Электрическая
мощность. Треугольник мощностей.
Сегодня мы
поговорим об электрической мощности, о том, что это такое, о её видах и о том,
чем они отличаются.Начнем с
определения. Электрическая мощность – величина, характеризующая скорость
передачи (преобразования) электроэнергии. Соответственно, если мощность это
скорость преобразования электроэнергии, то по аналогии с расчетом обычной
скорости (например автомобиля), для её расчета необходимо в знаменатель
поставить время, а в числитель электроэнергию. Пример - электрочайник включили,
чтобы вскипятить воду, за 6 минут счетчик «накрутил» 0,2 кВт*ч, найдем мощность
чайника: Р
= W / t (Р – активная
мощность, W –
электроэнергия, t –
время), Р = 0,2 / (6/60) = 2 кВт. Если то же количество электроэнергии фен «потребил»
за время 9 мин, то по той же формуле Р2 = W2 / t = 0,2 / (9/60) = 1,33 кВт. Обратите
внимание, чайник потребил одинаковое количество электроэнергии, но за меньшее
время, именно поэтому он мощнее, то есть он обладает большей мощностью.
То? о чем мы говорили
в предыдущем абзаце, отражает физический смысл понятия «электрическая
мощность». Теперь поговорим о мощности в энергетическом ракурсе. В зависимости
от вида мощности измеряться она может в ВА (Вольт-Амперах) – полная мощность,
Вт (ваттах) – активная мощность или вар
(Вольт-Ампер реактивный) – реактивная мощность. Кстати, несмотря на присутствие
имен собственных в единице вар, в международной системе единиц (СИ) принято
решение обозначать единицы реактивной мощности с маленькой буквы– вар. Итак, полная
мощность, судя по названию, выражает всю мощность переданную или
преобразованную электроустановкой. Она обозначается буквой S
и измеряется в Вольт-Амперах (ВА). Полная мощность однофазной цепи S = U*I, ВА, 3-хфазной цепи S = √3*U*I, где U – линейное напряжение, I – фазный ток (данная
формула применима для симметричной нагрузки, при нессиметричной нагрузке
необходимо суммировать мощность каждой фазы). Активная мощность является частью
полной и характеризует электрическую энергию, преобразуемую в любой другой вид
энергии. Например, вентилятор преобразовывает электрическую энергию в
механическую, а печка в тепловую и т.п. Активная мощность обозначается Р и измеряется в Вт. Формула активной мощности Р = S*cos φ, для однофазной цепи Р = U*I* cos φ, для
3-хфазной Р = √3*U*I*cos φ, где U – линейное напряжение, I – фазный ток. Угол φ – так называемый угол сдвига фаз (между
током и напряжением цепи) или коэффициент мощности, он может изменяться в
пределах от 0 до 1. В случае, когда cos φ = 1, активную мощность можно выразить как Р = I2*R (вспоминаем правило Джоуля-Ленца), в этом
случае Р
= I2*R = S. Есть
ещё реактивная мощность, характеризующая циклические режимы в
электротехнических устройствах, или можно сказать, что реактивная мощность
учитывает нагрузки, создаваемые в электроустановках колебаниями энергии в цепях
переменного тока. Довольно непонятно, не правда ли? Попробуйте выучить любое из
понравившихся Вам определений, чтобы блеснуть им в каком-нибудь умном
разговоре. На этом его польза и закончится. Итак, реактивная мощность –
обозначается Q,
измеряется в вар. Она численно равна Q = S*sinφ (1-нофазные цепи) и Q = √3*U*I* sin φ.
Для понимания
связи всех видов электрической мощности удобно воспользоваться графическим их
изображением (рис. 1). Это так называемый, треугольник мощностей. Как мы видим S = √(Р2 + Q2).
Приведем
пример: Полная мощность цепи S
= 100 кВА, cos φ = 0,9. Найти активную и реактивную мощность. Решение: если
косинус φ равен 0,9 , то синус равен sin φ = 1-0.92 (основное
тригонометрическое тождество) = 0,436. Тогда Р = 100*0,9, а Q = 100*0,436. Находим Р = 90 кВт, а Q = 43.6 квар.
Пример2:
3-хфазный асинхронный двигатель (номинальное напряжение 380 В) имеет
номинальную электрическую мощность 15 кВт, cos φ = 0,85. КПД принять 100 %. Рассчитать
номинальный ток двигателя для последующего выбора кабельной линии. Решение I = P/(√3*U* cos φ) = 15/(1,73*0,38*0,85) = 26,8 А.
Вадим Д.
г.Волгодонск
Ростовская обл.
|
