活跃,反应性和明显的力量

许多实用电路包含电阻,电感和电容元件的组合。这些元件导致电源参数之间的相移,例如电压和电流。

由于电压和电流的行为,特别是在经受这些组件时,功率量以不同的形式出现。

在AC电路中,电压和电流幅度将在一段时间内连续变化。由于电源是电流的电压倍,因此当电流和电压彼此排列时,它将最大化。

这意味着电流和电压波形上的零和最大点同时发生。这可以称为有用的功率。

在电感器或电容元件的情况下,存在900.电压和电流之间的相移。因此,每次电压或电流具有零值时,电源将具有零值。

这不是一个理想的条件,因为即使源是发电功率,也没有在负载处执行工作。这种功率称为无功功率。让我们简要介绍电气交流电路中的这些形式的电力。

交流电路的电力

可以通过在该电路中执行电压和电流值的乘法来获得任何电路中的功率。这适用于DC和AC电路。

即,power =(当前值)x(电压值)

p = v x i

电力以瓦特测量。在没有任何非线性组件的DC电路和纯AC电路中,电流和电压波形是“相位”。

因此,通过乘以电压和电流来获得任何瞬间的电源。然而,在交流电路的情况下,这将不是如此(如上所述相移的存在)。
具有负载的AC电路

考虑上述电路,其中AC电源被提供给负载。电路中的电路和电流被给出

v = VMSINωt⇒v=√2vsinωt

I = IM SINωt⇒i =√2i sin(ωt±φ)

其中V(= VM /√2)和i(= IM /√2)是施加电压和电流的RMS值分别流过电路。φ是电压和电流之间的相位差,+符号表示前导相角,同时否定指示滞后相位角。

然后通过源传递到负载的瞬时功率,

P = VI = 2 VI SIN WT SIN(ωt±φ)

= VI(COSφ - cos(2ωt±φ)

P = VICOSφ(1 - COS 2WT)±VI SINφIN2WT

上述功率方程由两个术语组成,即

  1. 与VICOSφ成比例的术语,其围绕VICOSφ的平均值脉动
  2. 与VISINφ的术语与供应频率的两倍搏动,在循环上产生零的平均值。

所以交流电路中有3种形式的功率。他们是

  1. 有源力量或真正的力量或实力
  2. 无功功率
  3. 视在功率

活力

正在消散或执行电路中有用工作的实际功率被称为有效或真实或实力。它以瓦特测量,实际上以功率系统的KW(千瓦)和MW(兆瓦)测量。

它由字母P(大写)表示,它等于P = VICOSφ的平均值。它是驱动电路或负载的电气系统的所需结果。

p = vicosφ

无功功率

上述衍生表达式中的第二项的平均值为零,因此由该术语贡献的功率为零。与VI SINφ成比例的组件被称为无功功率,由字母Q表示。

尽管它是一种功率,但在瓦特的情况下没有测量,因为它是非有功功率,因此在伏安 - 反应(VAR)中测量。这种无功功率的值可以是负的或正的取决于负载功率因数。

这是因为电感负载消耗无功功率,而电容负载产生无功功率。

q = visinφ

无功功率的意义

无功功率是在电路或线路中来回行驶的总功率分量之一。它可以被称为相对于时间的能量的变化率,该时间在正半周期期间从源流到反应部件,并且在负周期期间从源回到部件。因此,它永远不会被负载消耗。

在正常意义上,这种虚构的功率不是所有功率,而且只有电流的反应分量的功率相同的功率。如果存在过量的无功功率,则功率因数大大降低。在运行效率和运营成本方面,这种低功率因数是不可取的。

此外,这种功率导致从电源中汲取额外电流,导致额外的损耗和更大的设备容量。这就是这种力量被称为电力线的胆固醇的原因。

为了减少损失和增加可用设备的容量,公用事业公司使用无功补偿技术或功率因数校正设备。一般来说,这些无功补偿技术是在负载侧实现的。

然而,这种无功功率对于为变压器,交流电机等的电感器件的操作产生必要的磁场是有助于调节重型电源机构中的电压。

视在功率

真实或有功功率和无功功率的复杂组合称为明显的功率。不参考任何相位角,电压和电流的乘积给出了表观功率。表观功率对于评定电力设备是有用的。

它也可以表示为电流的平方乘以电路阻抗。它由字母S表示,并在伏安(VA)中测量,实用单元包括KVA(千伏伏卧铺)和MVA(兆伏安培)。

表观功率= RMS电压×RMS电流

明显的力量,s = v×i

以复杂的形式,s = v i *

s = v∠00.I∠φ(用于滞后负载电流)

s = vi∠φ

s = v icosφ+ jv isinφ

S = P + JQ

或s =我2Z.

权力三角形

通过将数量表示为载体,可以表达主动,无反应性和表观功率之间的关系,其也称为如下所示的电力三角形方法。在该量相图中,电压被认为是参考矢量。电压和电流相位图是电力三角形形成的基础。

电力摇摆.

在图(a)中,电流通过角度φ延迟施加的电压。电流的水平分量是ICOSφ,电流的垂直分量是I SINφ。如果每个电流相量乘以电压V,则获得电力三角形,如图(b)所示。

电源由组件ICOSφ的相位贡献,电压电压,而正交分量产生无功功率。

因此,通过将Real和无功动力矢量上组合来获得三角形的表观功率或斜边。

使用Pythagoras的定理,两个相邻侧面的平方和(有源电力和无功功率)等于对角线(表观电源)的平方。IE。,

(视在功率)2=(实际电源)2

S.2= P.2+ Q.2

s =√((q2+ P.2))

在哪里

S =在Kilovolt AMPS,KVA中测量的表观功率

Q =在千伏放大器反应,KVAR中测量的无功功率

P =以千瓦,kW测量的电源

就电阻,电感和阻抗元件而言,电力形式可以表示为

活力= p = i2R.

无功功率= q = i2X

明显的力量= s = i2Z.

在哪里

X是电感

Z是阻抗。

功率因数

功率因数是电压和电流之间的余弦角。功率因数可以以上述讨论的功率形式表示。考虑上述图中的电源三角形,其中功率因数是有功功率与表观电源的比率。功率因数定义了电路的效率。

功率因数(PF)=(瓦特的有功功率)/(Volt AMPS的表观电源)

pf = vicosφ/ vi

pf =cosφ

示例问题

如果100V,50Hz的交流电源横跨阻抗负载,20 + J15欧姆。然后计算流过电路的电流,有功功率,表观功率,无功功率和功率因数。

交流电源的例子

给定,z = r + JXL = 20 + J15Ω

将阻抗转换为极性形式,我们得到

Z = 25∠36.87Ω

电流流过电路,

i = v / z =100∠00./ 25∠36.87

我= 4∠-36.87

有效功率,p = i2r = 42×20 = 320瓦特

或p = vicosφ= 100×4×cos(36.87)=320.04≈320 w

表观力量,S = VI = 100×4 = 400 VA

无功功率,q =√(s2- P.2的)

=√(4002- 320.2)= 240 var

功率因数,PF =COSφ= COS 36.87 = 0.80滞后。

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