Методики расчёта составляющих мощности при синусоидальных и несинусоидальных режимах | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №28 (132) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 19.12.2016

Статья просмотрена: 540 раз

Библиографическое описание:

Файфер Л. А. Методики расчёта составляющих мощности при синусоидальных и несинусоидальных режимах // Молодой ученый. — 2016. — №28. — С. 197-200. — URL https://moluch.ru/archive/132/37060/ (дата обращения: 26.09.2018).



Особое внимание уделяется обеспечению качества электроэнергии, которая должна соблюдать определённые требования. Несоблюдение требований ведёт к повреждению электрического оборудования, к росту потерь электроэнергии.

Ввиду постоянного роста количества электрических приёмников возникают высшие гармоники. А составляющие гармоник тока и напряжения ведут к возникновению проблем качества электрической энергии. На потребителей это сказывается в виде повышения стоимости электрической энергии. Под качеством электрической энергии принято понимать взаимосоответствие характеристик электроэнергии и показателей качества электроэнергии. Основными параметрами качества согласно ГОСТ 13109–2003 [1] являются колебания напряжения, отклонение частоты, несинусоидальность и несимметрия напряжения. Поэтому правильное определение параметров режима, таких как активная и реактивная мощность, а также действующие значения токов и напряжений имеет важное значение при исследовании показателей качества электроэнергии.

Определение активной, реактивной и полной мощности.

Одним из важных параметров в электроэнергетических системах является активная мощность, которой уделяется большое внимание. Активной мощностью P называется мощность, потребляемая электроприёмниками и преобразующаяся в другие виды энергии. Она имеет конкретное определение. Поэтому способы определения активной мощности никем не опровергались.

Иначе можно говорить о неактивной мощности или реактивной мощности, так как стойкого определения нет. Под ней понимают всю мощность, исключая активную. Это связано с тем, что описать процессы при несинусоидальных режимах реактивной мощностью нельзя. Реактивной мощностью называют мощность, преобразующуюся в энергию магнитных и электрических полей.

Электрические поля будут создаваться в электрооборудовании, которое характеризуется ёмкостным сопротивлением. Реактивная мощность в конденсаторах, кабелях представлена выражением

.

А магнитные поля характеризуются индуктивным сопротивлением. В таких видах электрооборудования как, трансформаторы, двигатели реактивная мощность определяется выражением

.

Полная мощность определяется общепризнанной формулой в случае синусоидальной нагрузки:

.

Под полной мощностью понимают мощность, необходимую для обеспечения работы нагрузки, в случае неиспользования всей мощности при совершении полезной работы. Именно она определяет выбор электрооборудования подстанций.

Способов определения реактивной мощности существует много. Именно вопросы определения реактивной мощности являются предметом споров и обсуждений учёных. Внимание к этим вопросам связано с увеличением несинусоидальных нагрузок. Соответственно, если гармоники были невелики, то погрешность расчётов реактивной мощности была не большой. Рост высших гармоник связан с внедрением различных устройств. Источниками высших гармоник являются такие устройства, как сварочные аппараты, статические преобразователи, электродуговые печи.

Так же фактором влияния является прогресс компьютерной техники. Что значительно сокращает время и упрощает расчёты. Ранее компьютерная и измерительная техника не позволяла производить сложные расчёты реактивной мощности.

Ранее в ГОСТах никак не застрагивались несинусоидальные режимы. Поэтому проблемы определения реактивной мощности при несинусоидальных режимах являются актуальными.

Международная электротехническая комиссия (МЭК) в 1977г. предложила производить расчёт реактивной мощности по формуле

.

Методы определения реактивной мощности при синусоидальных режимах.

Методы определения реактивной мощности при синусоидальных режимах можно разделить на две группы: методы, использующие мгновенные значения токов и напряжений и методы, использующие действующие значения токов и напряжений.

Первая группа методов, основанная на использовании мгновенных значений токов и напряжений, использует формулу, встречающуюся практически в каждом учебнике по ТОЭ.

К. С. Демирчян в [2] приводит формулу, которая справедлива лишь для синусоидального режима:

.

Также часто встречается способ определения реактивной мощности по формуле

.

Формула имеет место и для расчёта несинусоидальных режимов.

Также существует ещё один способ определения мощности для синусоидального режима, используя вольтамперную характеристику. Маевский в [3] предпринял попытку использования интегрального выражения. Интеграл берётся от произведения тока на функцию перпендикулярную напряжению или напротив произведения напряжения на функцию перпендикулярную тока. Мощность Маевского представлена формулой

.

Методы определения реактивной мощности при несинусоидальных режимах.

В связи с отсутствием точной формулировки реактивной мощности при несинусоидальных режимах у учёных наблюдаются большие разногласия.

Наиболее известная формула расчёта реактивной мощности ввёл Штайнмец которую используют как для расчёта режимов с синусоидальной нагрузкой, так и с несинусоидальной:

.

Далее Иловичем были предложены формула

.

Буденау ввёл понятие «мощность искажение». Заметим, что учёные по-разному обозначают мощность искажения. В литературе [4, 5, 6] обозначают, как «D», также встречается такое обозначение, как «T» в [7].

Буденау считал целесообразным выделение двух составляющих Q и D, это являлось причиной превышения полной мощности над активной мощностью в несинусоидальном режиме. На рисунке 1 представлено геометрическое понимание мощности. Одна выражалась в сдвиге по фазе, а другая в искажении формы. Мощность искажения представлена формулой

.

Рис. 1. Геометрическое понимание мощностей

Шклярский Я. Э. в [6] приводит формулу для расчёта мощности искажения через действующие значения токов и напряжений высших гармоник, без определения полной, активной и реактивной мощностей, в случае, когда гармонические составляющие величин заданы. Тогда мощность искажения представлена выражением

.

В диссертации С. Н. Чижмы [5] имеется рисунок 2, на котором наглядно истолкованы понятия активной и реактивной мощности (рисунок 2). В индуктивных элементах происходит отставание тока от напряжения по фазе, в случае, когда ток и напряжение имеют разные знаки. Энергия, запасаемая в индуктивных элементах, совершает колебательные движения. Такую мощность называют реактивной.

Рис. 2. Истолкование понятий активной и реактивной мощности

Вывод.

Одним из важных параметров в электроэнергетических системах является активная мощность, которая имеет конкретное определение. Поэтому способы определения активной мощности никем не опровергались. Иначе можно говорить о неактивной мощности или реактивной мощности, так как стойкого определения нет. Способов определения реактивной мощности существует много. Именно вопросы определения реактивной мощности являются предметом споров и обсуждений учёных.

Литература:

  1. ГОСТ 13109–2003. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения [Текст]. — Взамен ГОСТ 13109– 87; введен 1999–01–01. — М.: Госстандарт России, 2010. — 35 с. — (Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная).
  2. Демирчян, К. С. Теоретические основы электротехники [Текст]: в 3 т. / К. С. Демирчян, Л. Р. Нейман, Н. В. Коровкин, В. Л. Чечурин. — 4-е изд., дополненное для самостоятельного изучения курса. — Питер. — Т. 1. — 2003. — 357 с.
  3. Маевский О. А. Энергетические показатели вентильных преобразователей [Текст]. -М.: Энергия. — 1978. — 320 с.
  4. Сулейманов, А. О. Неактивная мощность и её составляющие в элеткроэнергетических системах [Текст]: дис.... канд. тех. наук: 05.14.02 / Алмаз Омурзакович Сулейманов; ГОУ ВПО Томский политехничсекий университет. — Томск, 2009. — 135 с.
  5. Чижма, С. Н. совершенствование методов и средств контроля качества электроэнергии и составляющих мощности в электроэнергетических системах с тяговой нагрузкой [Текст]: дис.... доктора тех. наук: 05.14.02 / Сергей Николаевич Чижма; Омский государственный университет путей сообщения. — Омск, 2014. — 367 с.
  6. Шклярский, Я. Э. Влияние гармонического состава тока и напряжения на мощность искажения [Текст] / Я. Э. Шклярский, А. А. Брагин, В. С. Добуш // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». — 2012. — № 4. — С. 26–32.
  7. Крогерис, А. Ф. Мощность переменного тока [Текст]: учеб. / А. Ф. Крогерис. — Рига.: Физ.-энерг.ин-т Латв.АН. — 1993. — 294с.
Основные термины (генерируются автоматически): реактивная мощность, активная мощность, полная мощность, режим, напряжение, мощность, действующее значение токов, мощность искажения, электрическая энергия, формула.


Похожие статьи

Особенности расчётов реактивной мощности...

реактивная мощность, мощность, мощность искажения, составляющая, формула, теория, реактивный ток, основная гармоника, несинусоидальный режим, активная нагрузка.

Компенсация реактивной мощности в районных сетях

реактивная мощность, активная мощность, сеть, разрядное сопротивление, потребитель, полная мощность, коэффициент мощности, передаваемая реактивная мощность, мгновенный коэффициент мощности, электрический...

Приложение комплексных чисел в электротехнике

Мощность. Комплекс мощности получится, если комплекс напряжения умножить на сопряженный комплекс тока: , где – комплекс мощности

, где P – активная мощность, Q – реактивная мощность. Пример. ,6; . Определить активную P и реактивную Q мощность.

Расчёт реактивной мощности, используя разные методики...

Название способов определения мощности. Формула. Реактивная мощность.

Основные термины (генерируются автоматически): реактивная мощность, действующее значение токов, мощность, вар, частота Гц, Кастерсу-Мура, Мгновенная мощность, дискретное...

Специальные фильтрокомпенсирующие устройства как метод...

– возрастает потребление реактивной мощности за счет мощности искажения

Одним из наиболее существенных параметров, определяющих качество электрической энергии, является искажение синусоидальной формы кривой напряжения.

Математическое моделирование параллельного компенсатора...

Локализация протекания реактивной составляющей полной мощности лежит в основе компенсации реактивной мощности.

1) Вычисляется активная мощность нагрузки из измеренных тока нагрузки и напряжения нагрузки за текущий период

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0,4кВ

Для определения допустимых колебаний напряжения в расчетной точке сети исходными данными являются графики работы резко переменной нагрузки. Размах эквивалентного колебания напряжения определяют по формуле, %.

Ключевые слова: потери мощности, высокотемпературные...

реактивная мощность, реактивная энергия, электрическая энергия, учет температуры, коэффициент мощности, устройство компенсации, повышенная пропускная способность, активная мощность, индуктивная нагрузка, активная...

Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок

Электрическая мощность, вырабатываемая ВЭУ в зависимости от скорости ветра U, равна: , (1).

(8). Номинальную мощность ВЭУ с горизонтальной осью вращения можно оценить по формуле [2, 3]. (9).

Особенности расчётов реактивной мощности...

реактивная мощность, мощность, мощность искажения, составляющая, формула, теория, реактивный ток, основная гармоника, несинусоидальный режим, активная нагрузка.

Компенсация реактивной мощности в районных сетях

реактивная мощность, активная мощность, сеть, разрядное сопротивление, потребитель, полная мощность, коэффициент мощности, передаваемая реактивная мощность, мгновенный коэффициент мощности, электрический...

Приложение комплексных чисел в электротехнике

Мощность. Комплекс мощности получится, если комплекс напряжения умножить на сопряженный комплекс тока: , где – комплекс мощности

, где P – активная мощность, Q – реактивная мощность. Пример. ,6; . Определить активную P и реактивную Q мощность.

Расчёт реактивной мощности, используя разные методики...

Название способов определения мощности. Формула. Реактивная мощность.

Основные термины (генерируются автоматически): реактивная мощность, действующее значение токов, мощность, вар, частота Гц, Кастерсу-Мура, Мгновенная мощность, дискретное...

Специальные фильтрокомпенсирующие устройства как метод...

– возрастает потребление реактивной мощности за счет мощности искажения

Одним из наиболее существенных параметров, определяющих качество электрической энергии, является искажение синусоидальной формы кривой напряжения.

Математическое моделирование параллельного компенсатора...

Локализация протекания реактивной составляющей полной мощности лежит в основе компенсации реактивной мощности.

1) Вычисляется активная мощность нагрузки из измеренных тока нагрузки и напряжения нагрузки за текущий период

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0,4кВ

Для определения допустимых колебаний напряжения в расчетной точке сети исходными данными являются графики работы резко переменной нагрузки. Размах эквивалентного колебания напряжения определяют по формуле, %.

Ключевые слова: потери мощности, высокотемпературные...

реактивная мощность, реактивная энергия, электрическая энергия, учет температуры, коэффициент мощности, устройство компенсации, повышенная пропускная способность, активная мощность, индуктивная нагрузка, активная...

Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок

Электрическая мощность, вырабатываемая ВЭУ в зависимости от скорости ветра U, равна: , (1).

(8). Номинальную мощность ВЭУ с горизонтальной осью вращения можно оценить по формуле [2, 3]. (9).

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Особенности расчётов реактивной мощности...

реактивная мощность, мощность, мощность искажения, составляющая, формула, теория, реактивный ток, основная гармоника, несинусоидальный режим, активная нагрузка.

Компенсация реактивной мощности в районных сетях

реактивная мощность, активная мощность, сеть, разрядное сопротивление, потребитель, полная мощность, коэффициент мощности, передаваемая реактивная мощность, мгновенный коэффициент мощности, электрический...

Приложение комплексных чисел в электротехнике

Мощность. Комплекс мощности получится, если комплекс напряжения умножить на сопряженный комплекс тока: , где – комплекс мощности

, где P – активная мощность, Q – реактивная мощность. Пример. ,6; . Определить активную P и реактивную Q мощность.

Расчёт реактивной мощности, используя разные методики...

Название способов определения мощности. Формула. Реактивная мощность.

Основные термины (генерируются автоматически): реактивная мощность, действующее значение токов, мощность, вар, частота Гц, Кастерсу-Мура, Мгновенная мощность, дискретное...

Специальные фильтрокомпенсирующие устройства как метод...

– возрастает потребление реактивной мощности за счет мощности искажения

Одним из наиболее существенных параметров, определяющих качество электрической энергии, является искажение синусоидальной формы кривой напряжения.

Математическое моделирование параллельного компенсатора...

Локализация протекания реактивной составляющей полной мощности лежит в основе компенсации реактивной мощности.

1) Вычисляется активная мощность нагрузки из измеренных тока нагрузки и напряжения нагрузки за текущий период

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0,4кВ

Для определения допустимых колебаний напряжения в расчетной точке сети исходными данными являются графики работы резко переменной нагрузки. Размах эквивалентного колебания напряжения определяют по формуле, %.

Ключевые слова: потери мощности, высокотемпературные...

реактивная мощность, реактивная энергия, электрическая энергия, учет температуры, коэффициент мощности, устройство компенсации, повышенная пропускная способность, активная мощность, индуктивная нагрузка, активная...

Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок

Электрическая мощность, вырабатываемая ВЭУ в зависимости от скорости ветра U, равна: , (1).

(8). Номинальную мощность ВЭУ с горизонтальной осью вращения можно оценить по формуле [2, 3]. (9).

Особенности расчётов реактивной мощности...

реактивная мощность, мощность, мощность искажения, составляющая, формула, теория, реактивный ток, основная гармоника, несинусоидальный режим, активная нагрузка.

Компенсация реактивной мощности в районных сетях

реактивная мощность, активная мощность, сеть, разрядное сопротивление, потребитель, полная мощность, коэффициент мощности, передаваемая реактивная мощность, мгновенный коэффициент мощности, электрический...

Приложение комплексных чисел в электротехнике

Мощность. Комплекс мощности получится, если комплекс напряжения умножить на сопряженный комплекс тока: , где – комплекс мощности

, где P – активная мощность, Q – реактивная мощность. Пример. ,6; . Определить активную P и реактивную Q мощность.

Расчёт реактивной мощности, используя разные методики...

Название способов определения мощности. Формула. Реактивная мощность.

Основные термины (генерируются автоматически): реактивная мощность, действующее значение токов, мощность, вар, частота Гц, Кастерсу-Мура, Мгновенная мощность, дискретное...

Специальные фильтрокомпенсирующие устройства как метод...

– возрастает потребление реактивной мощности за счет мощности искажения

Одним из наиболее существенных параметров, определяющих качество электрической энергии, является искажение синусоидальной формы кривой напряжения.

Математическое моделирование параллельного компенсатора...

Локализация протекания реактивной составляющей полной мощности лежит в основе компенсации реактивной мощности.

1) Вычисляется активная мощность нагрузки из измеренных тока нагрузки и напряжения нагрузки за текущий период

Компенсация реактивной мощности в электрических сетях 0,4кВ

Для определения допустимых колебаний напряжения в расчетной точке сети исходными данными являются графики работы резко переменной нагрузки. Размах эквивалентного колебания напряжения определяют по формуле, %.

Ключевые слова: потери мощности, высокотемпературные...

реактивная мощность, реактивная энергия, электрическая энергия, учет температуры, коэффициент мощности, устройство компенсации, повышенная пропускная способность, активная мощность, индуктивная нагрузка, активная...

Выбор электрогенераторов для ветроэнергетических установок

Электрическая мощность, вырабатываемая ВЭУ в зависимости от скорости ветра U, равна: , (1).

(8). Номинальную мощность ВЭУ с горизонтальной осью вращения можно оценить по формуле [2, 3]. (9).

Задать вопрос