или безваттной мощностью.

Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная (Q).

Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Единицей измерения активной мощности является ватт, 1 Вт = 1 В х 1 А. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.

Реактивная мощность определяется, как

Q = V I sinθ

и может быть положительной (+Ve) для индуктивной нагрузки и отрицательной (-Ve) для емкостной нагрузки.

Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (вар): 1 вар = 1 В х 1 А. Проще говоря, единица реактивной мощности определяет величину магнитного или электрического поля, произведённого 1 В х 1 А.

Формулы для реактивной мощности

Q = V I sinθ

Реактивная мощность = √ (Полная мощность² – Активная мощность²)

вар =√ (ВА² – P²)

квар = √ (кВА² – кВт²)

Полная мощность (S)

Полная мощность – это произведение напряжения и тока при игнорировании фазового угла между ними. Вся мощность в сети переменного тока (рассеиваемая и поглощаемая/возвращаемая) является полной.

Комбинация реактивной и активной мощностей называется полной мощностью. Произведение действующего значения напряжения на действующее значение тока в цепи переменного тока называется полной мощностью.

Она является произведением значений напряжения и тока без учёта фазового угла. Единицей измерения полной мощности (S) является ВА, 1 ВА = 1 В х 1 А. Если цепь чисто активная, полная мощность равна активной мощности, а в индуктивной или ёмкостной схеме (при наличии реактивного сопротивления) полная мощность больше активной мощности.

Формула для полной мощности

S = V I

Полная мощность = √ (Активная мощность² + Реактивная мощность²)

kVA = √(kW² + kVAR²)

Следует заметить, что:

• резистор потребляет активную мощность и отдаёт её в форме тепла и света.
• индуктивность потребляет реактивную мощность и отдаёт её в форме магнитного поля.
• конденсатор потребляет реактивную мощность и отдаёт её в форме электрического поля.

Все эти величины тригонометрически соотносятся друг с другом, как показано на рисунке:

О природе реактивной энергии / Хабр

Вокруг реактивной энергии сложилось немало легенд, активно способствовала развитию околонаучного фольклора любовь нашего человека к халяве и разнообразным теориям глобального заговора.

В рунете можно найти множество success story о том как простой мужичок из глубинки годами эксплуатирует халявную реактивную энергию (которую бытовой счетчик электроэнергии не регистрирует) и живет себе, не зная бед. Так же можно найти заметки людей, призывающих бросить бесполезное занятие поиска источника халявы в халявной реактивной энергии. Для того чтобы окончательно раставить точки над ‘i’ в этом вопросе, я решил написать этот пост, не мудрствуя лукаво.

Как известно, потребляемая от источника переменного тока энергия складывается из двух составляющих:

1. Активной энергии
2. Реактивной энергии

1. Активная энергия — та часть потребляемой энергии, которая целиком и безвозвратно преобразуется приемником в другие виды энергии.

Пример: Протекая через резистор, ток совершает активную работу, что выражается в увеличении тепловой энергии резистора. Вне зависимости от фазы протекающего тока, резистор преобразует его энергию в тепловую. Резистору не важно в каком направлении течет по нему ток, важна лишь его величина: чем он больше, тем больше тепла высвободится на резисторе (количество выделенного тепла равно произведению квадрата тока и сопротивления резистора).

2. Реактивная энергия — та часть потребляемой энергии, которая в следующую четверть периода будет целиком отдана обратно источнику.

Пример: Представим себе, что к источнику переменного тока подключен конденсатор.

Начальный заряд на обкладках конденсатора равен нулю, начальная фаза напряжения источника так же равна нулю. Одно полное колебание состоит из четырех четвертьпериодов:

1. Напряжение источника растет от 0 до максимального мгновенного значения (при действующем значении U источника 230V оно равно 230 * 1,4142 = 325V) При этом конденсатор потребляет ток, необходимый для его полного заряда
2. Напряжение источника стремительно уменьшается (движется к нулю), при этом, напряжение на заряженном конденсаторе оказывается выше чем на источнике, что вызывает течение тока в обратную сторону (ведь ток течет от большего потенциала к меньшему), то есть конденсатор разряжается, отдавая накопленную энергию обратно источнику!
3. Для следующих двух четвертьпериодов вышеописанная история повторяется с тем лишь различием, что токи заряда и разряда емкости потекут в противоположных направлениях.

   В случае включения вместо конденсатора катушки индуктивности, суть процесса не изменится.

   В этом и состоит главный фокус реактивной энергии — в момент ‘прилива’ мы заполняем свои цистерны, в момент отлива же, мы сливаем их содержимое обратно. Как можно заметить из этой простой аналогии, мы просто туда-сюда переливаем жидкость (или ток в электроцепях). Если же мы соблазнимся слить хоть немного жидкости ‘налево’ (включить последовательно с реактивным конденсатором активный резистор), то мы станем брать ‘несколько больше’ чем возвращать, а это ‘несколько больше’ уже является активной энергией по определению (ведь мы эту часть не возвращаем обратно, не так ли?), за которую как известно, приходится платить.

   Или иной пример: предположим, что мы берем у кредитора некоторую сумму денег взаймы и сразу же возвращаем ему взятый только что кредит. Если мы отдадим ровно столько, сколько взяли (чистая реактивность) — мы придем к исходному состоянию и никто никому не будет ничего должен. В случае же, если мы потратим часть кредита на какую ни будь покупку и вернем то, что осталось от кредита после совершения покупки

   (добавим в цепь активную нагрузку и часть энергии уйдет из системы) — мы будем все еще должны. Эта потраченная часть является активной составляющей взятого нами кредита.

   Теперь у вас может возникнуть один весьма резонный вопрос — если все так просто, и для того чтобы энергия считалась реактивной, ее просто нужно полностью вернуть обратно источнику, почему предприятия вынуждены платить за потребляемую (и полностью возвращаемую) реактивную энергию?

   Все дело в том, что в случае чисто реактивной нагрузки, момент максимально потребляемого тока (реактивного)

   приходится на момент минимального значения напряжения, и наоборот, в момент максимума напряжения на клеммах нагрузки, протекающий через нее ток равен нулю.

   Протекающий реактивный ток греет питающие проводники — но это активные потери, вызванные протеканием реактивного тока по проводникам с ограниченной проводимостью, что эквивалентно последовательно включенным с реактивной нагрузкой активным резистором. Так же, поскольку в момент максимума реактивного тока напряжение на полюсах реактивного элемента переходит через ноль, активная мощность подводимая к нему в этот момент (произведение тока и напряжения) равна нулю. Вывод — реактивный ток вызывает нагрев проводов, не совершая при этом никакой полезной работы. Следует заметить, что эти потери так-же является активными и будут засчитываться бытовым счетчиком активной энергии.

   Большие предприятия сопсобны генерировать достаточно большие реактивные токи, которые отрицательно сказываются на функционировании энергосистемы. По этой причине, для них проводится учет как активной, так и реактивной составляющей потребленной энергии. Для уменьшения генерации реактивных токов

   (вызывающих вполне реальные активные потери), на предприятиях размещают установки компенсации реактивной мощности.

Активная, реактивная и кажущаяся мощность

Различные формы электрической мощности-

Активная мощность, реактивная мощность и кажущаяся мощность представляют собой различные формы электрической мощности, и они проявляются, когда электрическая мощность подается на индуктивную нагрузку. Происходит это из-за коэффициента мощности .

Сначала давайте разберемся в значении этих различных мощностей –

Активная мощность –

Активная мощность – это мощность, которая фактически используется нагрузкой. Обозначается цифрой Вт или кВт.

Реактивная мощность –

Реактивная мощность – это мощность, которая не используется (или теряется) нагрузкой, но добавляется к мощности, потребляемой нагрузкой. Обозначается ВАр или КВАр.

Полная мощность –

Полная мощность – это мощность, подаваемая на нагрузку, которая включает как активную, так и реактивную мощность. Обозначается ВА или кВА.

На картинке выше изображен стакан жидкости с пеной (это может быть любой холодный напиток), где жидкость является основным напитком, который следует употреблять, а пена не является фактическим напитком, но она занимает место и образует стакан полный. Теперь, если мы сравним его с мощностью, подаваемой на индуктивную нагрузку, где жидкость представляет собой активную мощность, пена представляет собой реактивную мощность, а полное стекло (жидкость + пена) представляет собой полную мощность.

Следовательно, с точки зрения электрической мощности, мы можем сказать, что реактивная мощность – это потеря мощности, которая не используется нагрузкой, но является частью полной мощности (полной мощности), подаваемой на нагрузку. Поэтому очень важно избегать реактивной мощности в системе. Но при индуктивных нагрузках это практически невозможно, поэтому можно было бы избежать реактивной мощности, улучшив коэффициент мощности.

Технически это можно объяснить с помощью векторной диаграммы, приведенной ниже. Существует соотношение между активной, реактивной и полной мощностью, которое приведено ниже –

Примечание – Для опережающего тока треугольник мощности становится обратным. Эта характеристика тока помогает улучшить коэффициент мощности. Когда устройство с опережающим коэффициентом мощности подключается параллельно с нагрузкой, отстающий коэффициент мощности частично нейтрализуется, таким образом, коэффициент мощности улучшается.

Активная, реактивная и полная мощность в цепях переменного и постоянного тока –

Мощность в цепи постоянного тока –

В цепи постоянного тока существует только один тип мощности, используемой нагрузкой: есть нет понятия коэффициента мощности (или разности фаз между напряжением и током). Мощность в цепи постоянного тока указана ниже-

P = V * I (где P = активная/реальная мощность, V = напряжение, I = ток). Мощность измеряется в ваттах (или Вт)

Мощность в цепи переменного тока –

В цепи переменного тока из-за коэффициента мощности – учитываются активная мощность, реактивная мощность, полная мощность.

Активная мощность –

P = V * I Cos Ø ……Однофазная мощность

P = Г3 * 9 0003 В * I Cos Ø ……Трехфазное питание

(где P = активная/реальная мощность, V = линейное напряжение, I = линейный ток, CosØ = коэффициент мощности). Мощность измеряется в ваттах (или Вт)

Реактивная мощность –

Q = В * I Sin Ø ……Однофазная мощность

Q = 9000 3 Г3 * В * I Син Ø ……Трехфазная мощность

(где Q = реактивная мощность, V = линейное напряжение, I = линейный ток, SineØ = разность фаз между напряжением и током). Мощность измеряется в ВАр (или реактивных вольт-амперах)

Полная мощность –

Полная мощность (включая активную и реактивную мощность), формула которой приведена ниже –

S = V * I ………….. Однофазная мощность

S =   Г3 * В * I  ………. Трехфазная мощность

(где S = полная мощность, V = линейное напряжение, I = линейный ток. Мощность измеряется в ВА (или вольтамперах).

Часто задаваемые вопросы (FAQ) по активной мощности, реактивной мощности и полная мощность –

В1) В чем разница между активной и реактивной мощностью?

Ответ) Активная мощность — это мощность, которая фактически используется нагрузкой, а реактивная мощность — это мощность, которая не используется нагрузкой (не используется нагрузкой из-за индуктивной нагрузки).

Q2) Какие альтернативные слова используются для реактивной мощности?

Ответ) Альтернативные слова реактивной мощности: безваттная мощность, отработанная мощность, бесполезная мощность.

Q3) Какие альтернативные слова используются для активной мощности?

Ответ) Альтернативные слова реактивной мощности: Реальная мощность, Реальная мощность, Полная мощность в ваттах, Полная мощность.

Что такое полная мощность?

К

• Пол Кирван

Что такое полная мощность?

Полная мощность — это мера мощности переменного тока (AC), которая вычисляется путем умножения среднеквадратичного (среднеквадратического) тока на среднеквадратичное напряжение. В цепи постоянного тока (DC) или в цепи переменного тока, полное сопротивление которой представляет собой чистое сопротивление, напряжение и ток совпадают по фазе, и выполняется следующая формула:0009

P = E _СКЗ I _СКЗ

В этой формуле P — мощность в ваттах, E _rms — действующее значение напряжения в вольтах, а I _rms — действующее значение тока в амперах. Однако в цепи переменного тока полное сопротивление состоит из реактивного сопротивления и сопротивления. В результате напряжение и ток не совпадают по фазе. Это усложняет определение мощности.

Как кажущаяся мощность соотносится с активной и реактивной мощностью?

В цепи переменного тока произведение среднеквадратичного значения напряжения и среднеквадратичного значения тока называется полной мощностью . Когда импеданс представляет собой чистое сопротивление, кажущаяся мощность совпадает с истинной мощностью. Но когда реактивное сопротивление существует, кажущаяся мощность больше истинной мощности.

Треугольник мощности показывает, как кажущаяся мощность и истинная мощность соотносятся с реактивной мощностью.

Разность векторов между кажущейся и истинной мощностью называется реактивной мощностью, которая измеряется реактивными вольт-амперами, или ВАр. Реактивная мощность — это энергия, которая накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля в случае катушки индуктивности и электростатического поля в случае конденсатора.

Если P _a представляет собой полную мощность в сложной цепи переменного тока, P _t представляет собой действительную мощность, а P _r представляет собой реактивную мощность, то выполняется следующее уравнение:

P _a ² = P _t ² + P _r ²

Чем полная мощность отличается от активной мощности?

Полная мощность — это общая мощность, доступная для работы компьютера, освещения лампочки и питания производственной системы.

Если вся доступная мощность не используется, активная мощность или реальная мощность — это мощность, которая фактически используется для конкретной нагрузки. Это важно, потому что именно активная мощность используется энергетическими компаниями и именно за нее клиенты платят по своим счетам.

Отношение активной мощности к полной мощности называется коэффициентом мощности. Это число от 0,0 до 1,0.

Сравнение вольт-ампер и ватт

Вольт-ампер (ВА) и ватт (Вт) используются для измерения мощности в электрической цепи. Оба используются в системах постоянного и переменного тока. В цепях постоянного тока значения W и VA обычно равны. В системах переменного тока значения W и VA могут отличаться. Первое указывает на «истинную силу», а второе указывает на «кажущуюся силу».

ВА обозначает энергопотребление электрического устройства, то есть, сколько тока потребляет устройство при использовании. Он измеряется путем умножения вольт (В) и ампер (А). Вольты определяют электродвижущую силу, которая толкает электроны по цепи. Амперы измеряют поток — или ток — электронов в цепи. Сопротивление — это то, что ограничивает или замедляет поток электронов.

Посмотрите, как работают основные компоненты электрической цепи в системах переменного и постоянного тока.

Применения полной мощности и вольт-ампер

Энергоэффективность является ключевой задачей во многих организациях, особенно в центрах обработки данных, которые являются крупными потребителями электроэнергии. При определении атрибутов мощности и требований центра обработки данных важно знать ВА и полную мощность.

ВА помогает упростить расчет энергопотребления, которое затем используется для определения источников питания, автоматических выключателей и других компонентов управления питанием.

Полная мощность полезна, например, при расчете мощности источника бесперебойного питания (ИБП). При расчете ИБП необходимо знать требования к питанию различных устройств, таких как серверы, ноутбуки, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также знание центра обработки данных в целом.

Энергоэффективность является важной частью построения и эксплуатации центра обработки данных. Узнать шесть лучших практик по энергоэффективности .

Последнее обновление: август 2022 г.

Продолжить чтение О полной мощности

• Сколько энергии потребляют центры обработки данных?

• Плюсы и минусы производства электроэнергии на месте для центров обработки данных

• Глобальное состояние устойчивого развития центров обработки данных

• Что нужно знать об управлении питанием периферийных устройств

• Энергоэффективность центров обработки данных: не пора ли сейчас резко отключиться?

разговорный AI

Разговорный ИИ — это тип искусственного интеллекта, который позволяет компьютерам понимать, обрабатывать и генерировать человеческий язык.

Сеть

• граница службы безопасного доступа (SASE)

  Пограничный сервис безопасного доступа, также известный как SASE и произносится как «дерзкий», представляет собой модель облачной архитектуры, объединяющую сеть и . ..

• Протокол конфигурации сети (NETCONF)

  Протокол конфигурации сети (NETCONF) — это протокол сетевого управления инженерной группы Интернета (IETF), который …

• геоблокировка

  Геоблокировка — это блокировка чего-либо в зависимости от его местоположения.

Безопасность

• черный список приложений (занесение приложений в черный список)

  Занесение приложений в черный список — все чаще называемое занесением в черный список — представляет собой практику сетевого или компьютерного администрирования, используемую …

• идентификация на основе утверждений

  Идентификация на основе утверждений — это средство аутентификации конечного пользователя, приложения или устройства в другой системе способом, который абстрагирует …

• Сертифицированный специалист по облачной безопасности (CCSP)

  Certified Cloud Security Professional (CCSP) — это международный консорциум по сертификации безопасности информационных систем, или (ISC)2,. ..

ИТ-директор

• Общепринятые принципы ведения учета (Принципы)

  Общепринятые принципы ведения документации — это основа для управления записями таким образом, чтобы поддерживать …

• система управления обучением (LMS)

  Система управления обучением представляет собой программное приложение или веб-технологию, используемую для планирования, реализации и оценки конкретных …

• Информационный век

  Информационная эпоха — это идея о том, что доступ к информации и контроль над ней являются определяющими характеристиками нынешней эпохи …

HRSoftware

• аутсорсинг процесса подбора персонала (RPO)

  Аутсорсинг процесса найма (RPO) — это когда работодатель передает ответственность за поиск потенциальных кандидатов на работу …

• специалист по кадрам (HR)

  Специалист по персоналу — это специалист по кадрам, который выполняет повседневные обязанности по управлению талантами, сотрудникам .