Реактивное напряжение: Реактивное напряжение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

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

Cтраница 1

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

Треугольники напряжений сложной неразветвленной цепи переменного тока.  [2]

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

Возможные напряжения в твердом теле.  [4]

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

Сварное кольцо и его сварочные и реактивные напряжения.  [6]

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]

Изменение ширины зоны УЗ растягивающих реактивных напряжений а в зависимости от расстояния до штуцера г ( х.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Reactance

http://en.wikipedia.org  Wikipedia, свободная энциклопедия

Реактивное сопротивление — это мнимая часть импеданса (импедансом называется полное (комплексное) сопротивление цепи переменного тока), которая показывает меру противодействия синусоидальному переменному току. Реактивное сопротивление возникает в присутствии индуктивности и ёмкости в цепи, и обозначается символом X; единица СИ — Ом.

 

(В этом разделе знак тильда (~) будет использован для обозначения векторов или комплексных величин, а буквы без дополнительных знаков обозначают модули векторов соответствующих величин, а также скалярные величины. )

Для определения импеданса   требуется как реактивное сопротивление X, так и резистивное (активное) сопротивление R. Несмотря на то, что в некоторых обстоятельствах реактивное сопротивление может доминировать, требуется хотя-бы приблизительное знание активного сопротивления  для определения импеданса. 

Как модуль, так и фаза  импеданса зависят от обоих сопротивлений – и от активного и от реактивного:

Модуль импеданса — это отношение амплитуд напряжения и тока, тогда как фаза - это разница между фазами напряжения и тока. 

• Если X>0 говорят, что реактивное сопротивление является индуктивным
• Если X=0 говорят, что импеданс чисто резистивный (активный)
• Если X<0 говорят, что реактивное сопротивление является ёмкостным

Физическое значение

Определение соотношений между током и напряжением требует знания, как активного, так и реактивного сопротивлений. Реактивное сопротивление само по себе даёт только ограниченную физическую информацию об электрическом устройстве или электрической цепи:

1. Величина реактивного сопротивления показывает меру противодействия цепи только переменному току, и зависит от частоты переменного тока. 
2. Положительное реактивное сопротивление подразумевает, что фаза напряжения опережает фазу тока, в то время как отрицательное реактивное сопротивление подразумевает, что фаза напряжения отстаёт от фазы тока.
3. Нулевое реактивное сопротивление подразумевает, что ток и напряжение совпадают по фазе и наоборот, если реактивное сопротивление не равно нулю, тогда существует разность фаз между напряжением и током.         

Есть случаи, когда  в цепи есть реактивные элементы, но результируюшее реактивное сопротивление цепи равно нулю, для примера: резонанс в RLC-цепи случается, когда реактивные импедансы Z_C и Z_L взаимоуничтожаются. Это значит, что импеданс имеет фазу, равную нулю (специфический пример нулевого реактивного сопротивления для случая 3. выше).

Ёмкостное реактивное сопротивление

Ёмкостное реактивное сопротивление Xc обратнопропорционально частоте сигнала  и ёмкости C.

Ёмкостной элемент называется конденсатором. Конденсатор состоит из двух проводников, отделённых друг от друга изолятором, тоесть диэлектриком.

При низких частотах или в цепи постоянного тока конденсатор разрывает (размыкает) цепь, так как ток не может течь через диэлектрик. Если к изначально разряженному конденсатору прикладывают постоянное напряжение – в начальный момент на обкладках конденсатора индуцируются заряды, электрическое поле котрых противоположно полю внешнего источника напряжения. Поэтому ток в этот начальный момент в цепи максимален. Затем потенциалы источника питания и конденсатора точно уравниваются, и ток в цепи прекращается.

Конденсатор, включённый в цепь переменного тока, будет успевать накапливать только ограниченный заряд перед тем, как разность потенциалов изменит знак на противоположный.

Тоесть ток не будет успевать упасть до нуля, как в случае цепи постоянного тока. Чем выше частота, тем меньший заряд будет аккумулироваться в конденсаторе, и тем меньше конденсатор будет противодействовать внешнему току (сопротивление уменьшается).

Индуктивное реактивное сопротивление

Индуктивное реактивное сопротивление X_L прямопропорционально частоте сигнала и индуктивности L.

Индуктивный элемент представляет собой катушку индуктивности, тоесть длинный проводник, например проволока, намотанный в виде катушки. Изнутри катушка может быть пустая или содержать магнетик. Закон электромагнитной индукции Фарадея устанавливает, что ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Эта ЭДС часто называется противо-ЭДС.

Если индуктивность представляет собой катушку содержащую N витков.

В общем случае ЭДС является следствием изменения магнитного потока в контуре. Но это изменение магнитного потока может иметь разные причины: движение магнита, движение другой катушки с током, изменение собственного тока контура. Последний случай носит название – явление самоиндукции, которое и лежит в основе индуктивного реактивного сопротивления.

В свою очередь противо-ЭДС вызывает в контуре индукционный ток, который направлен противоположно току источника питания. Точная форма правила Ленца: индукционный ток в контуре имеет такое направление, что созданный им магнитный поток, через контур, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Если к изначально неподключенной катушке индуктивности подключают источник постоянного тока – в начальный момент в катушке начинает течь ток от внешнего источника. Он вызывает изменение магнитного потока. Изменение магнитного потока порождает противо-ЭДС. Противо-ЭДС вызывает противоток. Этот противоток в начальный момент равен току источника.

При низких частотах или в цепи постоянного тока катушка индуктивности проводит электрический ток беспрепятственно, и может рассматриваться как короткозамкнутый участок цепи, тоесть проводник с низким сопротивлением. Если к изначально неподключенной катушке индуктивности подключают источник постоянного тока – в начальный момент в катушке возникает противоток, равный току внешнего источника. Поэтому для идуктивного элемента в этот начальный момент результирующий ток равен нулю, а напряжение максимально. Затем токи источника и индуктивного элемента уравниваются и напряжение на индуктивном элементе становится равным нулю.

Ток в катушке индуктивности, включённой в цепь переменного тока, будет успевать возрасти только до определённого значения перед тем, как ток источника питания изменит знак на противоположный. Тоесть напряжение (на выводах катушки индуктивности) не будет успевать упасть до нуля, как в случае цепи постоянного тока. Чем выше частота, тем выше напряжение на выводах катушки индуктивности (сопротивление увеличивается).

Фазные соотношения

Фаза напряжения приложенного к чисто реактивному устройству (устройству с нулевым активным сопротивлением) отстаёт от фазы тока на Pi/2 для ёмкости и опережает фазу тока на Pi/2 для индуктивности. Необходимо отметить, что для определения соотношений между током и напряжением необходимо знать как активное, так и реактивное сопротивление.

Причина различных знаков ёмкостного и индуктивного сопротивлений заключается в определении фазной переменной импеданса.

Для реактивного элемента цепи синусоидальное напряжение на элементе сдвинуто по фазе на 90 градусов (Pi/2 радиан) относительно тока. Элемент поочерёдно то поглащает энергию из сети, то затем возвращает энергию обратно в сеть, поэтому чисто реактивное сопротивление не поглащает энергию.

 

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ

ВВЕДЕНИЕ

Многие выпускники инженерных специальностей ошибочно полагают, что реактивная мощность — бесполезная мощность, поскольку активная мощность считается полезной. чтобы больше узнать о реактивной мощности. Поскольку реактивная мощность всегда является загадкой в ​​​​области электротехники, я настоящим делюсь своими знаниями со всеми. В каждом разделе следующим образом

ОТКРЫТЫЕ ТЕМЫ

• Реактивная мощность и ее функции
• Контроль напряжения и реактивной мощности
• Компенсация реактивной мощности

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ И ЕЕ ФУНКЦИЯ

• Реактивная мощность, как следует из названия, это мощность, рассеиваемая реактивными компонентами, т. е. емкостями и индуктивностями. Реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирования напряжения. Мы знаем, что активная мощность — это энергия, подаваемая для запуска двигателя, обогрева дома или освещения электрической лампочки. Реактивная мощность используется для обеспечения уровней напряжения, необходимых для того, чтобы активная мощность выполняла полезную работу. Если напряжение в системе недостаточно высокое, подача активной мощности невозможна, поэтому реактивная мощность необходима для перемещения активной мощности через систему передачи и распределения к конечному потребителю.

• Трансформаторам, линиям электропередачи и двигателям для своей работы требуется реактивная мощность, поскольку трансформаторы и линии электропередачи вводят индуктивность, а также сопротивление, противодействующее протеканию тока, поэтому, чтобы протолкнуть мощность через индуктивность линии, емкость (реактивная мощность опоры) необходимы для компенсации индуктивности линии передачи.

• Электродвигателям требуется реактивная мощность для создания магнитных полей для их работы, а другим нагрузкам требуется реактивная мощность для преобразования потока электронов в полезную работу.

КОНТРОЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ И РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

• Реактивная мощность (ВАР) требуется для поддержания напряжения для подачи активной мощности (Вт) по линиям электропередачи, когда реактивной мощности недостаточно, напряжение проседает и не можно проталкивать мощность, требуемую нагрузками, по линиям.

• Контроль напряжения и управление реактивной мощностью — это два аспекта одной деятельности, которая поддерживает надежность и облегчает коммерческие операции в сетях передачи, а контроль напряжения в системе электроснабжения важен для надлежащей работы электроэнергетического оборудования, чтобы предотвратить такие повреждения, как перегрева генераторов и двигателей, чтобы уменьшить потери при передаче и сохранить способность системы выдерживать и предотвращать скачки напряжения. В общих чертах, уменьшение реактивной мощности приводит к падению напряжения, а увеличение — к росту напряжения. Коллапс напряжения происходит, когда система пытается обслуживать гораздо большую нагрузку, чем может выдержать напряжение.

• При низком напряжении реактивной мощности, поскольку напряжение падает, ток должен увеличиваться для поддержания подачи питания, в результате чего система потребляет больше реактивной мощности, и напряжение падает еще больше. Если ток увеличивается слишком сильно, линии передачи выходят из строя, перегружая другие линии и потенциально вызывая каскадные сбои. В случае генераторов, если напряжение упадет ниже установленного предела, они автоматически отключатся, чтобы защитить себя.

• Коллапс напряжения происходит, когда увеличение нагрузки или меньшее количество генерирующих или передающих мощностей вызывает падение напряжения, что вызывает дальнейшее снижение реактивной мощности из-за зарядки конденсаторов и линий, при этом происходит дальнейшее снижение напряжения. Если падение напряжения продолжится, это вызовет срабатывание дополнительных элементов, что приведет к дальнейшему снижению напряжения и потере нагрузки. Результатом всего этого прогрессирующего и неконтролируемого снижения напряжения является то, что система не может обеспечить реактивную мощность, необходимую для удовлетворения потребностей в реактивной мощности.

• В энергосистеме переменного тока напряжение регулируется путем управления производством и потреблением реактивной мощности. Есть три причины, по которым необходимо управлять реактивной мощностью и управляющим напряжением.

• Во-первых, как потребитель, так и оборудование энергосистемы рассчитаны на работу в диапазоне напряжений, обычно в пределах ±5 %, т. е. напряжения должны поддерживаться в диапазоне от 95 % до 105 % номинального напряжения при нормальных условиях системы как во время пиковых, так и в условиях непиковой нагрузки. Невыполнение этого требования приводит к следующим категориям

a) Условия низкого напряжения могут привести к неисправности оборудования, например,

 Двигатель заглохнет, перегреется или выйдет из строя

 Выходная реактивная мощность конденсаторов уменьшится в геометрической прогрессии

 Генерирующие агрегаты могут отключиться.

b) Условия высокого напряжения могут привести к

 Повреждению основного оборудования – нарушению изоляции

 Автоматическому отключению основного передающего оборудования.

• Вторая реактивная мощность потребляет ресурсы передачи и генерации. Чтобы максимизировать количество активной мощности, которая может быть передана через перегруженный интерфейс передачи, потоки реактивной мощности должны быть минимизированы, а выработка реактивной мощности может ограничивать возможности генератора по активной мощности.

• Третья подвижная реактивная мощность в системе передачи несет потери реальной мощности. Для возмещения этих потерь должны быть предоставлены как мощность, так и энергия.

• Помимо вышеперечисленных факторов, регулирование напряжения осложняется двумя дополнительными факторами. Во-первых, сама система передачи является нелинейным потребителем реактивной мощности, зависящим от нагрузки системы. При очень легкой нагрузке система генерирует реактивную мощность, которую необходимо поглощать, а при большой нагрузке система потребляет большое количество реактивной мощности, которую необходимо заменить. Во-вторых, требования к реактивной мощности системы также зависят от конфигурации генерации и передачи. Следовательно, реактивные требования системы изменяются во времени по мере изменения уровней нагрузки и моделей генерации. Система объемного питания состоит из множества элементов оборудования, любое из которых может выйти из строя в любой момент. Таким образом, система спроектирована таким образом, чтобы выдерживать потерю любого отдельного оборудования и продолжать работу, не затрагивая клиентов. То есть система спроектирована так, чтобы выдерживать единичные нештатные ситуации. В совокупности эти два фактора приводят к динамической потребности в реактивной мощности. Выход из строя генератора или основной линии электропередачи может иметь комбинированный эффект, заключающийся в снижении реактивной мощности и, в то же время, в изменении конфигурации потоков таким образом, что система будет потреблять дополнительную реактивную мощность.

КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

• Напряжения контролируются за счет обеспечения достаточного запаса по управлению реактивной мощностью для модуляции и обеспечения питания посредством компенсации шунтирующих конденсаторов и реакторов, динамической компенсации и надлежащего графика генерации напряжения.

• Напряжения контролируются путем прогнозирования и корректировки потребности в реактивной мощности от нагрузок, напряжение и реактивная мощность должны надлежащим образом управляться и контролироваться для обеспечения надлежащего качества обслуживания и поддержания надлежащей стабильности энергосистемы.

• Синхронные конденсаторы, SVC, STATCOM и различные типы другого оборудования DER (распределенного энергоресурса) используются для поддержания напряжения во всей системе передачи. Подача реактивной мощности в систему повышает напряжение, а поглощение реактивной мощности снижает напряжение.

• Требования к поддержке напряжения зависят от расположения и величины выходных мощностей генераторов, потребительских нагрузок и конфигурации системы передачи РЭР.

• Эти требования могут существенно различаться от места к месту и могут быстро меняться по мере изменения места и величины генерации и нагрузки. При очень низких уровнях нагрузки системы линии передачи действуют как конденсаторы и повышают напряжение. Однако при высоких уровнях нагрузки линии электропередач поглощают реактивную мощность и тем самым снижают напряжение. Большая часть оборудования системы передачи (например, конденсаторы, катушки индуктивности и трансформаторы с переключением ответвлений) является статической, но ее можно переключать в соответствии с изменениями в требованиях к поддержке напряжения.

• Работа системы имеет три цели при управлении реактивной мощностью и напряжением. Во-первых, он должен поддерживать адекватное напряжение во всей системе передачи и распределения как для текущих, так и для непредвиденных условий. Во-вторых, он стремится свести к минимуму перегрузку потоков реальной мощности. В-третьих, он направлен на минимизацию потерь реальной мощности. Однако механизмы, которые системные операторы используют для приобретения и развертывания ресурсов реактивной мощности, меняются. Эти механизмы должны быть справедливыми для всех сторон, а также эффективными.

На этом я завершаю свою статью на эту неделю и надеюсь, что она дает представление о реактивной мощности и ее важности.

Прошу читателей поделиться своим мнением на странице комментариев.

Реактивная мощность: как она помогает управлять напряжением?

Объяснители 3 минуты чтения , 15 сентября 2022 г.

За последние несколько лет компания National Grid ESO запустила несколько устройств Pathfinder для предоставления услуг реактивной мощности в сети передачи электроэнергии в Великобритании, поскольку они управляют все более сложной системой на пути к нулевому потреблению.

Реактивная мощность — тема, над которой многие ломают голову. Итак, в этой статье мы рассмотрим:

• Что такое реактивная мощность.
• Зависимость между реактивной мощностью и напряжением.
• Почему реактивная мощность важна для управления системой.

Что такое реактивная мощность?

Когда мы говорим о мощности, мы обычно имеем в виду активную мощность . Он измеряется в МВт, обеспечивает работу наших электрических приборов и удовлетворяет потребности в электроэнергии. С другой стороны, реактивная мощность (измеряется в МВАр) представляет собой непотребляемую мощность от генераторов, которая не способствует удовлетворению потребности в системе передачи.

Одной из популярных аналогий для визуализации активной и реактивной мощности является пинта пива: янтарная жидкость представляет собой активную мощность, за потребление которой мы заплатили, а пенистая верхушка представляет собой реактивную мощность (побочный продукт подаваемого пива). ).

Рисунок 1: Популярная аналогия того, что делают активная мощность и реактивная мощность.

Реактивная мощность вырабатывается нагрузками, которые имеют индуктивность или емкость — например, двигатели, трансформаторы и инверторы. Он существует только в цепях переменного тока (переменного тока) и является результатом рассинхронизации тока и напряжения. Это показано на рисунках 2 и 3 (ниже).

Рисунок 2: Когда ток и напряжение синхронизированы, вырабатывается только активная мощность. Рисунок 3: Здесь ток опережает напряжение: они не синхронизированы. В этом случае сдвиг происходит из-за емкости в цепи. Общая мощность состоит как из активной, так и из реактивной мощности.

• Мощность является произведением напряжения и тока: P = V x I.
• Если два числа имеют одинаковый знак, их произведение положительно. Если они имеют противоположные знаки, то их произведение отрицательно.
• Когда ток и напряжение синхронизированы, они всегда имеют один и тот же знак, как на рис. 2. В этом случае их произведение, мощность, всегда положительно. Поэтому он состоит только из активной мощности (желтая линия).
• Когда ток и напряжение не синхронизированы, как на рисунке 3, они иногда имеют разные знаки. Результирующая сила иногда бывает положительной, а иногда и отрицательной. Именно эта отрицательная мощность порождает реактивную мощность и показана розовыми линиями на рис. 3.

Такие термины, как полная мощность и коэффициент мощности часто упоминаются в том же предложении, что и реактивная мощность. Полная мощность – это полная мощность, т.е. сумма активной и реактивной частей. Коэффициент мощности – это отношение активной мощности к полной мощности. Как правило, существуют проблемы со схемами с низким коэффициентом мощности, поскольку они неэффективны: одна и та же энергия уходит на создание напряжения и управление электрическим током, но в результате может быть выполнено меньше полезной работы.

Напряжение и реактивная мощность

Напряжение — это то, что заставляет электрический ток двигаться по проводам или другим электрическим проводникам. Это похоже на давление воды, которое заставляет воду течь по трубам. Как и частота, напряжение в системе постоянно меняется. В отличие от частоты, напряжение варьируется локально: частота более или менее одинакова от одного конца страны до другого, в то время как напряжение может резко меняться в разных местах одной и той же национальной сети.

Как и управление частотой сети, компания National Grid ESO уполномочена управлять напряжением в системе в установленных законом пределах для обеспечения безопасной работы электросети. Поскольку реактивная мощность привязана к напряжению, как обсуждалось выше, это один из инструментов, который National Grid ESO использует для управления напряжением.

Почему необходимо управлять напряжением?

В сети передачи линии электропередач вызывают потери при передаче, поскольку они имеют сопротивление. В периоды низкого спроса (например, ночью) мощность и ток в сети уменьшаются. Когда ток низкий, падение напряжения, возникающее из-за этих потерь при передаче, меньше, чем обычно, поэтому при передаче теряется меньше напряжения.