Трёхфазный ток, преимущества трёхфазного тока при использовании

Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.

Трехфазный переменный ток

Большинство людей, за исключением специалистов — электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, — часто путаются.

Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей – протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока – полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки – уровня моря – будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.

Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение – перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.

Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла – по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.

Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление – аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.

Откуда вообще появилось понятие переменный ток? к содержанию

Да с тех самых пор, когда человечество, узнав, что перемещение магнита вблизи проводника вызывает электрический ток в проводнике. Именно движение магнита вызывает ток, если магнит положить рядом с проводом и не двигать – никакого тока в проводнике это не вызовет. Далее, мы хотим получить (генерировать) в проводнике ток, чтобы использовать его в дальнейшем для каких-либо целей. Для этого изготовим катушку из медного провода и начнём возле неё двигать магнит. Магнит можно передвигать возле катушки как угодно – двигать по прямой туда-сюда, но, чтобы не двигать магнит руками, создать такой механизм технически сложнее, чем просто начать его вращать около катушки, аналогично вращению бутылки с водой из предыдущего примера. Вот именно таким образом — по техническим причинам — мы и получили синусоидальный переменный ток, используемый ныне повсеместно. Синусоида – это развёрнутое во времени описание вращения.

В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока – сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор – разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.

Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая – электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок – двигатели переменного тока.

Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении – если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?

Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе – максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство – сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.

Примерно так рассуждая, американский изобретатель Никола Тесла и изобрёл сначала переменный ток, а затем и трёхфазную систему генерации тока с шестью проводами. Он расположил три катушки вокруг магнита на равном расстоянии под углами 120 градусов, если за центр углов принять ось вращения магнита.

(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).

Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх — и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали – нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.

По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные трансформаторы получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.

Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе — А, В и С, у потребителя — L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается – 0. 

Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется – фазным и составляет в сетях потребителей – 220 вольт.

Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение – это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 – (-180)=+380 В.

Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» — между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой – чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение. Линии электропередач (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП – 500 – это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.

Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.

Выводы: преимущества трёхфазной системы к содержанию

В заключение статьи подведём итоги, – какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?

1. Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
2. Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
3. Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей – это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
4. Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
5. Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.

Модуль измерения параметров трехфазной электрической сети МЭ210-701

МЭ210-701 – многофункциональный измерительный преобразователь (МИП) для измерения параметров трехфазной электрической сети, позволяющий собирать профили мощности с выбранным периодом. Накопленные значения хранятся в памяти прибора, благодаря чему МЭ210-701 можно использовать в качестве прибора технического учета. Наличие встроенных дискретных входов и выходов позволяет использовать прибор для мониторинга ячейки КРУ на отходящих линиях.

Используются для расширения сигналов контроллера ОВЕН ПЛК210.

Особенности

• Измерение токов, напряжений, межфазных углов электрической сети по трем фазам.
• Измерение активной, реактивной, полной, прямой и обратной энергии.
• Расчет профилей мощности с заданным интервалом (3, 30 минут, 1 – 4 – 8 – 12 – 24 часа).
• Встроенные дискретные входы для съема параметров ТС.
• Встроенные дискретные выходы для команд ТУ.
• Встроенный архив для оперативных параметров и накопленных значений.
• Работа по интерфейсам Ethernet и RS-485.

Варианты применения

• Реализация системы технического учета
  Встроенный алгоритм расчета профилей мощности позволяет использовать МЭ210-701 в качестве прибора технического учета электроэнергии. Профили мощности (получасовки) сохраняются во встроенный архив МЭ210-701 и могут быть вычитаны как штатным конфигуратором, так и любым ПО по протоколу Modbus.
• Система энергомониторинга оборудования
  Использование МЭ210-701 в системах энергомониторинга оборудования позволяет контролировать загруженность оборудования, собирать статистику по режимам работы, встроенные дискретные входы позволяют организовать непрерывный контроль наработки оборудования, на основе чего можно принимать решения об оптимизации режимов работы и техническом обслуживании оборудования.
• Расчет потребления электроэнергии на единицу произведенной продукции
  Настраиваемый интервал расчета профилей мощности позволяет организовать учет электроэнергии по сменам, благодаря чему МЭ210-701 можно использовать в системах расчета энергоэффективности производства.
• Мониторинг ячейки КРУ
  Помимо мониторинга параметров электрической сети, МИП МЭ210-701 позволяет собирать до 8 дискретных сигналов для контроля положения выключателя, выкатной тележки, заземляющего ножа, сигналов блокировки. Два встроенных реле позволяют организовать управление коммутационным оборудованием.

Блок мощности «БМ-03Д» в Москве для измерения мощности трехфазной электрической сети от Диспетчер

Закажите блок мощности «БМ-03Д» в [[in_city]] от Диспетчер. Блок мощности оборудования для использования на производстве . Увеличьте производительность предприятия и эффективность работы станков.

Технические характеристики

Устройство блока

Блок конструктивно состоит из печатной платы, установленной в пластмассовый корпус.  Красный светодиод на передней панели блока индицирует работу устройства в цикле с частотой 1 Гц.

Блок БМ-03Д измеряет в реальном времени потребляемую оборудованием активную и полную мощность, величину напряжения и тока трехфазной электрической сети. 

Узел измерения трехфазной мощности выполнен на базе микросхемы ADE7754. Эта микросхема осуществляет измерение мгновенных значений напряжения и тока, их перемножение и суммирование результатов перемножения за определенное время. Измерительные цепи блока БМ-03Д гальванически развязаны от цепей питания и линий интерфейса RS-485.

Для проведения измерений, на соответствующие разъемы блока необходимо подать сигналы напряжения и тока. 

Блок позволяет подключать датчики тока с различными ин-терфейсами:

• с выходным номинальным действующим напряжением 1 В;

• с выходным номинальным действующим значением тока 20мА.

Мощность трехфазной сети: расчет полной мощности формулой

В подавляющем большинстве случаев в домах и квартирах используется трехфазная сеть. Однако часто применяются приборы, которым необходимо однофазное питание. Чтобы лучше разбираться в особенностях использования трехфазной сети, нужно понимать, как она работает. В статье подробно рассмотрено, как правильно определить ее мощность и каким образом это можно использовать.

Что такое трехфазная сеть в электричестве

Многофазная электрическая сеть переменного тока была создана благодаря американскому ученому Н. Тесле. В России ученый М. Доливо-Добровольский разработал и содействовал повсеместному внедрению трехфазной электросети.

Соединение источника и потребителей

Подаются три фазы переменного тока, которые равны по амплитуде и сдвинуты друг относительно друга на 120°. Фазы могут быть соединены между собой несколькими способами. Самыми распространенными из них являются «звезда» и «треугольник».

В первом случае у них имеется один общий провод. При таком варианте использования появляется возможность подавать линейное или фазовое напряжение. В квартире первое равно 380 В, второе — 220 В. Общий провод обычно соединен с землей, хотя существуют схемы подключения, в которых это не так.

К сведению! При подключении «треугольником» каждый выход фазы соединен с одним выходом другой фазы.

Трехфазная линия передачи

Свойства трехфазной сети

Использование трехфазного электропитания завоевало широкую популярность по следующим причинам:

• таким способом минимизируются потери при передаче электроэнергии на большие расстояния;
• трехфазные схемы требуют для реализации меньшего количества деталей и материалов по сравнению с однофазными;
• есть возможность обеспечить в сети питание 380 В или 220 В.

Обратите внимание! Трехфазное напряжение часто используется для питания асинхронных двигателей, некоторых теплонагревательных приборов, для работы мощных устройств.

Четыре провода питания

Какая сила тока трехфазной сети

На практике часто мощность электроприбора является известной величиной. Поскольку в большинстве случаев для питания используется напряжение 220 В, то имеются все необходимые данные для расчета силы тока. Эта величина важна, чтобы сравнить ее с предельно допустимой для используемых проводов, розеток и удлинителей.

Важно! Слишком сильный ток может вызвать перегорание предохранителей или порчу используемого удлинителя.

Трехфазная система с нейтралью

Для определения силы тока можно воспользоваться формулой мощности: P = кв. корень(3) * U(l) * I(l) * cos(«фи«).

Здесь можно использовать известные данные:

• P — мощность электроприбора, известная из его инструкции по эксплуатации;
• U(l). В большинстве случаев речь идет о напряжении 220 В (для устройств с трехфазным питанием эта величина будет равна 380 В).

Значение и формула для cos («фи») обычно точно неизвестны. Их берут из технического паспорта прибора или обращаются за этой информацией к справочникам. Как правило, для определенных типов приборов такая величина известна. Например, она близка к 1 у нагревательных приборов, а у электродвигателей равна 0,7-0,9.

Таким образом на основе приведенной формулы можно посчитать силу тока на основании известных данных.

Прибор для измерения мощности — ваттметр

Какая стандартная потребляемая ее мощность

Чтобы рассчитать электрическую мощность, потребляемую квартирой или частным домом, нужно учесть потребление энергии всеми используемыми электроприборами. Это удобно делать в два этапа:

1. Рассмотреть все те приборы, которым необходимо питание, использующее три фазы.
2. Просуммировать потребляемую мощность однофазных устройств.

Искомые значения можно взять либо из техпаспорта электроприбора, либо из технического справочника. При необходимости эту величину можно рассчитывать на основе сделанных измерений. В реальной жизни устройства практически никогда не включаются одновременно.

Обратите внимание! Знание предельной величины потребляемой энергии позволит правильно организовать электроснабжение дома или квартиры.

На основе полученных данных можно, используя формулы мощности, вычислить, какова предельно допустимая сила тока в трехфазной сети, которую должна выдерживать электропроводка. Это позволит правильно подобрать предохранители и используемые во внутренней электросети провода.

Принцип действия трехфазного генератора

Как правильно рассчитать мощность трехфазной сети

Если трехфазная сеть использует соединение «треугольник», то потребители могут получать однофазное напряжение фазное или линейное. При этом оно будет иметь разную величину: первое будет меньше второго примерно в 1,71 раза (точное значение равно квадратному корню из 3). Силу тока в первом и втором случаях легко рассчитать — будет одинаковой.

К сведению! Если используется вариант соединения «треугольником», то линейное и фазовое напряжения будут равны. Однако фазовый ток будет меньше линейного в 1,71 раза.

Характеристики трехфазных цепей

Далее рассказано, как рассчитать мощность трехфазной сети. Для этого необходимо просуммировать мощности всех трех фаз. В качестве примера соединение «треугольником». В этом случае для каждой фазы эта характеристика определяется по следующей формуле: P1 = U(f) * I(f) * cos(«фи«).

В формуле расчета мощности трехфазной сети использованы такие обозначения:

• P1 — мощность каждой из трех фаз;
• U (f) — фазовое напряжение;
• I (f) — фазовая сила тока;
• «фи» — угол, определяемый соотношением активной и реактивной мощности.

Мощность, выделяющаяся на нагрузке, включает в себя активную и реактивную компоненты. Между ними существует сдвиг фаз «фи». Его смысл состоит в том, что при помощи указанного коэффициента определяется доля реактивной мощности в ее суммарной величине.

Чтобы определить мощность трехфазной сети, нужно просуммировать мощность всех трех фаз. Формула выглядит следующим образом: P = 3 * (U (f) * I(f) * cos(«фи»)). P означает искомую величину. Эту величину при расчете можно определить с помощью линейных величин силы тока и напряжения. Поскольку U(f) = U(l) / кв. корень(3), а I(f) = I(l), то мощность можно будет вычислять таким образом.

P = 3 * (U(f) * I(f) * cos(«фи»)) = 3 * (U(l) * I(l) * cos(«фи») / кв. корень(3)) = кв. корень(3) * U(l) * I(l) * cos(«фи«).

При подключении с помощью схемы «треугольник» вычисления выполняются аналогичным образом. При расчете активной мощности в трехфазной сети нужно учитывать, что фазовое и линейное напряжения будут равны, но фазовая сила тока будет в кв. корень (3) меньше линейной.

Обратите внимание! После выполнения преобразований формула мощности трехфазного тока будет такой же, как и для соединения «звездой».

Счетчик электроэнергии

Использование трехфазных сетей имеет свои важные преимущества и является широко распространенным. Чтобы грамотно их эксплуатировать, необходимо знать характеристики и формулы для расчета напряжения.

Калькулятор трехфазной мощности переменного тока (сбалансированная нагрузка) • Электрические, радиочастотные и электронные калькуляторы • Программирование для преобразования в онлайн-энхедер

Однофазная и трехфазная мощность

Однофазная мощность подобна небольшой сельской дороге, обеспечивающей ограниченную мощность. Трехфазное питание похоже на шоссе и обычно используется для коммерческих и промышленных зданий.

Однофазный распределительный трансформатор на мачте, установленный в жилом районе Канады

Термин «фаза» относится к распределению электроэнергии.Для людей, не разбирающихся в электричестве, однофазное и трехфазное питание можно сравнить с этими картинками. Однофазная сеть похожа на небольшую дорогу, обеспечивающую ограниченную мощность, и в основном используется для жилых домов. Это просто и экономично. Однако его нельзя использовать для запуска трехфазных высокоэффективных двигателей. Это компромисс. С другой стороны, трехфазное питание похоже на шоссе и обычно предоставляется для коммерческих и промышленных зданий и очень редко для жилых домов. Все мощные нагрузки, такие как водонагреватели, большие двигатели и кондиционеры, питаются от трехфазной сети.

В однофазном питании используются два или три провода. Всегда есть один силовой провод, называемый фазным или проводом под напряжением, и один нейтральный провод. Между этими двумя проводами течет ток. Если в однофазной системе имеется заземляющий провод, то используются три провода. Однофазное питание хорошо, когда активны типовые нагрузки, то есть традиционное (лампы накаливания) освещение и отопление. Этот тип распределения мощности не подходит для мощных электродвигателей.

Блок трехфазных понижающих трансформаторов для электроснабжения небольшого промышленного объекта.

В трехфазной системе используются три провода питания (также называемые проводами или линиями под напряжением). По каждому проводу течет синусоидальный ток со сдвигом фаз на 120° относительно двух других проводов. Трехфазная система может использовать три или четыре провода. С четвертым, нулевым проводом, трехфазная система может обеспечить три отдельных однофазных питания, например, в жилых районах. Нагрузки (дома) подключены таким образом, что каждая фаза потребляет примерно одинаковую мощность. Нейтральный провод часто имеет уменьшенный размер, потому что фазные токи компенсируют друг друга, и если нагрузки хорошо сбалансированы, ток, протекающий по нейтральному проводу, почти равен нулю.Трехфазная система питания обеспечивает постоянную подачу электроэнергии с постоянной скоростью. Это позволяет нам подключать больше нагрузки.

Определения и формулы

Генерация трехфазных напряжений

Простой трехфазный генератор имеет три отдельные одинаковые катушки (или обмотки), которые расположены таким образом, что между тремя напряжениями (фазами) существует разность фаз 120°. наводится в каждой из обмоток. Три фазы независимы друг от друга. Мгновенные значения напряжения в каждой фазе задаются формулой

, где U _p — пиковое напряжение или амплитуда в вольтах, ω — угловая частота в радианах в секунду, а это время в секундах.Индуцированное напряжение в обмотке 2 отстает от напряжения в обмотке 1 на 120°, а индуцированное напряжение в обмотке 3 отстает от напряжения в обмотке 1 на 240°. Векторная диаграмма напряжений генератора и их формы показаны на рисунке ниже:

Если коэффициент мощности равен 1, то каждое фазное напряжение, ток и мощность в трехфазной системе смещены относительно двух других на 120°. ; последовательность фаз на этом изображении U₁, U₂, U₃, потому что U₁ опережает U₂, U₂ опережает U₃, а U₃ опережает U₁.

Преимущества трехфазных систем

• Трехфазные двигатели имеют простую конструкцию, высокий пусковой момент, более высокий коэффициент мощности и высокий КПД, более компактны и имеют меньшие потери по сравнению с однофазными двигателями.
• Передача и распределение трехфазной энергии дешевле по сравнению с однофазной. Это позволяет использовать более тонкие провода, значительно снижая как материальные, так и трудозатраты.
• В отличие от пульсирующей однофазной мощности, создаваемой однофазной системой, трехфазная мгновенная мощность постоянна, что обеспечивает плавную и безвибрационную работу двигателей и другого оборудования.
• Размеры трехфазных электрических трансформаторов меньше по сравнению с однофазными трансформаторами.
• Трехфазная система может использоваться для питания однофазной нагрузки.
• Выпрямление постоянного тока трехфазного напряжения намного более плавное, чем выпрямление однофазного напряжения.

Последовательность фаз

Это последовательность, в которой напряжения в трех фазах достигают положительного максимума. Последовательность фаз также называется порядком фаз. На рисунке выше последовательность фаз 1-2-3, потому что фаза 1 достигает положительного максимума раньше, чем фаза 2, а фаза 3 достигает положительного максимума позже, чем фаза 2. Обратите внимание, что нас не волнует направление вращения генератора, потому что мы можем обойти генератор с ротором, вращающимся по часовой стрелке, посмотреть на противоположную сторону ротора и обнаружить, что он вращается против часовой стрелки. Что нас интересует, так это порядок или последовательность напряжений , которые производятся генератором.

Чтобы определить последовательность фаз на векторной диаграмме, вы должны знать, что все вектора вращаются против часовой стрелки .Например, на этих трех рисунках последовательность фаз снова U₁, U₂, U₃:

Фазное напряжение и фазный ток

Фазное (также между фазой и нейтралью) напряжение — это напряжение между каждой из трех фаз и нейтральная линия. Ток, который течет через каждую фазу к нейтральной линии, называется фазным током.

Линейное напряжение и линейный ток

Линейное (также междуфазное или междуфазное) напряжение представляет собой напряжение между любой парой фаз или линий. Ток, протекающий по каждой линии, называется линейным током.

Уравновешенные и неуравновешенные системы и нагрузки

В уравновешенной (или симметричной) трехфазной энергосистеме каждая из фаз потребляет одинаковый ток и ток нейтрали, и, следовательно, мощность нейтрали равна нулю. Амплитуда и частота напряжений и токов одинаковы. Каждое напряжение отстает от предыдущего на 2π/3, или 1/3 периода, или 120°. Сумма трех напряжений равна нулю:

То же самое можно сказать и о токах в сбалансированной системе:

Если три нагрузки, подключенные к трем линиям, имеют одинаковое значение и коэффициент мощности, их еще называют уравновешенными.

Линейные и нелинейные нагрузки

При линейных нагрузках в цепях переменного тока напряжения и токи синусоидальны, и в любой момент времени ток прямо пропорционален напряжению. Примерами линейных нагрузок являются нагреватели, лампы накаливания, конденсаторы и катушки индуктивности. Закон Ома применим ко всем линейным нагрузкам. При линейных нагрузках коэффициент мощности равен cos φ . Более подробную информацию о нелинейных нагрузках вы найдете в нашем калькуляторе ВА в Вт.

При нелинейных нагрузках ток не пропорционален напряжению и содержит гармоники частоты сети 50 или 60 Гц.Примерами нелинейных нагрузок являются компьютерные блоки питания, лазерные принтеры, светодиодные и компактные люминесцентные лампы, контроллеры двигателей и многие другие. Искажение формы волны тока приводит к искажению напряжения. Закон Ома неприменим к нелинейным нагрузкам. При нелинейных нагрузках коэффициент мощности не равен cos φ .

Соединения звездой (или звездой) и треугольником

Три обмотки трехфазного генератора можно подключить к нагрузке с помощью шести проводников, по два на каждую обмотку.Для уменьшения количества проводников обмотки подключают к нагрузке с помощью трех или четырех проводов. Эти два метода называются соединениями треугольник (Δ) и звезда (звезда или Y).

При соединении треугольником начальная клемма каждой обмотки соединяется с конечной клеммой следующей обмотки, что позволяет передавать мощность всего по трем проводам.

Соединение звездой или звездой (слева) и треугольником (справа)

В сбалансированной схеме треугольника напряжения равны по величине, отличаются по фазе на 120°, а их сумма равна нулю:

В сбалансированной четырехпроводной звездообразной системе с тремя одинаковыми нагрузками, подключенными к каждой фазе, мгновенный ток, протекающий через нейтральный провод, представляет собой сумму трех фазных токов i ₁, i ₂ и i ₃, который имеет равные амплитуды I _p и разность фаз 120°:

Напряжение и мощность в симметричной трехфазной нагрузке, соединенной звездой

I ₁, I ₂ и I ₃ — фазные токи, равные линейным токам

Полная мощность в трехфазной системе — это сумма мощностей, потребляемых нагрузками в трех фазах. Поскольку для сбалансированной нагрузки мощность, потребляемая в каждой фазной нагрузке, одинакова, общая активная мощность во всех трех фазах составляет

, где φ — угол разности фаз между током и напряжением. Как и в трехфазной системе, соединенной звездой, действующие напряжения фазы U _ph и линии U _L связаны как

Полная активная мощность определяется по следующему уравнению:

Полная реактивная мощность

Комплексная мощность

А полная кажущаяся мощность

Напряжение и мощность

Трехфазная нагрузка, соединенная треугольником

Соединение треугольником; I ₁₃ , I ₂₃ , и I и I ₃₃ являются фазовыми токами и I ₁ , I ₂ и I ₃ являются линиями линии; I _L = √3∙ I _ph

При соединении треугольником здесь нет нейтрали и конец одной обмотки генератора соединен с началом другой обмотки. Фазное напряжение – это напряжение на одной обмотке. Линейное напряжение — это напряжение между двумя фазами или также на обмотке. Итак, получается, что среднеквадратичное напряжение на обмотке и между двумя фазами одинаковое, и мы можем записать, что для соединения треугольником

При соединении треугольником фазные токи представляют собой токи, протекающие через фазные нагрузки. Мы рассматриваем сбалансированную систему, поэтому фазные среднеквадратичные токи I _p1 , I _p2 и I _p3 равны по величине ( I _{p3 ) равны по величине ( I p ) друг от друга на 120°:}

Как мы упоминали выше, полная мощность в трехфазной системе представляет собой сумму мощностей, потребляемых нагрузками в трех фазах:

, где φ — разность фаз угол между током и напряжением.Как и в трехфазной системе треугольником, среднеквадратичное значение напряжения фазы U _ph и линии U _L одинаково,

, а среднеквадратичное значение тока линии и среднеквадратичное значение тока фазы связаны как

Активная мощность определяется следующим уравнением:

Общая реактивная мощность составляет

Комплексная мощность составляет

, а общая очевидная мощность составляет

. Обратите внимание, что уравнения выше ибо мощность в соединении звезда и треугольник одинакова.Они используются в этом калькуляторе.

Одинаковая форма этих формул для соединений по схеме «звезда» и «треугольник» иногда вызывает недоразумения, так как можно прийти к неправильному выводу, что можно подключить двигатель по схеме «треугольник» или «звезда», а потребляемая мощность не изменится. Это неправильно, конечно. А если мы поменяем в нашем калькуляторе звезду на треугольник при той же нагрузке, то увидим, что мощность и потребляемый ток, конечно же, изменятся.

Рассмотрим пример.Трехфазный электродвигатель был включен в треугольник и работал на полной номинальной мощности при напряжении сети U _L при токе сети I _L . Его полная полная мощность в ВА составила

Затем двигатель был пересоединен в звезду. Линейное напряжение, подаваемое на каждую обмотку, было снижено до 1/1,73 линейного напряжения, хотя напряжение сети осталось прежним. Ток на обмотку был уменьшен до 1/1,73 от нормального тока для соединения треугольником.Полная мощность также была уменьшена:

То есть полная мощность при соединении в звезду составляет всего одну треть мощности при соединении в треугольник при том же импедансе нагрузки. Очевидно, что общий выходной крутящий момент двигателя, подключенного по схеме «звезда», составляет лишь одну треть от общего крутящего момента, который тот же двигатель может создать при работе по схеме «треугольник».

Другими словами, несмотря на то, что новая мощность для соединения звездой должна быть рассчитана по той же формуле, следует подставить другие значения, а именно, напряжение и ток, уменьшенные на 1.73 (квадратный корень из 3).

Расчет сбалансированной нагрузки по известному напряжению, току и коэффициенту мощности

Следующие формулы используются для расчета сбалансированной (одинаковой по каждой фазе) нагрузки по известному напряжению, току и коэффициенту мощности (с опережением или отставанием).

нагрузочный импеданс,

Z

в полярной форме:

в картезианском виде:

8

Вычисление тока и мощности от известного напряжения и нагрузки

Ток фазы

из закона Ом:

преобразование из прямоугольной формы в полярную и наоборот

R всегда положительный, а X положительный для индуктивной нагрузки (отстающий ток) и отрицательный для емкостной нагрузки (опережающий ток).

Устойчивость к грузоперевозом

R _pH и нагрузки x _pH

1 pH

Параллельный RLC Нагрузка

Параллельное соединение RLC

Для расчета используйте наш калькулятор импеданса параллельной цепи RLC.

Нагрузка RLC серии

Соединение серии RLC

Для расчета используйте наш калькулятор полного сопротивления цепи серии RLC.

Дополнительную информацию о сопротивлении нагрузки RLC можно найти в наших калькуляторах импеданса:

Примеры расчетов

Пример 1. Расчет мощности и тока по заданному напряжению и нагрузке

Индуктивная нагрузка с тремя равными импедансами Z _{ph Z ph = 5+j3 Ом подключен звездой к трехфазному источнику питания 400 В 50 Гц (сетевое напряжение). Рассчитать фазовое напряжение u pH , фазовый угол Φ pH , фазовый ток I pH , ток линии I L , Active P , реактивный Q , очевиден | S |, и комплекс S мощность.}

Пример 2. Расчет мощности и тока по заданному напряжению и нагрузке

Нагрузка с тремя равными импедансами Z _ph = 15 ∠60° Ом подключена звездой к трехфазному источнику питания с фазой к -нулевое напряжение 110 В 50 Гц. Определить тип нагрузки, линейное напряжение U _L , фазовый угол Φ _pH , фазовый ток I _pH , ток линии I _L , Active p , реактивный q , очевидно | S |, и комплекс S мощность. Как изменятся ток и потребляемая активная мощность, если ту же нагрузку подключить треугольником?

Пример 3. Расчет мощности и тока по заданному напряжению и нагрузке

Линейное напряжение 230 В, 50 Гц подается на три одинаковые катушки, соединенные звездой, с эквивалентной цепью, состоящей из сопротивления R _ф = 20 Ом и индуктивность л _ф = 440 мГн соединены последовательно. Рассчитать фазовое напряжение u _pH , фазовый угол Φ _pH , фазовый ток I _pH , ток линии I _L , Active P , реактивный Q , очевиден | S |, и комплекс S мощность.Найдите линейный ток и потребляемую мощность для той же нагрузки, соединенной треугольником. Совет: используйте наш калькулятор импеданса цепи серии RL, чтобы определить импеданс каждой катушки, а затем введите его в этот калькулятор.

Пример 4. Расчет мощности и нагрузки по заданным напряжению и току

Симметричный трехфазный генератор 230 В фаза-нейтраль питает нагрузку, соединенную звездой, с отстающим коэффициентом мощности 0,75. Сила тока в каждой линии составляет 28,5 А. Рассчитайте импеданс нагрузки, активное сопротивление и реактивное сопротивление по фазам.Рассчитайте также полную, активную и реактивную мощность. Опишите, что произойдет, если мы изменим соединение со звезды на треугольник для той же нагрузки. Подсказка: используйте режим расчета мощности и нагрузки из заданного напряжения и тока, чтобы рассчитать импеданс нагрузки, затем используйте режим мощности и тока из напряжения и нагрузки, чтобы ответить на последний вопрос.

Пример 5. Расчет мощности и тока по заданному напряжению и нагрузке

Нагрузка из трех одинаковых катушек с сопротивлением R _ph = 10 Ом и индуктивностью L _ph = 310 мГн соединена треугольником. к трехфазной сети с фазным напряжением 120 В 60 Гц.Рассчитать линию напряжения U _L , фазовый угол φ _pH , фазовый ток I _pH , ток линии I _L , Active P , реактивный Q , очевиден | S |, и комплекс S мощность. Как изменятся ток и мощность, если ту же нагрузку подключить треугольником? Совет: используйте наш калькулятор импеданса цепи серии RL, чтобы определить импеданс каждой катушки, а затем введите его в этот калькулятор.

Пример 6. Расчет мощности и тока по заданному напряжению и нагрузке

Нагрузка с тремя равными импедансами Z _ph = 7 – j5 Ом подключена треугольником к трехфазной сети 208 В 60 Гц (сетевое напряжение). источник питания. Определить тип нагрузки (резистивно-емкостная или резистивно-индуктивная), фазное напряжение U _ph , фазовый угол φ _ph , фазный ток I _ph , линейный ток I , активный P , реактивный Q , кажущийся | S |, и комплекс S мощность.

Пример 7. Расчет мощности и нагрузки по заданным напряжению и току

Сбалансированная нагрузка подключена звездой к симметричному трехфазному генератору 208 В (сетевое напряжение) 60 Гц. Ток в каждой фазе I _ph = 20 А и отстает от фазного напряжения на 15°. Найдите фазное напряжение, полное сопротивление нагрузки в полярной и комплексной форме по фазам, активную и реактивную мощность.

Дене артикель эр скревет Анатолия Золоткова

PDH Курсы онлайн. PDH для профессиональных инженеров.ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологичность или энергосбережение

курсы.»

Рассел Бейли, ЧП

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня дополнительно нескольким новым вещам

для раскрытия мне новых источников

информации.»

Стивен Дедук, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился и они были

очень быстро отвечают на вопросы.

Это было на высшем уровне. Буду использовать

снова. Спасибо.»

Блэр Хейворд, ЧП

Альберта, Канада

«Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я обязательно воспользуюсь вашими услугами снова.

Я передам вашу компанию

имя другим на работе.»

Рой Пфлейдерер, ЧП

Нью-Йорк

«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, тем более, что я думал, что уже знаком

с реквизитами Канзас

Авария в Сити Хаятт.»

Майкл Морган, П.Е.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится возможность просмотреть текст перед покупкой. Я нашел класс

информативный и полезный

на моей работе.»

Уильям Сенкевич, Ч. Е.

Флорида

«У вас отличный выбор курсов и очень информативные статьи. Вам

— лучшее, что я нашел.»

Рассел Смит, ЧП

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, предоставляя время для просмотра

материал.»

Хесус Сьерра, ЧП

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле,

человек узнает больше

от сбоев.»

Джон Скондрас, ЧП

Пенсильвания

«Курс был хорошо составлен, и использование тематических исследований является эффективным

способ обучения.»

Джек Лундберг, ЧП

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т. е. позволяете

студент для ознакомления с курсом

материал перед оплатой и

получение викторины.»

Арвин Свангер, ЧП

Вирджиния

«Спасибо, что предлагаете все эти замечательные курсы. Я, конечно, выучил и

очень понравилось.»

Мехди Рахими, ЧП

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска и

подключение к интернету

курсов.»

Уильям Валериоти, ЧП

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. Курс был легким для понимания. Фотографии в основном давали хорошее представление о

обсуждаемые темы.»

Майкл Райан, ЧП

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, ЧП

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH. Это был

информативно, выгодно и экономично.

Очень рекомендую

всем инженерам.»

Джеймс Шурелл, ЧП

Огайо

«Я ценю, что вопросы относятся к «реальному миру» и относятся к моей практике, и

не основано на каком-то непонятном разделе

законов, которые не применяются

до «обычная» практика.»

Марк Каноник, ЧП

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы использовать его в своем медицинском устройстве

организация.»

Иван Харлан, ЧП

Теннесси

«Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий. »

Юджин Бойл, П.Е.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо представлена,

а онлайн формат был очень

доступно и просто

использование. Большое спасибо.»

Патрисия Адамс, ЧП

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению PE в рамках временных ограничений лицензиата.»

Джозеф Фриссора, ЧП

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Мне помогает распечатанный тест во время

просмотр текстового материала. я

также оценил просмотр

предоставленных фактических случаев.»

Жаклин Брукс, ЧП

Флорида

«Документ Общие ошибки ADA в проектировании помещений очень полезен.

тест требовал исследований в

документ но ответы были

легко доступны.»

Гарольд Катлер, ЧП

Массачусетс

«Это было эффективное использование моего времени. Спасибо за разнообразие выбора

в дорожной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификация PTOE.»

Джозеф Гилрой, ЧП

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для выполнения моих требований в штате Делавэр.»

Ричард Роудс, ЧП

Мэриленд

«Узнал много нового о защитном заземлении. До сих пор все курсы, которые я проходил, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсы со скидкой.»

Кристина Николас, ЧП

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду дополнительных

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее

необходимость путешествовать.»

Деннис Мейер, ЧП

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры для приобретения блоков PDH

в любое время.Очень удобно.»

Пол Абелла, ЧП

Аризона

«Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много

пора искать куда

получить мои кредиты от.»

Кристен Фаррелл, ЧП

Висконсин

«Это было очень информативно и поучительно.Простой для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает его

легче впитывать все

теорий. »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов полупроводников. Мне понравилось проходить курс по адресу

мой собственный темп во время моего утра

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, ЧП

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, загрузить документы и получить

викторина. Я бы очень рекомендую

вам в любой PE нуждающийся

Единицы CE.»

Марк Хардкасл, ЧП

Миссури

«Очень хороший выбор тем во многих областях техники.»

Рэндалл Дрейлинг, ЧП

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад помочь финансово

по номеру ваш рекламный адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40%. »

Конрадо Касем, П.Е.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.»

Чарльз Флейшер, ЧП

Нью-Йорк

«Это был хороший тест, и он фактически показал, что я прочитал профессиональную этику

Коды

и Нью-Мексико

правила.»

Брун Гильберт, П.Е.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.»

Дэвид Рейнольдс, ЧП

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Будет использовать CEDengineerng

при необходимости

Сертификация

.»

Томас Каппеллин, П.Е.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

спасибо!»

Джефф Ханслик, ЧП

Оклахома

«CEDengineering предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы

для инженера. »

Майк Зайдл, П.Е.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал был лаконичным и

хорошо организовано.»

Глен Шварц, ЧП

Нью-Джерси

«Вопросы соответствовали урокам, а материал урока

хороший справочный материал

для дизайна под дерево.»

Брайан Адамс, П.Е.

Миннесота

«Отлично, удалось получить полезную информацию с помощью простого телефонного звонка.»

Роберт Велнер, ЧП

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт прохождения курса «Строительство прибрежных зон — Проектирование»

Корпус Курс и

очень рекомендую. »

Денис Солано, ЧП

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси были очень

прекрасно приготовлено.»

Юджин Брекбилл, ЧП

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность скачать учебный материал на

обзор везде и

когда угодно.»

Тим Чиддикс, ЧП

Колорадо

«Отлично! Широкий выбор тем на выбор.»

Уильям Бараттино, ЧП

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»

Тайрон Бааш, П.Е.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были пробными и демонстрировали понимание

материала. Тщательный

и полный.»

Майкл Тобин, ЧП

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что курс предложил мне, что

поможет в моей линии

работы.»

Рики Хефлин, ЧП

Оклахома

«Очень быстрая и простая навигация. Я определенно воспользуюсь этим сайтом снова.»

Анджела Уотсон, ЧП

Монтана

«Прост в исполнении. Никаких недоразумений при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»

Кеннет Пейдж, П.Е.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о нагревании воды с помощью солнечной энергии. Информативный

и отличное освежение.»

Луан Мане, ЧП

Коннетикут

«Мне нравится подход к подписке и возможности читать материалы в автономном режиме, а затем

вернись, чтобы пройти тест. »

Алекс Млсна, П.Е.

Индиана

«Я оценил количество информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях.»

Натали Дерингер, ЧП

Южная Дакота

«Материалы обзора и образец теста были достаточно подробными, чтобы я мог

успешно завершено

курс.»

Ира Бродская, ЧП

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а затем вернуться

и пройти тест. Очень

удобный а на моем

собственное расписание .»

Майкл Гладд, ЧП

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет. »

Деннис Фундзак, ЧП

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат

. Спасибо за создание

процесс простой.»

Фред Шайбе, ЧП

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел подходящий мне курс и закончил

PDH за один час в

один час.»

Стив Торкилдсон, ЧП

Южная Каролина

«Мне понравилась возможность загрузки документов для ознакомления с содержанием

и пригодность до

имея платить за

материал .»

Ричард Ваймеленберг, ЧП

Мэриленд

«Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками. »

Дуглас Стаффорд, ЧП

Техас

«Всегда есть место для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, которому требуется

улучшение.»

Томас Сталкап, ЧП

Арканзас

«Мне очень нравится удобство прохождения викторины онлайн и получения немедленного

Сертификат

.»

Марлен Делани, ЧП

Иллинойс

«Обучающие модули CEDengineering — очень удобный способ доступа к информации по

многие различные технические области за пределами

по собственной специализации без

необходимость путешествовать.»

Гектор Герреро, ЧП

Грузия

Типовой трехфазный в разных странах

Чтобы заказать панель управления, укажите минимальное количество фаз, линейное напряжение и мощность, требуемую от панели (кВт).

MHI свяжется с вами для получения подробной информации о SCR, плавном пуске и рейтингах, таких как UL, cUL, CE

.

ТРЕХФАЗНЫЕ НАГРУЗКИ

Существует два типа цепей, используемых для поддержания одинаковой нагрузки на трех «горячих» проводах в трехфазной системе — «треугольник» и «звезда».В конфигурации «треугольник» три фазы соединены треугольником, тогда как в конфигурации «звезда» все три нагрузки подключены к одной нейтральной точке.

Дельта-конфигурация

R = R1 = R2 = R3 (сбалансированная нагрузка)
Мощность = 3 (VP ² )/R = 3 (VL ² )/R Мощность — дельта = 1,73 x VL x IL

IP = ИЛ/1,73
VP = ВЛ

Звездообразная конфигурация

R = R1 = R2 = R3 (Сбалансированная нагрузка)
Мощность = (VL ² )/R = 3(VP ² )/R Мощность-звезда = 1. 73 x ВЛ x IP
IP = IL
VP = ВЛ/1,73

3-фазный открытый треугольник (открытый треугольник, 6 проводов)                                                        3-фазный замкнутый треугольник (3-проводной)

Системы

Delta имеют четыре провода — три «горячих» и один «земля». Системы «звезда» имеют пять проводов — три «горячих», один «нейтраль» и один «земля».

В основном Delta используется для любых больших двигателей или нагревателей, которым не нужна нейтраль. Примечание выше для Wye и Delta Power. Пожалуйста, изучите приведенные выше схемы для систем треугольника и звезды (также называемых звездой).Системы «звезда» также могут обеспечивать 120/208 В между любым проводом питания и нейтралью, а также 240/415 В (VP = VL/1,73). Нейтральный провод системы «звезда» может обеспечивать два разных напряжения и при необходимости питать как трехфазные, так и однофазные устройства. Треугольник может использоваться для передачи электроэнергии, однако трансформаторы часто подключаются по схеме треугольник-звезда. Это затем создает нейтраль, которая позволяет трансформатору подавать мощность для однофазных нагрузок.

Приведенные ниже значения являются типичными. Пожалуйста, сверьтесь с местными нормами и местными электриками.

Анализ трехфазных сетей в условиях возмущения

Расчет

трехфазных сетей

Определение размеров установки и используемого оборудования, настройки защитных устройств и анализ электрических явлений часто требуют расчета токов и напряжений в электрических сетях.

Анализ трехфазных сетей в условиях возмущения

Целью настоящего «Методика Cahier» является изложение простого метода расчета всех этих параметров в трехфазных сетях , подверженных возмущению, с использованием метода симметричных компонентов, и предоставить конкретные примеры приложений.

Несимметричные и симметричные операции

В нормальном, сбалансированном, симметричном режиме исследование трехфазных сетей может быть сведено к исследованию эквивалентной однофазной сети с напряжениями, равными напряжениям между фазой и нейтралью сеть, токи, равные токам сети, и импедансы, равные импедансам сети, известные как циклические импедансы.

Асимметричная работа может возникнуть в сети, если имеется дисбаланс в системе напряжений или импедансов электрических элементов (из-за неисправности или по конструкции).

Если асимметрия значительна, упрощение больше невозможно, поскольку отношения в различных проводниках не могут быть определены с помощью циклического импеданса для каждого элемента сети. Общий метод, основанный на законах Ома и Кирхгофа, возможен, но он сложен и трудоемок.

Метод симметричных компонентов , описанный в этом документе, упрощает расчеты и обеспечивает гораздо более простое решение, сводя его к суперпозиции трех независимых однофазных сетей.

После краткого обзора векторных концепций этот метод поясняется ссылками на основные приложения для различных типов коротких замыканий, после чего следуют рабочие примеры реальных случаев.

АВТОР: Schneider Electric эксперт | Benoît de METZ-NOBLAT

Анализ трехфазных сетей в условиях возмущений с использованием симметричных компонентов – Schneider Electric

Связанные материалы EEP со рекламными ссылками

Расчет трехфазной активной и реактивной мощности

Описание

Измерение мощности ( Трехфазный) блок измеряет реальный и
реактивная мощность элемента в трехфазной сети.Блок выдает мощность
количества для каждой частотной составляющей, указанной вами в выбранном симметричном
последовательность.

Используйте этот блок для измерения мощности как для синусоидальных, так и для несинусоидальных периодических импульсов.
сигналы. Для измерения однофазной мощности рассмотрите возможность использования
Блок измерения.

Установите для параметра Sample time значение 0 для
непрерывного времени или явно для дискретного времени.

Укажите вектор всех частотных составляющих для включения в выходную мощность с помощью
Номера гармоник параметр:

• Для вывода постоянной составляющей укажите 0 .

• Чтобы вывести компонент, соответствующий основной частоте,
  указать 1 .

• Для вывода компонентов, соответствующих гармоникам высшего порядка, укажите
  n > 1 .

Уравнения

Для каждой заданной гармоники k блок вычисляет действительную
мощность P _к и реактивная мощность
Q _k для указанной последовательности из
векторное уравнение:

Pk+jQk=32(VkejθVk)(IkejθIk¯),

где:

• VkejθVk — вектор, представляющий
  k — составляющая напряжения выбранной последовательности.

• IkejθIk¯ является комплексно-сопряженным IkejθIk, вектор, представляющий
  k — составляющая тока выбранной последовательности.

Выберите симметричную последовательность, используемую при расчете мощности, с помощью
Параметр последовательности :

• Положительный :

  VkejθVk=Vk+ejθVk+, IkejθIk=Ik+ejθIk+

• Отрицательный :

  VkejθVk=Vk−ejθVk−, IkejθIk=Ik−ejθIk−

• Ноль :

  VkejθVk=Vk0ejθVk0, IkejθIk=Ik0ejθIk0

Блок вычисляет симметричный набор +-0 векторов напряжения
из набора векторов напряжения abc с использованием симметричного
компоненты преобразовывают S :

[Vk+ejθVk+Vk−ejθVk−Vk0ejθVk0]=S[VkaejθVkaVkbejθVkbVkcejθVkc].

Дополнительные сведения об этом преобразовании см. в разделе Симметричный
Преобразование компонентов.

Блок получает этот набор векторов напряжения abc из
трехфазное входное напряжение В(t) as:

[VkaejθVkaVkbejθVkbVkcejθVkc]=2T∫t−TtV(t)sin(2πkFt)dt+j2T∫t−TtV(t)cos(2πkFt)dt,

, где T — период входного сигнала, или
эквивалентно обратной его базовой частоте F .

Блок вычисляет симметричный набор векторов тока так же, как и
делает напряжение.

Если входные сигналы имеют конечное число гармоник n ,
полная активная мощность P и полная реактивная мощность Q
для указанной последовательности можно вычислить из их компонентов:

Сумма для Q не включает DC
компонент ( k = 0 ), потому что этот компонент только способствует
Реальная власть.

%PDF-1.7
%
967 0 объект
>
эндообъект

внешняя ссылка
967 92
0000000016 00000 н
0000004127 00000 н
0000004303 00000 н
0000004984 00000 н
0000005022 00000 н
0000005136 00000 н
0000007773 00000 н
0000011290 00000 н
0000014895 00000 н
0000018535 00000 н
0000022154 00000 н
0000025723 00000 н
0000026122 00000 н
0000026471 00000 н
0000026973 00000 н
0000027394 00000 н
0000028035 00000 н
0000028601 00000 н
0000028693 00000 н
0000029201 00000 н
0000029610 00000 н
0000029988 00000 н
0000030321 00000 н
0000030433 00000 н
0000030886 00000 н
0000031275 00000 н
0000031673 00000 н
0000032296 00000 н
0000032752 00000 н
0000036415 00000 н
0000040251 00000 н
0000043534 00000 н
0000045267 00000 н
0000050172 00000 н
0000052822 00000 н
0000055811 00000 н
0000057710 00000 н
0000057835 00000 н
0000057963 00000 н
0000058079 00000 н
0000058155 00000 н
0000058235 00000 н
0000058315 00000 н
0000058395 00000 н
0000058543 00000 н
0000058694 00000 н
0000059020 00000 н
0000059077 00000 н
0000059195 00000 н
0000096658 00000 н
0000096699 00000 н
0000096773 00000 н
0000096797 00000 н
0000096876 00000 н
0000120974 00000 н
0000145087 00000 н
0000145661 00000 н
0000145730 00000 н
0000145848 00000 н
0000145913 00000 н
0000146027 00000 н
0000146059 00000 н
0000146135 00000 н
0000147521 00000 н
0000147853 00000 н
0000147922 00000 н
0000148041 00000 н
0000148073 00000 н
0000148149 00000 н
0000153533 00000 н
0000153869 00000 н
0000153938 00000 н
0000154057 00000 н
0000155443 00000 н
0000217099 00000 н
0000217780 00000 н
0000218065 00000 н
0000218141 00000 н
0000218455 00000 н
0000218531 00000 н
0000218846 00000 н
0000218922 00000 н
0000219232 00000 н
0000219308 00000 н
0000219617 00000 н
0000219693 00000 н
0000220003 00000 н
0000220079 00000 н
0000226101 00000 н
0000296721 00000 н
0000300456 00000 н
0000002136 00000 н
трейлер
]/предыдущая 1419586>>
startxref
0
%%EOF

1058 0 объект
>поток
hвязьV}Pw~ /BBCj9nA)u˩TD{brp]zYEN9EF{!::m?>>T

Электрическая мощность Одно- и трехфазная мощность Активная реактивная полная

Комплексная мощность

Это очень концептуально и важно для понимания . Чтобы установить выражение комплексной мощности , мы должны сначала рассмотреть однофазную сеть, напряжение и ток которой можно представить в комплексной форме как V.e ^jα и I.e ^jβ . Где α и β представляют собой углы, на которые вектор напряжения и вектор тока опираются относительно некоторой базовой оси соответственно. Активную мощность и реактивную мощность можно рассчитать, найдя произведение напряжения на сопряженное с током. Это означает, что

Это (α − β) не что иное, как угол между напряжением и током, следовательно, это разность фаз между напряжением и ток, который обычно обозначается как φ.
Следовательно, приведенное выше уравнение может быть переписано как

Где P = VIcosφ и Q = VIsinφ.
Эта величина S называется комплексной степенью .
Величина комплексной мощности, т.е. |S| = (P ² + Q ² ) ^½ известно как полная мощность и ее единицей измерения является вольт-ампер. Эта величина является произведением абсолютного значения напряжения и тока. Опять же, абсолютное значение тока напрямую связано с эффектом нагрева в соответствии с законом нагревания Джоуля.Следовательно, мощность электрической машины обычно определяется ее кажущейся несущей способностью в пределах допустимого температурного предела.
Отмечено, что в уравнении комплексной мощности член Q [ = VIsinφ ] положителен, когда φ [= (α − β)] положителен, то есть ток отстает от напряжения, что означает, что нагрузка имеет индуктивный характер . Снова Q отрицательно, когда φ отрицательно; то есть ток опережает напряжение, значит нагрузка емкостная.

Однофазное питание

Однофазная система электропередачи практически недоступна, но тем не менее мы должны знать основную концепцию однофазного питания , прежде чем переходить к современной трехфазной системе электроснабжения.Прежде чем перейти к подробностям об однофазном питании, давайте попробуем разобраться в различных параметрах системы электроснабжения. Тремя основными параметрами электроэнергетической системы являются электрическое сопротивление, индуктивность и емкость.

Сопротивление

Сопротивление является неотъемлемым свойством любого материала, благодаря которому он сопротивляется протеканию тока, препятствуя движению через него электронов из-за столкновения с неподвижными атомами. Тепло, выделяемое в результате этого процесса, рассеивается и называется омическими потерями мощности.Пока ток протекает через резистор, между напряжением и током не будет разности фаз, что означает, что ток и напряжение находятся в одной фазе; фазовый угол между ними равен нулю. Если ток I протекает через электрическое сопротивление R в течение t секунд, то общая энергия, потребляемая резистором, равна I ² .R.t. Эта энергия известна как активная энергия , а соответствующая мощность известна как активная мощность .

Индуктивность

Индуктивность – это свойство, благодаря которому индуктор накапливает энергию в магнитном поле во время положительного полупериода и отдает эту энергию во время отрицательного полупериода однофазного источника питания. Если ток I протекает через катушку индуктивности L Генри, энергия, накопленная в катушке в виде магнитного поля, равна

. Мощность, связанная с индуктивностью, равна реактивной мощности .

Емкость

Емкость – это свойство, благодаря которому конденсатор накапливает энергию в статическом электрическом поле во время положительного полупериода и отдает во время отрицательного полупериода питания. Энергия, хранящаяся между двумя параллельными металлическими пластинами с разностью электрических потенциалов V и емкостью между ними C, выражается как

Эта энергия запасается в виде статического электрического поля.Мощность, связанная с конденсатором, также равна реактивной мощности .

Активная мощность и реактивная мощность

Рассмотрим однофазную силовую цепь, в которой ток отстает от напряжения на угол φ.
Пусть мгновенная разность электрических потенциалов v = V _м . sinωt
Тогда мгновенный ток может быть выражен как i = I _м . sin(ωt – φ).
Где, V _м и I _м – максимальные значения синусоидально изменяющейся разности электрических потенциалов и тока соответственно.
Мгновенная мощность цепи определяется как

Активная мощность

Резистивная мощность

Сначала рассмотрим условие, при котором однофазная силовая цепь имеет полностью резистивный характер, что означает фазовый угол между напряжением и током, т.е. φ = 0 и, следовательно,

Из приведенного выше уравнения ясно, что каким бы ни было значение ωt, значение cos2ωt не может быть больше 1; следовательно, значение p не может быть отрицательным. Значение p всегда положительно независимо от мгновенного направления напряжения v и тока i, что означает, что энергия течет в своем обычном направлении, т.е.е. от источника к нагрузке, а p — скорость потребления энергии нагрузкой, и это называется активной мощностью . Поскольку эта мощность потребляется из-за резистивного эффекта электрической цепи, поэтому иногда ее также называют Резистивная мощность .

Реактивная мощность

Индуктивная мощность

Теперь рассмотрим ситуацию, когда однофазная силовая цепь полностью индуктивная, то есть ток отстает от напряжения на угол φ = + 90 ^o . Положив φ = + 90 ^o

В приведенном выше выражении видно, что мощность течет в альтернативных направлениях.От 0 ^o до 90 ^o у него будет отрицательный полупериод, от 90 ^o до 180 ^o у него будет положительный полупериод, от 180 ^o до 270 ^o у него будет положительный полупериод цикл и от 270 ^o до 360 ^o он снова будет иметь положительный полупериод. Поэтому эта мощность носит переменный характер с частотой, удвоенной частоты питания. Поскольку мощность течет в переменном направлении, то есть от источника к нагрузке в одном полупериоде и от нагрузки к источнику в следующем полупериоде, среднее значение этой мощности равно нулю. Следовательно, эта сила не совершает никакой полезной работы. Эта мощность известна как реактивная мощность . Поскольку объясненное выше выражение реактивной мощности относится к полностью индуктивной цепи, эта мощность также называется индуктивной мощностью .

Можно сделать вывод, что если цепь является чисто индуктивной, то энергия будет запасаться в виде энергии магнитного поля в течение положительного полупериода и отдаваться в течение отрицательного полупериода, а также скорость изменения этой энергии, выраженная как реактивная мощность индуктора или просто индуктивная мощность , и эта мощность будет иметь одинаковый положительный и отрицательный цикл, а чистая стоимость будет равна нулю.

Емкостная мощность

Предположим теперь, что однофазная цепь питания является полностью емкостной, то есть ток опережает напряжение на 90 ^o , поэтому φ = – 90 ^o .

Следовательно, в выражении емкостной мощности также обнаружено, что мощность течет в альтернативных направлениях. От 0 ^o до 90 ^o он будет иметь положительный полупериод, от 90 ^o до 180 ^o он будет иметь отрицательный полупериод, от 180 ^o до 270 ^o он снова будет иметь положительный полупериод. цикла и от 270 ^o до 360 ^o он снова будет иметь отрицательный полупериод.Так что эта мощность тоже носит альтернативный характер с частотой, удвоенной частоты питания. Следовательно, как и индуктивная мощность, емкостная мощность не совершает никакой полезной работы. Эта мощность также является реактивной мощностью.

Активная и реактивная составляющие мощности

Уравнение мощности можно переписать как

В приведенном выше выражении есть две согласные; первый V _м . I _m .cosφ(1 – cos2ωt), который никогда не становится отрицательным, так как значение (1 – cos2ωt) всегда больше или равно нулю, но не может иметь отрицательного значения.

Эта часть уравнения однофазной мощности представляет собой выражение реактивной мощности, которая также известна как активная мощность или истинная мощность. Среднее значение этой мощности, очевидно, будет иметь какое-то ненулевое значение, значит, мощность физически выполняет некоторую полезную работу, и поэтому эту мощность также называют реальной мощностью или иногда ее называют истинной мощностью. Эта часть уравнения мощности представляет собой реактивную мощность, которая также известна как активная мощность или истинная мощность.
Второй член V _m .I _m .sinφsin2ωt, который будет иметь отрицательные и положительные циклы. Следовательно, среднее значение этого компонента равно нулю. Этот компонент известен как реактивный компонент, поскольку он перемещается взад и вперед по линии, не выполняя никакой полезной работы.
Как активная мощность , так и реактивная мощность имеют одинаковые размеры в ваттах, но чтобы подчеркнуть тот факт, что реактивная составляющая представляет собой неактивную мощность, она измеряется в реактивных вольт-амперах или, короче, вар.
Однофазная мощность относится к системе распределения, в которой; все напряжения изменяются в унисон. Его можно создать, просто вращая движущуюся катушку в магнитном поле или перемещая поле вокруг неподвижной катушки. Переменное напряжение и переменный ток, полученные таким образом, называются однофазными напряжением и током. Различные типы цепей по-разному реагируют на подачу синусоидального сигнала. Мы рассмотрим все типы цепей один за другим, которые включают только электрическое сопротивление, только емкость и только катушку индуктивности, а также комбинацию этих трех, и попытаемся установить уравнение для однофазной мощности .

Уравнение однофазной мощности для чисто резистивной цепи

Давайте рассмотрим расчет однофазной мощности для чисто резистивной цепи. Цепь, состоящая из чистого омического сопротивления, находящегося на источнике напряжения напряжением V, показана ниже на рисунке.

Где V(t) = мгновенное напряжение.
В _м = максимальное значение напряжения.
ω = угловая скорость в радианах/секундах.

Согласно закону Ома ,

Подставляя значение V(t) в приведенное выше уравнение, получаем,

Из уравнений (1.1) и (1.5) видно, что V(t) и I _R находятся в фазе. Таким образом, в случае чистого омического сопротивления разности фаз между напряжением и током нет, т. е. они совпадают по фазе, как показано на рисунке (b).

Мгновенная мощность,

Из уравнения однофазной мощности (1.8) видно, что мощность состоит из двух составляющих: одна постоянная часть, т. е.

, а другая — флуктуирующая часть, т. Таким образом, мощность через чисто омический резистор дается так, как показано на рис. (c).

Уравнение однофазной мощности для чисто индуктивной цепи

Катушка индуктивности является пассивным компонентом. Всякий раз, когда переменный ток проходит через индуктор, он препятствует протеканию через него тока, создавая обратную ЭДС. Таким образом, приложенное напряжение, а не падение на нем, должно уравновешивать создаваемую противо-ЭДС. Цепь, состоящая из чистого индуктора на источнике синусоидального напряжения V _rms , показана на рисунке ниже.

Мы знаем, что напряжение на катушке индуктивности задается как

Таким образом, из вышеприведенного уравнения однофазной мощности видно, что I отстает от V на π/2 или, другими словами, V опережает I на π/2, когда переменный ток проходит через индуктор я.е. I и V не совпадают по фазе, как показано на рис. (e).

Мгновенная мощность определяется как

Здесь формула однофазной мощности состоит только из флуктуирующего члена, а значение мощности для полного цикла равно нулю.

Уравнение однофазной мощности для чисто емкостной цепи

Когда переменный ток проходит через конденсатор, он сначала заряжается до максимального значения, а затем разряжается. Напряжение на конденсаторе задается как

Таким образом, из приведенного выше расчета однофазной мощности I(t) и V(t) видно, что в случае тока конденсатора напряжение опережает угол π/2.

Мощность через конденсатор состоит только из флуктуирующего члена, а значение мощности для полного цикла равно нулю.

Уравнение однофазной мощности для цепи RL

Чисто омический резистор и катушка индуктивности соединены последовательно, как показано на рис. (g) ниже, через источник напряжения V. Тогда падение на R будет V _R = IR и на L будет V _L = IX _L .

Эти падения напряжения показаны в виде треугольника напряжения, как показано на рис. (i).Вектор OA представляет падение на R = IR, вектор AD представляет падение на L = IX _L , а вектор OD представляет собой результат V _R и V _L .

— полное сопротивление цепи RL.
Из векторной диаграммы видно, что V опережает I, а фазовый угол φ определяется как I _m cos(ωt – φ) это значение равно нулю для всего цикла.
Таким образом, это единственная постоянная часть, влияющая на фактическое энергопотребление.
Таким образом, мощность p = VI cos Φ = (действующее значение напряжения × среднеквадратичное значение тока × cosφ) Вт
Где cosφ называется коэффициентом мощности и определяется как Только Icosφ вносит свой вклад в реальную мощность. Таким образом, только VIcosφ называется полной составляющей или активной составляющей, а VIsinφ называется безваттной составляющей или реактивной составляющей.

Уравнение однофазной мощности для RC-цепи

Мы знаем, что ток в чистой емкости, напряжении выводов и чистом омическом сопротивлении находится в фазе.Таким образом, чистый ток опережает напряжение на угол φ в RC-цепи. Если V = V _м sinωt и I будет I _м sin(ωt + φ).

Мощность такая же, как и в случае цепи R-L. В отличие от цепи R-L коэффициент мощности в цепи R-C является ведущим.

Трехфазное питание Определение

Установлено, что производство трехфазного питания более экономично, чем производство однофазного питания. В трехфазной системе электроснабжения три формы волны напряжения и тока смещаются во времени на 120 ^o в каждом цикле мощности.Это означает; каждая форма волны напряжения имеет разность фаз 120 ^o с другой формой волны напряжения, а каждая форма волны тока имеет разность фаз 120 ^o с другой формой волны тока. Определение трехфазной мощности гласит, что в электрической системе три отдельные однофазные мощности осуществляются тремя отдельными силовыми цепями. Напряжения этих трех мощностей в идеале отстоят друг от друга на 120 ^o во временной фазе. Точно так же токи этих трех степеней также в идеале отделены друг от друга на 120 ^o .Идеальная трехфазная система питания подразумевает сбалансированную систему.

Трехфазная система считается несбалансированной, если хотя бы одно из трех фазных напряжений не равно другому или фазовый угол между этими фазами не равен точно 120 ^o .

Преимущества трехфазной системы

Есть много причин, по которым эта мощность более предпочтительна, чем однофазная.

1. Уравнение однофазной мощности:

   Это функция, зависящая от времени.Принимая во внимание, что уравнение трехфазной мощности равно

   , которое является независимой от времени постоянной функцией. Следовательно, однофазная мощность пульсирует. Обычно это не влияет на двигатель с низким номиналом, но на двигатель с большим номиналом вызывает чрезмерную вибрацию. Таким образом, трехфазное питание является более предпочтительным для силовой нагрузки высокого напряжения.

2. Мощность трехфазной машины в 1,5 раза выше, чем у однофазной машины того же размера.
3. Однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента, поэтому мы должны предусмотреть некоторые вспомогательные средства запуска, но трехфазный асинхронный двигатель запускается самостоятельно и не требует никаких вспомогательных средств.
4. Коэффициент мощности и КПД выше в случае трехфазной системы.

Уравнение трехфазной мощности

Для определения выражения уравнения трехфазной мощности , т. е. для расчета трехфазной мощности , мы должны сначала рассмотреть идеальную ситуацию, когда трехфазная система сбалансирована. Это означает, что напряжение и токи в каждой фазе отличаются от соседних фаз на 120 ^o , а амплитуда каждой волны тока одинакова и аналогично амплитуда каждой волны напряжения одинакова.Теперь угловая разность между напряжением и током в каждой фазе трехфазной энергосистемы равна φ.

Тогда напряжение и ток красной фазы будут равны
соответственно.
Напряжение и ток фазы желтый будут —
соответственно.
А напряжение и ток синий фаза будет —
соответственно.
Таким образом, выражение мгновенной мощности в красной фазе равно –

Аналогично выражению мгновенной мощности в желтой фазе соответствует –

Аналогично выражению мгновенной мощности в синей фазе соответствует –

Полная трехфазная мощность системы представляет собой сумму индивидуальная мощность в каждой фазе-

Приведенное выше выражение для мощности показывает, что полная мгновенная мощность постоянна и равна трехкратной реальной мощности на фазу. В случае однофазного выражения мощности мы обнаружили, что есть как реактивная, так и активная составляющие мощности, но в случае трехфазного выражения мощности мгновенная мощность постоянна. На самом деле в трехфазной системе реактивная мощность в каждой отдельной фазе не равна нулю, а их сумма в любой момент времени равна нулю.

Реактивная мощность – это форма магнитной энергии, протекающей в единицу времени в электрической цепи. Его единицей измерения является ВАр (реактивный вольт-ампер). Эта мощность никогда не может быть использована в цепи переменного тока.Однако в электрической цепи постоянного тока она может быть преобразована в тепло, поскольку, когда заряженный конденсатор или катушка индуктивности подключены к резистору, энергия, запасенная в элементе, преобразуется в тепло. Наша энергосистема работает от сети переменного тока, и большинство нагрузок, используемых в нашей повседневной жизни, являются индуктивными или емкостными, поэтому реактивная мощность является очень важным понятием с электрической точки зрения.

Коэффициент электрической мощности любого оборудования определяет количество реактивной мощности, которое ему требуется.Это отношение реальной или истинной мощности к полной кажущейся мощности, необходимой электрическому прибору. Эти мощности можно определить как

Где θ — разность фаз между напряжением и током, а cosθ — коэффициент электрической мощности нагрузки.

Реактивная мощность всегда присутствует в цепи, где есть разность фаз между напряжением и током в этой цепи, например, все наши бытовые нагрузки являются индуктивными. Итак, между напряжением и током существует разность фаз, и ток отстает от напряжения на определенный угол во временной области.Индуктивная составляющая поглощает отстающую реактивную мощность, а емкостная составляющая поглощает лидирующую реактивную мощность, здесь отстающая реактивная мощность относится к магнитной энергии, а опережающая реактивная мощность относится к электростатической энергии.

В типичной цепи переменного тока, такой как RL-цепь (резистивная + индуктивная) или RC-цепь (резистивная + емкостная), реактивная мощность берется из источника в течение полупериода и возвращается в источник в течение следующего полупериода. Например, мощность, потребляемая нагрузкой RL, определяется как:

В = V _м sinωt , I = I _м sin(ωt − θ)

Здесь Q ₁ sin2ωt — это среднее значение реактивной мощности. равен нулю, это показывает, что реактивная мощность никогда не используется.

Использование реактивной мощности

В электрической машине для преобразования энергии требуется магнитный домен для преобразования ее формы. В электрическом двигателе требуемый магнитный домен создается реактивной мощностью, которую он получает от источника питания. Сегодня почти каждой электрической нагрузке для работы требуется реактивная мощность, несмотря на реальную мощность. Даже в электрическом трансформаторе, который является основной единицей энергосистемы, первичный входной ток отстает, поскольку для намагничивания его сердечника и передачи мощности за счет взаимной индукции требуется отстающая реактивная мощность.

Реактивная мощность в линиях электропередачи

В линии электропередачи поток реактивной мощности в линии определяет напряжение на принимающей стороне. Управление уровнем напряжения на приемном конце очень важно, так как более высокое напряжение может повредить оборудование потребителя и привести к большим потерям. Во многих случаях мы видим внезапное повышение или понижение напряжения из-за молнии или из-за какой-либо неисправности на здоровых фазах, и в любом случае происходит повреждение оборудования. Посмотрим, как напряжение зависит от реактивной мощности.
Реактивная мощность на принимающей стороне определяется как

Где θ — угол мощности, который поддерживается очень низким из соображений стабильности, X _l — реактивное сопротивление линии передачи, V _s — напряжение передающей стороны и V _r – напряжение приемного конца.
Итак, Q _r становится,

Теперь уравнение формируется как,

Решая, получаем,

Математически, выражение, данное для реактивной мощности
становятся нулевыми, когда Q _r равны нулю, что невозможно.
Пусть Q ₁ — реактивная мощность, потребляемая нагрузкой на принимающей стороне, а Q ₂ — реактивная мощность, подаваемая с генерирующей или передающей стороны. Тогда Q _r равно (Q ₁ – Q ₂ ).

Случай – 1
Когда подача Q ₂ равна потребности Q ₁ , тогда V _s = V _r , напряжение принимающего конца будет равно напряжению передающего конца, что желательно.

Корпус – 2
Когда спрос больше, а предложение меньше, Q _r становится отрицательным.Таким образом, конечное напряжение на приеме становится меньше, чем на передающем конце.

Корпус – 3
Когда спрос меньше, предложение высокое, Q _r становится положительным. Таким образом, напряжение на приемном конце становится больше, чем на передающем, что очень опасно.
Таким образом, мы увидели, как напряжение (и управление его уровнем), являющееся основным требованием любой электрической нагрузки; зависит от реактивной мощности. В дневное время потребность в реактивной мощности возрастает, поэтому происходит провал напряжения.С другой стороны, в утреннее время потребность в реактивной мощности меньше, поэтому происходит повышение уровня напряжения. Для поддержания уровня напряжения нам нужно сделать Q ₁ = Q ₂ .

Компенсация реактивной мощности

Как уже упоминалось, следует контролировать избыток реактивной мощности, а также ее дефицит. Для этого производится компенсация с помощью различных устройств. Здесь реактор поглощает избыточную реактивную мощность, тогда как конденсатор обеспечивает компенсацию реактивной мощности в случаях высокого спроса.
Для нагрузок с низким коэффициентом мощности потребность в реактивной мощности очень высока. Следовательно, нам необходимо увеличить коэффициент мощности с помощью конденсаторной батареи. Это снижает потребность в реактивной мощности за счет подачи соответствующего количества реактивной мощности на нагрузку. Другие методы включают использование шунтирующего конденсатора, синхронных модификаторов фазы, трансформатора РПН и шунтирующего реактора. Синхронный двигатель с перевозбуждением используется параллельно с нагрузкой. Он служит конденсатором и также называется синхронным конденсатором.Шунтирующий реактор используется для снижения коэффициента мощности. В трансформаторах с переключением ответвлений под нагрузкой соотношение витков регулируется соответствующим образом для поддержания желаемого уровня напряжения, поскольку разница напряжений между передающей и принимающей сторонами определяет реактивную мощность.
Математически выражение, данное для реактивной мощности (Q), необходимой для увеличения коэффициента электрической мощности с cosθ ₁ до cosθ ₂ , имеет следующий вид:

Где P — реальная потребляемая мощность нагрузки (в ваттах) .
В случае, если коэффициент электрической мощности должен быть уменьшен с cosθ ₂ до cosθ ₁ , реактивная мощность, которая должна быть поглощена шунтирующим реактором на стороне нагрузки, определяется как

Значения емкости или индуктивности, таким образом требуемый можно рассчитать с помощью,

.