С какими физическими процессами связаны понятия реактивного сопротивления реактивной мощности
Перейти к содержимому

С какими физическими процессами связаны понятия реактивного сопротивления реактивной мощности

  • автор:

С какими физическими процессами связаны понятия активного сопротивления, активной мощности?

Построить векторную диаграмму напряжения и тока для участка цепи.

Лучший ответ

С фазовым сдвигом между током и напряжением

Остальные ответы

со столкновением электронов с атомами?

UndeadУченик (173) 6 лет назад

а подробнее можете описать?

Игорь М Мудрец (14927) электроны сталкиваются с атомами и те начинают сильнее колебаться (нагреваются)

Раздел физики. Основы электротехники. Закон Ома. Формула для рассчета мощности.

Похожие вопросы

Ваш браузер устарел

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

С какими физическими процессами связаны понятия реактивного сопротивления реактивной мощности

  • Работа в компании
  • Закупки
  • Библиотека
  • Охрана труда
  • Рус / Eng
  • О заводе
  • Каталог
    • Установки компенсации реактивной мощности
      • Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
      • Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
      • Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
      • Комплектующие для конденсаторных установок
      • Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
      • Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
      • Конденсаторы серии AFC3
      • Конденсаторы серии FA2
      • Конденсаторы серии FA3
      • Конденсаторы серии FB3
      • Конденсаторы серии FO1
      • Конденсаторы серии PO1
      • Конденсаторы серии SPC
      • Серия K78-99 (пластиковый корпус)
      • Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
      • Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
      • Серия К78-98 (пластиковый корпус)
      • Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
      • Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)

      rezident

      • офис: с 9 00 до 17 30
      • склад: с 9 00 до 17 00

      +7 (925) 517-34-27 (отдел продаж);

      +7 (495) 744-31-71 (отдел продаж);
      +7 (926) 673-77-58 (отдел персонала).

      • Охрана труда
      • Установки компенсации реактивной мощности
        • Регулируемые конденсаторные установки КРМ (АУКРМ) — 0,4 кВ
        • Нерегулируемые конденсаторные установки КРМ (УКРМ ) — 0,4 кВ
        • Тиристорные конденсаторные установки КРМТ (АУКРМТ) — 0,4 кВ
        • Комплектующие для конденсаторных установок
        • Серия PSPE1 (однофазные конденсаторы)
        • Серия PSPE3 (трехфазные конденсаторы)
        • Конденсаторы серии AFC3
        • Конденсаторы серии FA2
        • Конденсаторы серии FA3
        • Конденсаторы серии FB3
        • Конденсаторы серии FO1
        • Конденсаторы серии PO1
        • Конденсаторы серии SPC
        • Серия K78-99 (пластиковый корпус)
        • Серия К78-99 A (алюминиевый корпус)
        • Серия К78-99 AP2 (взрывозащищенный)
        • Серия К78-98 (пластиковый корпус)
        • Серия К78-98 A (алюминиевый корпус)
        • Серия К78-98 АР2 (взрывозащищенный)

        Сертификаты
        ЗАДАТЬ ВОПРОС
        ЗАДАЙТЕ ВОПРОС ONLINE
        на Ваши вопросы ответят профильные специалисты
        ЗАДАТЬ ВОПРОС
        Спасибо за интерес, проявленный к нашей Компании

        • Реактивная мощность
        • Теория реактивной мощности

        Теория реактивной мощности
        Отправить другу

        Появление термина «реактивная» мощность связано с необходимостью выделения мощности, потребляемой нагрузкой, составляющей, которая формирует электромагнитные поля и обеспечивает вращающий момент двигателя. Эта составляющая имеет место при индуктивном характере нагрузки. Например, при подключении электродвигателей. Практически вся бытовая нагрузка, не говоря о промышленном производстве, в той или иной степени имеет индуктивный характер.

        В электрических цепях, когда нагрузка имеет активный (резистивный) характер, протекающий ток синфазен (не опережает и не запаздывает) от напряжения. Если нагрузка имеет индуктивный характер (двигатели, трансформаторы на холостом ходу), ток отстает от напряжения. Когда нагрузка имеет емкостной характер (конденсаторы), ток опережает напряжение.

        Суммарный ток, потребляемый двигателем, определяется векторной суммой:

        1. Iа — активный ток
        2. Iри — реактивный ток индуктивного характера

        К этим токам привязаны мощности потребляемые двигателем.

        1. Р – активная мощность привязана к Iа (по всем гармоникам суммарно)
        2. Q – реактивная мощность привязана к Iри (по всем гармоникам суммарно)
        3. A – полная мощность потребляемая двигателем. (по всем гармоникам суммарно)

        Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она и необходима для работы двигателя, поэтому ее необходимо получать на месте, чтобы не потреблять ее от энергоснабжающей организации. Тем самым мы снижаем нагрузку на провода и кабели, повышаем напряжение на клеммах двигателя, снижаем платежи за реактивную мощность, имеем возможность подключить дополнительные станки за счет снижения тока потребляемого с силового трансформатора.

        Параметр определяющий потребление реактивной мощности называется Cos (φ)

        Cos (φ) = P1гарм / A1гарм

        • P1гарм — активная мощность первой гармоники 50 Гц
        • A1гарм — полная мощность первой гармоники 50 Гц

        A = √P² + Q²

        Таким образом, сos (φ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузкой увеличивается. Необходимо стремиться к повышению сos (φ), т.к. низкий сos (φ) несет следующие проблемы:

        1. Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание тока реактивной мощности);
        2. Высокие перепады напряжения в электрических линиях (например 330…370 В, вместо 380 В);
        3. Необходимость увеличения габаритной мощности генераторов, сечения кабелей, мощности силовых трансформаторов.

        Из всего вышеприведенного, понятно, что компенсация реактивной мощности необходима. Чего легко можно достичь применением активных компенсирующих установок. Конденсаторы в которых будут компенсировать реактивную мощность двигателей.

        Потребители реактивной мощности

        Потребителями реактивной мощности, необходимой для создания магнитных полей, являются как отдельные звенья электропередачи (трансформаторы, линии, реакторы), так и такие электроприёмники, преобразующие электроэнергию в другой вид энергии которые по принципу своего действия используют магнитное поле (асинхронные двигатели, индукционные печи и т.п.). До 80-85% всей реактивной мощности, связанной с образованием магнитных полей, потребляют асинхронные двигатели и трансформаторы. Относительно небольшая часть в общем балансе реактивной мощности приходится на долю прочих её потребителей, например на индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразовательные установки, люминисцентное освещение и т.п.

        Трансформатор как потребитель реактивной мощности. Трансформатор является одним из основных звеньев в передаче электроэнергии от электростанции до потребителя. В зависимости от расстояния между электростанцией и потребителем и от схемы передачи электроэнергии число ступеней трансформации лежит в пределах от двух до шести. Поэтому установленная трансформаторная мощность обычно в несколько раз превышает суммарную мощность генераторов энергосистемы. Каждый трансформатор сам является потребителем реактивной мощности. Реактивная мощность необходима для создания переменного магнитного потока, при помощи которого энергия из одной обмотки трансформатора передаётся в другую.

        Асинхронный двигатель как потребитель реактивной мощности. Асинхронные двигатели наряду с активной мощностью потребляют до 60-65% всей реактивной мощности нагрузок энергосистемы. По принципу действия асинхронный двигатель подобен трансформатору. Как и в трансформаторе, энергия первичной обмотки двигателя – статора передаётся во вторичную – ротор посредствам магнитного поля.

        Индукционные печи как потребители реактивной мощности. К крупным электроприемникам, требующим для своего действия большой реактивной мощности, прежде всего, относятся индукционные печи промышленной частоты для плавки металлов. По существу эти печи представляют собой мощные, но не совершенные с точки зрения трансформаторостроения трансформаторы, вторичной обмоткой которых является металл (садка), расплавляемый индуктированными в нём токами.

        Преобразовательные установки, преобразующие переменный ток в постоянный при помощи выпрямителей, также относятся к крупным потребителям реактивной мощности. Выпрямительные установки нашли широкое применение в промышленности и на транспорте. Так, установки большей мощности с ртутными преобразователями используются для питания электроизоляционных ванн, например при производстве алюминия, каустической соды и др. Железнодорожный транспорт в нашей стране почти полностью электрифицирован, причём значительная часть железных дорог использует постоянный ток преобразовательных установок.

        НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
        или заполните простую форму

        Компенсация реактивной мощности в электрических сетях

        С другой стороны, элементы распределительной сети (линии электропередачи, повышающие и понижающие трансформаторы) в силу особенностей конструктивного исполнения имеют продольное индуктивное сопротивление. Поэтому, даже для нагрузки потребляющей только активную мощность, в начале распределительной сети будет иметь место индуктивная составляющая – реактивная мощность. Величина этой реактивной мощности зависит от индуктивного сопротивления распределительной сети и полностью расходуется на потери в элементах этой распределительной сети.

        Действительно, для простейшей схемы:

        • Р – активная мощность в центре питания,
        • Рн – активная мощность на шинах потребителя,
        • R – активное сопротивление распределительной сети,
        • Q – реактивная мощность в центре питания,
        • Qн – реактивная мощность на шинах потребителя.
        • U – напряжение в центре питания,
        • Uн – напряжение на шинах потребителя,
        • Х – индуктивное сопротивление распределительной сети.

        В результате, независимо от характера нагрузки, по распределительной сети от источника питания будет передаваться реактивная мощность Q. При двигательном характере нагрузки ситуация ухудшается – значения мощности в центре питания увеличивается и становится равными:

        Р = Рн + ( Рн² + Qн² ) * R / Uн²;
        Q = Qн + ( Рн² + Qн² ) * X / Uн².

        Передаваемая от источника питания к потребителю реактивная мощность имеет следующие недостатки:

          В распределительной сети возникают дополнительные потери активной мощности – потери при транспорте электрической энергии:

        δР = ( Рн² + Qн² ) * R ,
        Uн = U – ( P * R + Q * X ) / U.

        Таким образом, транспортировка реактивной мощности по распределительным сетям от центров питания к потребителям превращается в сложную технико-экономическую проблему, затрагивающую как вопросы экономичности так и вопросы надежности систем электроснабжения.

        Классическим решением данной проблемы в распределительных сетях является компенсация реактивной мощности у потребителя путём установки у него дополнительных источников реактивной мощности – потребительских статических конденсаторов.

        Компенсация реактивной мощности применяется:

        • по условию баланса реактивной мощности;
        • как важное мероприятие для снижения потерь электрической энергии в сетях;
        • для регулирования напряжения.

        6.4. Практическое занятие №4. Расчет цепи переменного тока с последовательным соединением элементов

        1. Какими параметрами характеризуются синусоидальный ток или напряжение?

        2. Каково соотношение между амплитудным и действующим значениями величин, изменяющихся во времени по синусоидальному закону?

        3. С какими физическими процессами связаны понятия активного сопротивления, активной мощности? Построить векторную диаграмму напряжения и тока для участка цепи.

        4. С какими физическими процессами связаны понятия реактивного сопротивления, реактивной мощности? Как величина индуктивного и емкостного реактивных сопротивлений зависит от частоты питающего напряжения?

        5. Построить векторные диаграммы для участков цепи с идеальной индуктивностью и идеальной емкостью.

        6. Как определяют активное, реактивное и полное сопротивления цепи, содержащей несколько последовательно включенных элементов?

        7. Привести формулы для расчета активной, реактивной и полной мощностей цепи.

        8. Построить треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей для участка цепи с последовательным соединением R и L, с последовательны соединением R и C.

        9. Построить векторную диаграмму для цепи, содержащей несколько последовательно включенных элементов.

        6.4.2. Расчет электрических параметров цепи

        Задача 1. Электрическая цепь, показанная на рис. 6.8, питается от источника синусоидального тока с частотой 200 Гц и напряжением 120 В. Дано: R = 4 Ом, L = 6,37 мГн, C = 159 мкФ.

        Вычислить ток в цепи, напряжения на всех участках, активную, реактивную, и полную мощности. Построить векторную диаграмму, треугольники сопротивлений и мощностей.

        Анализ и решение задачи 1

        1. Вычисление сопротивлений участков и всей цепи

        Индуктивное реактивное сопротивление

        XL = 2πf L = 2×3,14×200×6,37·10 -3 Ом.

        Емкостное реактивное сопротивление

        XC = 1 / (2πf C) = 1 / (2×3,14×200×159·10 -6 ) Ом.

        Реактивное и полное сопротивления всей цепи:

        X = XL — XC = 3 Ом; Ом.

        2. Вычисление тока и напряжений на участках цепи

        I = U / Z = 120 / 5 А.

        Напряжения на участках:

        3. Вычисление мощностей

        P = R I 2 = U1 I = 2304 Вт.

        Полная мощность цепи

        ВА.

        4. Расчет цепи методом комплексных чисел

        Запишем в комплексном виде сопротивление каждого элемента и всей цепи

        R = 4e j0° = 4 Ом; XL = 8e +j90° = j8 Ом; XC = 5e -j90° = -j5 Ом.

        На комплексной плоскости в масштабе: в 1 см – 2 Ом, построим треугольник сопротивлений (рис. 6.9. а).

        Из треугольника определим величину полного сопротивления Z и угол фазового сдвига φ

        Ом;

        .

        В показательной форме полное сопротивление всей цепи запишется в виде

        Z = Ze +jφ = 5e +j37° Ом.

        Примем начальную фазу приложенного к цепи напряжения за нуль и определим по закону Ома ток в данной цепи

        Í = Ú / Z = 120e +j0° / 5e +j37° А.

        Следовательно, в данной цепи ток отстает по фазе от напряжения на угол φ. Зная величину тока I, определим мощности для отдельных элементов и всей цепи.

        P = 2304 Вт; QL = 4608 ВАр; QC = 2880 ВАр.

        .

        Треугольник мощностей в масштабе: в 1 см – 1000 Вт (ВАр); (ВА), построим (рис. 6.9. б) на основе выражения для полной мощности

        Для построения векторных диаграмм по току и напряжениям примем начальную фазу тока равной нулю, т.к. ток I в данной схеме является одним и тем же для всех элементов в цепи.

        Í = Ie +j0° / 24e +j0° А.

        Запишем выражения для напряжений в комплексной форме

        Ú1 = R Í = 96e +j0° В; Ú2 = XL Í = 192e +j90° В;

        Ú3 = XC Í = 120e -j90° В; Ú = Z Í = 120e +j37° В.

        Выберем масштабы для векторной диаграммы: в 1 см – 6 А; в 1 см – 50 В. Векторная диаграмма напряжений строится на основе второго закона Кирхгофа для данной цепи

        Векторная диаграмма цепи показана на рис. 6.9. в. При последовательном соединении элементов построение диаграммы начинают с вектора тока Í, по отношению к которому ориентируются вектора напряжений на участках цепи: напряжение на активном сопротивлении Ú1 совпадает с ним по направлению, напряжение на индуктивности Ú2 опережает его на 90°, на емкости отстает на 90°. Полное напряжение Ú строится как их векторная сумма.

        Дополнительные вопросы к задаче 1

        1. Какой характер носит эквивалентное реактивное сопротивление цепи?

        По условию задачи XL > XC, поэтому X = XL — XC имеет индуктивный характер. Обратите внимание, что реактивные сопротивления отдельных участков цепи (XL, XC) могут быть больше ее полного сопротивления, так в данном случае XL > Z.

        2. Как изменяется режим работы цепи при изменении частоты питающего напряжения?

        От частоты зависят реактивные сопротивления: XL прямо пропорционально частоте f, XC обратно пропорционально f. В рассматриваемой схеме XL > XC, поэтому при росте частоты X возрастает, ток уменьшается и возрастает угол φ его отставания от напряжения. При уменьшении частоты X уменьшается и при некотором ее значении X = 0, т.е. схема ведет себя как чисто активное сопротивление (режим резонанса напряжений, при котором UL = UC, Z = R и ток наибольший). При дальнейшем уменьшении частоты XC > XL, Z возрастает, I уменьшается, схема ведет себя как активно-емкостное сопротивление.

        Практическое занятие. Расчет цепи переменного тока с последовательным соединением элементов
        учебно-методический материал по физике (7 класс)

        1 . Напряжение на индуктивности L = 0,1 Гн в цепи синусоидального тока изменяется по закону uL = 141sin(1000 t – 30град. ) Записать закон изменения тока на индуктивности.

        2 . Ток в емкости С = 0,1 мкФ равен i = 0,1sin(400 t + π 3) А. Записать закон изменения напряжения на емкости.

        3. На участке цепи с последовательно включенными активным сопротивлением R = 160 Ом и емкостью С = 26, 54 мкФ мгновенное значение синусоидального тока i = 0,1sin 314 t А.

        Записать закон изменения напряжений на емкости и на всем участке цепи. Чему равны действующие значения этих величин?

        4 . Амплитудное значение напряжения переменного тока с периодом Т=2,23 мсек. Равно 220 В. Определить действующее значение напряжения и его частоту.

        5. В цепь с напряжением 220 В включены реостат с сопротивлением R 1 = 5 Ом, катушка с сопротивлением R 2 =3 Ома и Х L = 4 Ома и емкость с сопротивлением Х с = 10 Ом. Определить ток в цепи.

        6. К катушке с индуктивностью 10 мГн и сопротивлением R =4,7 Ом приложено напряжение 25 В при частоте 150 Гц. Определить ток катушки.

        Вопросы для самоконтроля:

        1. Какими параметрами характеризуются синусоидальный ток или напряжение?

        2. Каково соотношение между амплитудным и действующим значениями величин, изменяющихся во времени по синусоидальному закону?

        3. С какими физическими процессами связаны понятия активного сопротивления, активной мощности? Построить векторную диаграмму напряжения и тока для участка цепи.

        4. С какими физическими процессами связаны понятия реактивного сопротивления, реактивной мощности? Как величина индуктивного и емкостного реактивных сопротивлений зависит от частоты питающего напряжения?

        5. Построить векторные диаграммы для участков цепи с идеальной индуктивностью и идеальной емкостью.

        6. Как определяют активное, реактивное и полное сопротивления цепи, содержащей несколько последовательно включенных элементов?

        7. Привести формулы для расчета активной, реактивной и полной мощностей цепи.

        Похожие публикации:
        1. Защитный диод двунаправленный как проверить
        2. Контекстное редактирование блока в автокаде
        3. Расположение розеток на кухне схема и высота
        4. С какого этажа эвакуируются на крышу

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *