Điều đó có nghĩa gì đối với công suất phản kháng được phân phối / tiêu thụ?

Sức mạnh thực sự có ý nghĩa vì có mức tiêu thụ thực tế, nhưng liên quan đến sức mạnh phản ứng; những gì được tiêu thụ / giao hàng? Và làm thế nào để thay đổi mạch một khi điều này xảy ra?

Để trả lời câu hỏi: Công suất thực được tiêu thụ bởi một mạch điện. Công suất phản kháng được chuyển giữa mạch và nguồn.

Sức mạnh thực sự trong W (P) là sức mạnh hữu ích. Một cái gì đó chúng ta có thể ra khỏi mạch. Nhiệt, ánh sáng, cơ năng. Công suất được tiêu thụ trong điện trở hoặc động cơ.

Công suất biểu kiến ​​trong VA (S) là những gì nguồn đưa vào một mạch. Các tác động đầy đủ các mạch có trên nguồn.

Vì vậy, hệ số công suất là một loại hiệu quả pf = P / S cho một mạch. Càng gần 1 thì càng tốt.

Công suất phản kháng trong VAR (Volt Amps Reactive) (Q) là công suất lưu thông giữa nguồn và tải. Nguồn được lưu trữ trong các tụ điện hoặc cuộn cảm. Nhưng nó là cần thiết. Ví dụ, công suất phản kháng cảm ứng trong động cơ điện tạo thành từ trường để quay động cơ. Không có nó, động cơ sẽ không hoạt động nên thật nguy hiểm khi coi nó là lãng phí, nhưng nó là loại.

Tụ điện và cuộn cảm là phản ứng. Họ lưu trữ năng lượng trong các lĩnh vực của họ (điện và từ tính). Đối với 1/4 dạng sóng ac, năng lượng được tiêu thụ bởi thiết bị phản ứng khi trường được hình thành. Nhưng dạng sóng quý tiếp theo, điện trường hoặc từ trường sụp đổ và năng lượng được đưa trở lại nguồn. Tương tự cho hai quý cuối cùng, nhưng ngược lại cực.

Để xem hoạt hình, xem Mạch AC Series . Nó hiển thị tất cả 6 mạch nối tiếp (R, L, C, RL, RC & RLC). Bật nguồn tức thời. Khi p dương, nguồn cung cấp năng lượng. Khi p âm, nguồn được gửi đến nguồn.

Đối với R, năng lượng được tiêu thụ. Đối với L hoặc C, dòng điện giữa nguồn và thiết bị. Đối với RL hoặc RC, hai mối quan hệ này được kết hợp. Điện trở tiêu thụ và lưu trữ thiết bị phản ứng / gửi nguồn tới nguồn.

Lợi ích thực sự là khi một cuộn cảm VÀ một tụ điện nằm trong mạch. Công suất phản kháng điện dung hàng đầu là đối nghịch trong cực tính với công suất phản kháng cảm ứng tụt hậu. Các tụ điện cung cấp năng lượng cho cuộn cảm làm giảm công suất phản kháng mà nguồn phải cung cấp. Cơ sở để hiệu chỉnh hệ số công suất.

Chọn RLC trong tài liệu tham khảo. Chú ý rằng điện áp nguồn (hypoteneuse) được hình thành từ V R và V L - V C . Nó ít hơn nếu được hình thành từ V R và V $V_S$$V_R$$V_L - V_C$$V_R$$V_L$

Nếu tụ điện cung cấp tất cả công suất của cuộn cảm, tải sẽ trở thành điện trở và P = S và pf = 1. Tam giác công suất biến mất. Dòng điện yêu cầu là ít hơn, có nghĩa là cáp, bảo vệ mạch có thể ít hơn. Bên trong động cơ, tam giác công suất không bị tồn tại, với dòng điện bổ sung đến từ tụ điện.

Tham chiếu cho thấy các mạch nối tiếp, nhưng bất kỳ C nào sẽ cung cấp năng lượng cho bất kỳ L nào trong mạch xoay chiều làm giảm công suất biểu kiến ​​mà nguồn phải cung cấp.

Hãy lấy một ví dụ. Động cơ P = 1kW ở độ trễ 0,707 pf với nguồn 120V.

$Q_L = 1kVAR$$S_1 = 1.42kVA$$Θ_1 = 45° lagging$$V_S$$I_1 = 11.8A$

Tăng hệ số công suất lên 0,95 độ trễ bằng cách thêm tụ điện song song với tải.

$Q_L$$Q_C = 671VAR$$Q_T = 329VAR$$S_2 = 1.053kVA$$I_2 = 8.8A$$S_1$

Các tụ điện cung cấp 671VAR công suất phản kháng hàng đầu cho công suất phản kháng trễ của động cơ, làm giảm công suất phản kháng ròng xuống còn 329VAR. Các tụ điện hoạt động như một nguồn cho cuộn cảm (cuộn dây động cơ).

Điện trường của tụ điện tăng lên. Khi điện trường phóng điện, từ trường của cuộn dây hình thành. Khi từ trường sụp đổ, tụ điện tích điện. Nói lại. Nguồn đang đi qua lại giữa tụ điện và cuộn cảm.

$Q_L = Q_C$$S_2 = P = 1kVA$$I_2 = 8.33A$

Nếu bạn áp dụng một nguồn cung cấp điện áp xoay chiều cho một tải chỉ bao gồm điện dung hoặc điện cảm thì góc pha của dòng điện so với điện áp được dịch chuyển 90 độ. Khi điện áp và dòng điện bị dịch chuyển 90 độ, không có nguồn điện thực sự được cung cấp cho tải đó. Gì được cung cấp cho tải được gọi là công suất phản kháng.

Nếu tải là một điện trở, dòng điện và điện áp sẽ chính xác cùng pha (theo luật ohms) và sẽ không có công suất phản kháng được cung cấp - công suất được cung cấp sẽ là năng lượng thực và nó sẽ làm nóng điện trở.

Ở giữa hai giới hạn này, cả sức mạnh phản ứng và sức mạnh thực sự có thể được cung cấp. Cosin của góc pha của dòng điện so với điện áp được gọi là hệ số công suất - bạn có thể đã nghe nói về điều này; khi pha bằng 0 (tải điện trở) cos (0) bằng 1. Khi pha là 90 (tải trở kháng phản kháng) cos (90) bằng không.

Đường chéo (màu đỏ) trong bản vẽ ở trên là VA tức là volt-ampe được áp dụng cho tải - về cơ bản đó là điện áp RMS x dòng RMS. VA được gọi là "công suất biểu kiến" và sẽ bằng công suất thực / thực (màu xanh lá cây) nếu tải hoàn toàn là điện trở.

Nếu tải hoàn toàn là phản ứng, "công suất biểu kiến" = "công suất phản kháng" (màu xanh)

Lưu ý rằng trong sơ đồ trên, góc giữa công suất thực và công suất phản kháng luôn là 90 độ. Theo dõi từ các bình luận thêm, sơ đồ dưới đây sẽ giúp làm rõ một số điều về công suất phản kháng: -

$v\cdot i$

Công suất phản kháng không được tiêu thụ. Công suất phản kháng là hệ quả của phản ứng điện của mạch, có nghĩa là sự khác biệt về pha giữa nguồn và tải. Tất cả năng lượng sẽ được cung cấp cho tải hoạt động, nhưng vì mạch không hoạt động 100%, sẽ có một công suất phản kháng cần thiết để "di chuyển" năng lượng hoạt động thông qua mạch phản ứng. Điều đó có nghĩa là bạn sẽ cần cáp lớn hơn để di chuyển toàn bộ sức mạnh này (hoạt động + phản ứng).

Hãy giải thích hài hước này. Sức mạnh hoạt động giống như tiền mặt bạn chi cho thực phẩm mà bạn ăn. Tất cả đi trực tiếp để thực hiện chức năng cần thiết, đó là để thỏa mãn cơn đói của bạn. Công suất phản kháng giống như tiền bạn bỏ ra cho bếp, bạn không thể ăn nó nhưng bạn cần nó để chuẩn bị thức ăn. Bạn có thể tiếp tục sử dụng bếp, nó không được sử dụng hết, nhưng bạn vẫn không thể ăn nó.

Trong các thiết bị như máy biến áp hoặc động cơ, công suất phản kháng là cần thiết để thiết lập từ trường được sử dụng để chuyển đổi năng lượng từ thứ cấp sang sơ cấp hoặc chuyển đổi năng lượng từ điện sang năng lượng cơ học. Bạn không thể trực tiếp thực hiện công việc với nó, nhưng nó là cần thiết để hoàn thành công việc. Bạn cũng có thể nghĩ về nó như nhiên liệu và dầu trong xe hơi. Dầu không làm cho xe chạy nhưng không có nó thì động cơ không thể hoạt động. Đây là một sự tương tự lỏng lẻo.

Vấn đề trong một hệ thống điện là công suất phản kháng và công suất hoạt động được tạo ra bởi máy phát từ cùng một năng lượng đầu vào. (Giống như trong bếp và thực phẩm tương tự, tất cả tiền đều ra khỏi túi của bạn.) Vì vậy, chúng tôi muốn chỉ có công suất phản kháng tối thiểu mà hệ thống của chúng tôi hoàn toàn cần và sau đó có tất cả nguồn năng lượng còn lại được sản xuất dưới dạng năng lượng hoạt động. Mặc dù, có một số trường hợp ưu tiên công suất phản kháng