Різниця між активною та реактивною потужністю

Потужність – це поєднання напруги та струму в електричних ланцюгах. У технічному плані це швидкість, з якою електрична енергія передається електричними ланцюгами, тобто швидкість, з якою передається енергія. Скорочення змінного та постійного струму часто використовуються в системах електроенергії як змінний струм і постійний струм відповідно. Обидва – це різні типи струму, що використовуються для передачі електричної енергії. Активна потужність та реактивна потужність – два найпоширеніші терміни, що використовуються для опису потоку енергії в системах електроенергії. Активна потужність – реальна потужність, тоді як реактивна потужність використовується для передачі реальної потужності. У цій статті висвітлено деякі ключові відмінності між ними.

Що таке активна потужність?

У простих ланцюгах змінного струму напруга і струм є синусоїдальним, тобто форма хвилі дуже схожа на ідеальну синусоїду. У випадку чистим резистивним навантаженням, напругою та струмом зворотно змінюють свою полярність одночасно та в кожний момент, значення є позитивним, тобто напрям струму періодично не змінюється. У цьому випадку передається лише активна потужність. Активна потужність або реальна потужність – це кількість енергії, яка фактично споживається в ланцюзі змінного струму. Простіше кажучи, потужність, яка розсіюється, називається активною потужністю. Він позначається великою літерою “P” і вимірюється у ватах (Вт), в основному кіловат (КВт) і мегават (МВт).

Що таке реактивна потужність?

При чисто реактивному навантаженні напруга знаходиться поза фазою зі струмом. Продукт напруги та струму є позитивним для половини кожного циклу, тоді як для другої половини циклу він негативний, тобто потужність безперервно тече назад і назад між джерелом і навантаженням. Це призводить до передачі реактивної сили на навантаження. Простіше кажучи, реактивна потужність – це невикористана потужність або уявна потужність, яка не використовується для будь-якої корисної роботи, і вона існує, коли напруга і струм поза фазою. Він позначається великою літерою “Q” і вимірюється вольт-амперним реактивом (var) на відміну від одиниці потужності СІ, що становить Вт.

Різниця між активною та реактивною потужністю

Визначення

В електричних системах змінного струму кількість енергії, яка використовується для виробництва ефективної роботи, тобто величина потужності, яка фактично передається навантаження, наприклад трансформатора, називається “активною потужністю” або “реальною потужністю” або “справжньою потужністю”. Це корисна сила, яка насправді залучається навантаженням в результаті енергії, що розсіюється як тепло. Реактивна потужність, з іншого боку, – це кількість енергії, яка постійно відскакує назад і назад між джерелом і навантаженням, тобто потужність, яка не може бути використана для ефективної роботи в ланцюзі змінного струму або системі.

Одиниця

Ватт – це загальна одиниця для всіх форм живлення, яка символізується як «W», але одиниця, як правило, зарезервована для активної потужності. Він практично вимірюється в кіловат (КВт) і мегават (МВт) в системах електроенергії. Реактивна потужність є формою живлення, але вона не виражається у ватах. Натомість це виражається одиничним вольт-амперним реактивом (var) в електричних системах змінного струму. Зазвичай він існує, коли форма струму хвилі та форма напруги поза фазою, як правило, на 90 градусів. Термін «вар» широко застосовується в електроенергетиці.

Символ і формула

Активна потужність або реальна потужність символізується великою літерою “Р”, тоді як реактивна потужність позначається великою літерою “Q”. Активна потужність – це реальна потужність, що розподіляється на навантаження, яка згодом трансформується в інші форми енергії. У ланцюзі змінного струму, якщо прикладена напруга дорівнює “V”, а струм, що циркулює, – “I”, то середнє значення активної потужності P = VI cos ϕ, де ϕ – фазовий кут між струмом і напругою. Формула реактивної потужності – Q = VI sin ϕ, де “я грішу ϕ” тут представляє струм поза фазою з напругою.

Значущість

Активна потужність – це сила, що виявляється в різних фізичних формах, таких як електромагнітне випромінювання або механічна форма або акустичні хвилі. Розглянемо приклад колісного кургана, невеликого ручного візка з одним колесом і призначеного для пересування однієї людини. Активна потужність тут – робота, виконана на колесах для перевезення предметів з одного місця в інше, що є фактичною роботою. Реактивна сила – це уявна сила, яка не робить ніякої корисної роботи сама по собі, але саме вона тримає курган у піднятому положенні. Реактивна потужність використовується для контролю напруги в багатьох промислових середовищах для подолання коливань рівнів напруги.

Активна проти реактивної потужності: порівняльна діаграма

Підсумок Активна проти реактивної потужності

У ланцюгах змінного струму активна потужність – це реальна потужність, яка споживається обладнанням для виконання корисної роботи, тобто потужність, що розсіюється навантаженням, тоді як реактивна потужність – це уявна сила, яка не використовується безпосередньо для роботи. Натомість він постійно відскакує назад і назад, що призводить до того, що струм розсіюється, а струм, який повертається назад, ніколи не використовується для будь-якої корисної роботи, який називається реактивною силою. Активна потужність вимірюється в кіловат (кВт) або мегават (МВт), тоді як реактивна потужність вимірюється у вольт-амперних реактивах (вар). Активна потужність знаходиться в фазі з навантаженням, тоді як реактивна потужність поза фазою з навантаженням.

Що таке повна, активна та реактивна потужність?

У повсякденному житті практично кожен стикається з поняттям “електрична потужність”, “споживана потужність” або “скільки ця штука “їсть” електрики”. У цій добірці ми розкриємо поняття електричної потужності змінного струму для технічно підкованих фахівців і покажемо на зображенні електричну потужність у вигляді “скільки ця штука їсть електрики” для людей з гуманітарним складом розуму :-). Ми розкриваємо найбільш практичне і застосовне поняття електричної потужності і навмисно уникаємо опису диференціальних виразів електричної потужності.

ЩО ТАКЕ ПОТУЖНІСТЬ ЗМІННОГО СТРУМУ?

У колах змінного струму формула для потужності постійного струму може бути застосована лише для розрахунку миттєвої потужності, яка сильно змінюється в часі та для практичних розрахунків марна. Прямий розрахунок середнього значення потужності вимагає інтегрування за часом. Для обчислення потужності в колах, де напруга і струм змінюються періодично, середню потужність можна обчислити, інтегруючи миттєву потужність протягом періоду. На практиці найбільше значення має розрахунок потужності в колах змінної синусоїдальної напруги та струму.

Для того, щоб зв’язати поняття повної, активної, реактивної потужностей і коефіцієнта потужності, зручно звернутися до теорії комплексних чисел. Можна вважати, що потужність у ланцюзі змінного струму виражається комплексним числом таким, що активна потужність є його дійсною частиною, реактивна потужність – уявною частиною, повна потужність – модулем, а кут φ (зсув фаз) – аргументом. Для такої моделі виявляються справедливими всі виписані нижче співвідношення.

Активна потужність (Real Power)

Одиниця виміру – ват (російське позначення: Вт, кіловат – кВт; міжнародне: ват -W, кіловат – kW).

Середнє за період Τ значення миттєвої потужності називається активною потужністю, і

У ланцюгах однофазного синусоїдального струму , де υ і Ι це середньоквадратичні значення напруги і струму, а φ – кут зсуву фаз між ними.
Для кіл несинусоїдального струму електрична потужність дорівнює сумі відповідних середніх потужностей окремих гармонік. Активна потужність характеризує швидкість необоротного перетворення електричної енергії в інші види енергії (теплову та електромагнітну). Активна потужність може бути також виражена через силу струму, напругу й активну складову опору ланцюга r або його провідність g за формулою . У будь-якому електричному ланцюзі як синусоїдального, так і несинусоїдального струму активна потужність усього ланцюга дорівнює сумі активних потужностей окремих частин ланцюга, для трифазних ланцюгів електрична потужність визначається як сума потужностей окремих фаз. З повною потужністю S, активна пов’язана співвідношенням .

У теорії довгих ліній (аналіз електромагнітних процесів у лінії передавання, довжину якої можна порівняти з довжиною електромагнітної хвилі) повним аналогом активної потужності є прохідна потужність, яку визначають як різницю між падаючою потужністю та відбитою потужністю.

Реактивна потужність (Reactive Power)

Одиниця виміру – вольт-ампер реактивний (російське позначення: вар, кВАР; міжнародне: var).

Реактивна потужність – величина, що характеризує навантаження, створювані в електротехнічних пристроях коливаннями енергії електромагнітного поля в колі синусоїдального змінного струму, дорівнює добутку середньоквадратичних значень напруги U і струму I, помноженому на синус кута зсуву фаз φ між ними:

(якщо струм відстає від напруги, зсув фаз вважається позитивним, якщо випереджає – негативним). Реактивна потужність пов’язана з повною потужністю S та активною потужністю P співвідношенням: .

Фізичний сенс реактивної потужності – це енергія, що перекачується від джерела на реактивні елементи приймача (індуктивності, конденсатори, обмотки двигунів), а потім повертається цими елементами назад у джерело протягом одного періоду коливань, віднесена до цього періоду.

Необхідно зазначити, що величина sin φ для значень φ від 0 до плюс 90° є позитивною величиною. Величина sin φ для значень φ від 0 до мінус 90° є негативною величиною. Відповідно до формули

реактивна потужність може бути як позитивною величиною (якщо навантаження має активно-індуктивний характер), так і негативною (якщо навантаження має активно-ємнісний характер). Ця обставина підкреслює той факт, що реактивна потужність не бере участі в роботі електричного струму. Коли пристрій має позитивну реактивну потужність, то заведено говорити, що він її споживає, а коли негативну – то виробляє, але це чиста умовність, пов’язана з тим, що більшість електроспоживаючих пристроїв (наприклад, асинхронні двигуни), а також суто активне навантаження, яке під’єднують через трансформатор, є активно-індуктивними.

Синхронні генератори, встановлені на електричних станціях, можуть як виробляти, так і споживати реактивну потужність залежно від величини струму збудження, що протікає в обмотці ротора генератора. За рахунок цієї особливості синхронних електричних машин здійснюється регулювання заданого рівня напруги мережі. Для усунення перевантажень і підвищення коефіцієнта потужності електричних установок здійснюється компенсація реактивної потужності.

Застосування сучасних електричних вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорній техніці дає змогу здійснювати більш точну оцінку величини енергії, що повертається від індуктивного і ємнісного навантаження в джерело змінної напруги.

Повна потужність (Apparent Power)

Одиниця повної електричної потужності – вольт-ампер (російське позначення: В-А, ВА, кВА-кіло-вольт-ампер; міжнародне: V-A, kVA).

Повна потужність – величина, що дорівнює добутку діючих значень періодичного електричного струму I в ланцюзі та напруги U на його затискачах: ; співвідношення повної потужності з активною та реактивною потужностями виражається в такому вигляді: де P – активна потужність, Q – реактивна потужність (за індуктивного навантаження Q’0, а за ємнісного Q’0).
Векторна залежність між повною, активною та реактивною потужністю виражається формулою:

Повна потужність має практичне значення як величина, що описує навантаження, які споживач фактично накладає на елементи електромережі, яка підводить (дроти, кабелі, розподільчі щити, трансформатори, лінії електропередачі), тому що ці навантаження залежать від струму, що споживається, а не від фактично використаної споживачем енергії. Саме тому повна потужність трансформаторів і розподільних щитів вимірюється у вольт-амперах, а не у ватах.

Візуально й інтуїтивно-зрозуміло всі перераховані вище формульні та текстові описи повної, реактивної та активної потужностей передає такий малюнок 🙂

Фахівці компанії НТС-груп (ТМ PowerSol) мають величезний досвід підбору спеціалізованого обладнання для побудови систем забезпечення життєво важливих об’єктів безперебійним електроживленням. Ми вміємо максимально якісно враховувати велику кількість електричних та експлуатаційних параметрів, які впливають на вибір обладнання. Виробники ДБЖ та електрогенераторів у документації обов’язково вказують повну та активну потужність. Виробники стабілізаторів напруги зазвичай вказують коефіцієнт 1 (кВт=кВА). Фахівці компанії НТС-ГРУП допоможуть Вам розібратися в технічних характеристиках і максимально комфортно купити ДБЖ. Незважаючи на те що у нас великий вибір стабілізаторів напруги для дому або офісу – ми допоможемо Вам знайти саме той, який Вам потрібен.