Виды электрической мощности в электроэнергетике

Расчетная мощность – величина ожидаемой мощности на данном уровне электроснабжения. Данная мощность является важнейшим показателем, поскольку исходя из неё выбирается электрооборудование. Расчетная мощность показывает фактическую величину потребления энергопринимающими устройствами и зависит от конкретного потребителя (многоквартирные дома, различные отрасли производства). Получение величины расчетной мощности представляет собой сложную задачу, в которой должны учитываться различные факторы, такие как сезонность нагрузки, особенности технологии. На основании статистических данных разработаны таблицы коэффициентов использования, по которым величина расчетной мощности находится как произведение установленной мощности на коэффициент использования.

Что такое реактивная мощность?

Реактивная мощность – это мощность, которая обусловлена наличием в электрической сети устройств, которые создают магнитное поле (емкости и индуктивности). Интерес представляет не само магнитное поле, а характер прохождения по таким элементам переменного тока, а именно появление фазового сдвига между приложенным напряжением и током в элементах сети, таких как (электродвигатели, трансформаторы, конденсаторы).

Реактивная мощность в сети может быть, как избыточная, так и дефицитная это обусловлено характером установленного оборудования. Избыточная реактивная мощность (преобладает емкостной характер сети) приводит к повышению напряжения сети, в то время как дефицитная (преобладание индуктивного характера сети) к снижению напряжения. Поскольку в распределительных сетях в большинстве случаев индуктивность преобладает над емкостью, т.е. имеется дефицит реактивной мощности, то в сеть искусственно вносятся емкостные элементы, призванные скомпенсировать индуктивный характер сети, как следствие уменьшить фазовый сдвиг между напряжением сети и током, а это значит передать потребителю в большей степени только активную мощность, а реактивную «сгенерировать» на месте. Этот принцип широко используют сетевые компании, обязывающие потребителей устанавливать компенсационные устройства, однако же установка данных устройств нужна в большей степени сетевой компании, а не каждому потребителю в отдельности. Измеряется в Вольт-Амперах реактивных (ВАр).

Что такое трансформаторная мощность?

Трансформаторная мощность – это суммарная мощность трансформаторов энергопринимающих устройств потребителя электрической энергии исчисляемая в МВт.

Что такое установленная мощность?

Установленная мощность – алгебраическая сумма номинальных мощностей электроустановок потребителя. Наибольшая активная электрическая мощность, с которой электроустановка может длительно работать без перегрузки в соответствии с техническими условиями или паспортом на оборудование.

Что такое заявленная мощность?

Заявленная мощность – это предельная величина потребляемой в текущий период регулирования мощности, определенная соглашением между сетевой организацией и потребителем услуг по передаче электрической энергии, исчисляемая в мегаваттах.

См. также Постановление Правительства РФ №861

electro-faq.ru

2.2. Виды мощности. Треугольник мощностей

В
цепях переменного тока различают три
понятия мощности: активная Р,
реактивная Q,
полная S.

Соотношения
между мощностями могут быть получены
из треугольника мощностей, который
образуется путем умножения всех сторон
треугольника напряжений на значение
тока I.

Рис.2.3.
Треугольник мощностей

Здесь:

Q_L— реактивная
индуктивная мощность,

Q_C
— реактивная емкостная мощность.

Активная
мощность
[Вт] — характеризует необратимый процесс
преобразования электромагнитной энергии
источника в другие виды энергии:
механическую, тепловую, световую и т.д.

Реактивная
мощность
[Вар] (вольт-ампер реактивный) — характеризует
обратимый процесс преобразования
электромагнитной энергии источника в
энергию магнитного поля катушки и
энергию электрического поля конденсатора.

Полная
мощность
[ВА]
(вольт-ампер) — характеризует наибольшее
значение активной мощности при заданных
действующих значениях тока и напряжения.

Как
видно из выражения активной мощности,
если мощность, потребляемая приемником
в данной цепи, является вполне определенной
величиной, то при неизменном напряжении
на зажимах цепи и с уменьшением
ток нагрузки источника будет увеличиваться
при одной и той же отдаваемой мощности.

Поэтому
даже при полной загрузке током источника,
но при низком
источник по мощности будет недогружен.
Значениехарактеризует использование полной
или установленной мощности источника
и называется коэффициентом мощности.

Наибольшего
значения активная мощность достигает
при
= 1, т.е. когда
= 0, или, как следует из выражения (2.10),
когда
.
Такой режим работы называется резонансом
напряжений. Явление резонанса напряжений
как положительный эффект используется
в технике слабых токов (в радиотехнике).
В технике сильных токов резонанс
напряжений является аварийным режимом,
т.к. в этом случае напряжения на реактивных
элементах могут достигать значений,
намного превышающих приложенное
напряжение, что может привести к пробою
изоляции конденсаторов и катушек
индуктивности.

2.3. Параметры цепи и характер нагрузки

Работа электрической
цепи может быть описана, по крайней
мере, тремя основными параметрами:
напряжением (U), током (I) и активной
мощностью (P). Произведение напряжения
и тока в цепи дает нам полную мощность
цепи (S = UI), а реактивную мощность (Q) можно
найти из треугольника мощностей, зная
полную и активную мощности.

Если активная
мощность равна полной (P = S), то реактивная
мощность обращается в ноль (Q = 0), тогда
характер нагрузки является активным,
а схема замещения цепи содержит только
активное сопротивление.

Если активная
мощность в цепи равна нулю (P = 0), то полная
мощность равна реактивной (Q = S), тогда
характер нагрузки становится реактивным:
или индуктивным (если в цепи содержится
реактивное индуктивное сопротивление),
или емкостным (если в цепи содержится
реактивное емкостное сопротивление),
а схема замещения содержит или
индуктивность, или емкость.

Если
активная мощность имеет значение
отличное от нуля, но при этом меньше
полной (0 < P < S), то мы имеем случай,
когда характер нагрузки смешанный.
Какой конкретно характер нагрузки
будет, — зависит от разницы между
реактивными сопротивлениями Х_L
— Х_C.
Если разница положительная (X_L
> X_C
), то характер нагрузки активно-индуктивный,
если отрицательная (X_L
< X_C
) – активно-емкостной.

Таким
образом характер нагрузки может быть
определен, если известна структура
цепи. Это легко сделать для простых
электрических цепей. Для более сложных
электрических цепей, содержащих большое
количество электротехнических устройств,
обычно используют фазометр, позволяющий
определить угол сдвига фаз между
напряжением и током и его характер:
емкостной или индуктивный.

studfiles.net

Электрическая мощность и ее виды

Электрическая мощность и ее виды

Date 16.03.2012
Author By ipadminka
Category Документация

Говоря об электрической мощности, большинство людей подразумевают под ней некую силу. Однако еще со школьного курса физики можно вспомнить, что сила и мощность являются хоть и взаимозависимыми, но разными понятиями.

Изначально мощность является характеристикой, относящейся к определенному событию. При этом если оно привязано к какому-либо предмету, то понятие мощности условно соотносят и с ним.

Воздействием силы можно назвать любое физическое действие. А сила, при помощи которой был пройден определенный путь, будет равна совершенной работе. В свою очередь работа, проделанная за определенный временной промежуток времени, приравнивается к мощности. Таким образом, мощность является физической величиной, равной отношению совершенной за определенное время работы к этому же времени. Но учитывая то, что мощность — это еще и мера измерения энергии, то можно утверждать, что она также является и скоростью преобразования энергии в системе. Однако приведенные выше определения в большей мере касаются механической мощности, а ведь в современной жизни, которая изобилует всевозможными электроприборами, просто необходимо иметь понятие о том, что такое ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ. А мощностью электрического тока называют произведение тока на напряжение. И именно потому, что она в равной степени зависит от тока и от напряжения, одна и та же электрическая мощность может быть получена или при большом токе и низком напряжении или, наоборот, при высоком напряжении и малом токе. Это свойство электромощности положено в основу передачи электроэнергии на удаленные расстояния от электростанций при помощи трансформаторного преобразования на повышающих и понижающих электроподстанциях.

Различают два основных вида электрической мощности: активную и реактивную. Активная электромощность характеризуется безвозвратной трансформацией в иные виды энергии, такие как тепло, свет, движение и т. д. Единица измерения этой физической величины – ватты (Вт). В быту электроэнергию, как правило, измеряют в киловаттах, а на электростанциях энергия исчисляется в еще более крупных единицах – мегаваттах. Измерить активную электрическую мощность можно умножив один вольт на один ампер.

Реактивная электрическая мощность характеризует электронагрузку в различного рода электрических устройствах и равняется произведению рабочего тока и падения напряжения на синус угла сдвига фаз между ними. Единицей измерения реактивной мощности является вольт-ампер реактивный (ВАр).

Измеряют электрическую мощность при помощи специального прибора – ваттметра, имеющего 2 обмотки. Одна обмотка состоит из толстого провода и включается вместе с потребителем, фиксируя изменения величины тока. Вторая состоит из тонкого провода и включается параллельно, учитывая напряжение.

b2prom.ru

2.2.2. Виды мощности. Треугольник мощностей

В
цепях переменного тока различают три
понятия мощности: активная Р,
реактивная Q,
полная S.

Соотношения
между мощностями могут быть получены
из треугольника мощностей, который
образуется путем умножения всех сторон
треугольника напряжений на значение
тока I.

Рис.2.4.
Треугольник мощностей

Здесь
Q_L— реактивная
индуктив­ная мощность, Q_C
— реактивная емкостная мощность.

Активная
мощность P=U∙I∙Cosφ
[Вт] — характеризует
необратимый процесс преобразования
электромагнитной энергии источника в
другие виды энергии: механическую,
тепловую, световую и т.д.

Реактивная
мощность Q=U∙I∙Sinφ
[Вар] (вольт-ампер реактивный) — характеризует
обратимый процесс преобразования
электромагнитной энергии источника в
энергию магнитного поля катушки и
энергию электрического поля конденсатора.

Полная
мощность S=U∙I[ВА]
(вольт-ампер) — характеризует наибольшее
значение активной мощности при заданных
действующих значениях тока и напряжения.

Как
видно из выражения активной мощности,
при неизменном напряжении на зажимах
цепи и с уменьшением Cosφ
ток нагрузки источника будет увеличиваться
при одной и той же отдаваемой мощности:

I
=

. (2.10)

Поэтому
даже при полной загрузке источника
током , но при низком Cosφ
источник по мощности будет недогружен.

Значение
Cosφ
характеризует использование полной
мощности источника и называется
коэффициентом мощности. Он показывает,
какая доля полной мощности источника
необратимо превращается в другой вид.

Наибольшего
значения активная мощность достигает
при Cosφ
= 1, т.е. когда 
= 0, или, как
следует из выражения (2.9), когда X_L=X_C.
Такой режим работы называется резонансом
напряжений. Явление резонанса напряжений
как положительный эффект используется
в технике слабых токов (в радиотехнике).
В технике больших токов резонанс
напряжений является аварийным режимом,
т.к. в этом случае напряжения на реактивных
элементах могут достигать значений,
намного превышающих приложенное
напряжение, что может привести к пробою
изоляции конденсаторов и катушек
индуктивности.

2.2.3. Параметры цепи и характер нагрузки

Работа
электрической цепи может быть
охарактеризована тремя основными
параметрами: напряжением (U),
током (I)
и активной мощностью (P).
Произведение напряжения и тока дает
полную мощность цепи (S
= UI), а реактивную
мощность (Q)
можно найти из треугольника мощностей,
зная полную и активную мощности.

При
идеальной активной нагрузке вся энергия
источника необратимо превращается в
другой вид. Активная мощность равна
полной (P =
S=U∙I),
а реактивная равна нулю (Q
= 0).Схема
замещения цепи с идеальной активной
нагрузкой содержит только активное
сопротивление R.

При
идеальной реактивной нагрузке (индуктивной
или емкостной) активная мощность равна
нулю (P = 0),
а реактивная мощность равна полной (Q
= S=U∙I).
Схема замещения будет содержать только
индуктивность, или только емкость.

При
смешанной нагрузке активная мощность
отлична от нуля, но при этом она меньше
полной (0 < P
< S). Какой
конкретно характер нагрузки будет, —
зависит от разности между реактивными
сопротивлениями Х_L
— Х_C.
Если разность положительная (X_L
> X_C
), то нагрузка
активно-индуктивная, если отрицательна
(X_L
< X_C
) — активно-емкостная.

Таким
образом, характер нагрузки может быть
определен, если известна структура
цепи. Это легко сделать для простых
электрических цепей. Для более сложных
электрических цепей, содержащих большое
количество электротехнических устройств,
обычно используют фазометр, позволяющий
определить угол сдвига фаз между
напряжением и током и характер нагрузки:
емкостный или индуктивный.

studfiles.net

2.2.2. Виды мощности. Треугольник мощностей

В
цепях переменного тока различают три
понятия мощности: активная Р,
реактивная Q,
полная S.

Соотношения
между мощностями могут быть получены
из треугольника мощностей, который
образуется путем умножения всех сторон
треугольника напряжений на значение
тока I.

Рис.2.4.
Треугольник мощностей

Здесь
Q_L— реактивная
индуктив­ная мощность, Q_C
— реактивная емкостная мощность.

Активная
мощность P=U∙I∙Cosφ
[Вт] — характеризует
необратимый процесс преобразования
электромагнитной энергии источника в
другие виды энергии: механическую,
тепловую, световую и т.д.

Реактивная
мощность Q=U∙I∙Sinφ
[Вар] (вольт-ампер реактивный) — характеризует
обратимый процесс преобразования
электромагнитной энергии источника в
энергию магнитного поля катушки и
энергию электрического поля конденсатора.

Полная
мощность S=U∙I[ВА]
(вольт-ампер) — характеризует наибольшее
значение активной мощности при заданных
действующих значениях тока и напряжения.

Как
видно из выражения активной мощности,
при неизменном напряжении на зажимах
цепи и с уменьшением Cosφ
ток нагрузки источника будет увеличиваться
при одной и той же отдаваемой мощности:

I
=
. (2.10)

Поэтому
даже при полной загрузке источника
током , но при низком Cosφ
источник по мощности будет недогружен.

Значение
Cosφ
характеризует использование полной
мощности источника и называется
коэффициентом мощности. Он показывает,
какая доля полной мощности источника
необратимо превращается в другой вид.

Наибольшего
значения активная мощность достигает
при Cosφ
= 1, т.е. когда 
= 0, или, как
следует из выражения (2.9), когда X_L=X_C.
Такой режим работы называется резонансом
напряжений. Явление резонанса напряжений
как положительный эффект используется
в технике слабых токов (в радиотехнике).
В технике больших токов резонанс
напряжений является аварийным режимом,
т.к. в этом случае напряжения на реактивных
элементах могут достигать значений,
намного превышающих приложенное
напряжение, что может привести к пробою
изоляции конденсаторов и катушек
индуктивности.

2.2.3. Параметры цепи и характер нагрузки

Работа
электрической цепи может быть
охарактеризована тремя основными
параметрами: напряжением (U),
током (I)
и активной мощностью (P).
Произведение напряжения и тока дает
полную мощность цепи (S
= UI), а реактивную
мощность (Q)
можно найти из треугольника мощностей,
зная полную и активную мощности.

При
идеальной активной нагрузке вся энергия
источника необратимо превращается в
другой вид. Активная мощность равна
полной (P =
S=U∙I),
а реактивная равна нулю (Q
= 0).Схема
замещения цепи с идеальной активной
нагрузкой содержит только активное
сопротивление R.

При
идеальной реактивной нагрузке (индуктивной
или емкостной) активная мощность равна
нулю (P = 0),
а реактивная мощность равна полной (Q
= S=U∙I).
Схема замещения будет содержать только
индуктивность, или только емкость.

При
смешанной нагрузке активная мощность
отлична от нуля, но при этом она меньше
полной (0 < P
< S). Какой
конкретно характер нагрузки будет, —
зависит от разности между реактивными
сопротивлениями Х_L
— Х_C.
Если разность положительная (X_L
> X_C
), то нагрузка
активно-индуктивная, если отрицательна
(X_L
< X_C
) — активно-емкостная.

Таким
образом, характер нагрузки может быть
определен, если известна структура
цепи. Это легко сделать для простых
электрических цепей. Для более сложных
электрических цепей, содержащих большое
количество электротехнических устройств,
обычно используют фазометр, позволяющий
определить угол сдвига фаз между
напряжением и током и характер нагрузки:
емкостной или индуктивный.

studfiles.net

Активная, реактивная и полная мощность

В отличии от сетей постоянного тока, где мощность имеет выражение    и не изменяется во времени, в сетях переменного тока это не так.

Мощность в цепи переменного тока также есть переменной величиной. На любом участке цепи в любой момент времени t она определяется  как  произведение мгновенных значений напряжения и тока.

Рассмотрим, что представляет активная мощность

В цепи с чисто активным сопротивлением она равна:

Если принять  и  тогда выйдет:

Где 

Исходя из выражений выше — активная энергия состоит из двух частей — постоянной  и переменной  , которая меняется с двойной частотой. Среднее ее значение 

График Р(ωt)

Отличие реактивной мощности от активной

В цепи, где есть реактивное сопротивление (возьмем для примера индуктивное) значение мгновенной мощности равно:

Соответственно  и  в итоге получим:

Данное выражение показывает, что реактивная энергия содержит только переменную часть, которая изменяется с двойной частотой, а ее среднее значение равно нулю

График q(ωt)

Если ток и напряжение имеют синусоидальную форму и сеть содержит элементы типа R-L или R-C, то в таких сетях кроме преобразования энергии в активном элементе R вдобавок еще и изменяется энергия электрического и магнитного полей в реактивных элементах L и C.

В таком случае полная мощность сети будет равна сумме:

Что такое полная мощность на примере простой R-L цепи

Графики изменения мгновенных значений u,i:

Графики изменения мгновенных значений u,i:

φ — фазовый сдвиг между током и напряжением

Уравнение для S примет следующий вид 

Подставим вместо  и заменим амплитудные значения на действующие:

Значение S рассматривается как сумма двух величин , где

 и  — мгновенные активные и реактивные мощности на участках R-L.

Графики p,q,s:

Как видим из графика, наличие индуктивной составляющей повлекло за собой появление отрицательной части в полной мощности (заштрихованная часть графика), что снижает ее среднее значение. Это происходит из-за фазового сдвига, в какой-то момент времени ток и напряжение находятся в противофазе, поэтому появляется отрицательное значение S.

Итоговые выражения для действующих значений:

Активная составляющая сети выражается в ваттах (Вт), а реактивная в вольт-амперах реактивных (вар).

Полная мощность сети S, обусловлена номинальными данными генератора. Для генератора она обусловлена выражением:

Для нормальной работы генератора ток в обмотках и напряжение на зажимах не должны превышать номинальные значения I_н, U_н.  Для генератора значения P и S одинаковы, однако все-таки на практике условились S выражать в вольт-амперах (ВА).

Также энергию сети можно выразить через каждую составляющую отдельно:

Где S, P, Q – соответственно активное, реактивное и полное сопротивление сети. Они образуют треугольник мощностей:

Треугольник мощностей с преобладающей индуктивной нагрузкой

Если вспомнить теорему Пифагора, то из прямоугольного треугольника можно получить такое выражение:

Реактивная составляющая в треугольнике является положительной (Q_L), когда ток отстает от напряжения, и отрицательной (Q_C), когда опережает:

Треугольник мощностей с преобладающей емкостной нагрузкой

Для реактивной составляющей сети справедливо алгебраическое выражение:

Из чего следует что индуктивная и емкостная энергия взаимозаменяемы. То есть если вы хотите уменьшить влияние индуктивной части цепи, вам необходимо добавить емкость, и наоборот. Ниже пример данной схемы :

Схема компенсации реактивной составляющей

Векторная диаграмма показывает влияние конденсатора на cosφ. Как видно, что при включении конденсатора cosφ₂> cosφ₁ и  I_л<I.

Векторная диаграмма

Связь между полной и реактивной энергии выражается:

Отсюда:

сosφ – это коэффициент мощности. он показывает какую долю от полной энергии составляет активная энергия. Чем ближе он к 1, тем больше полезной энергии потребляется из сети.

Выводы о трех составляющих цепи переменного тока

В отличии от цепей постоянного тока, цепи переменного напряжения имеют три вида мощности – активная, реактивная, полная. Активная энергия, как и в цепях постоянного тока, выполняет полезную работу. Реактивная – не выполняет ничего полезного, а только снижает КПД сети, греет провода, грузит генератор. Полная – сумма активной и реактивной, она равна мощности сети. Индуктивная составляющая реактивной энергии может быть скомпенсирована емкостной.  На практике в промышленности это реализовано в виде конденсаторных установок.

elenergi.ru

3. Виды производственной мощности предприятия

Производственная
мощность предприятия (цеха, производственного
участка) — это максимально возможный
выпуск продукции (выполнение работ,
оказание услуг) за единицу времени в
натуральном (или условно-натуральном)
выражении в установленных производственной
программой номенклатуре и ассортименте
при полном использовании производственного
оборудования, применении передовой
технологии, современной организации
производства и труда, обеспечении
высокого качества продукции.

Разница
между производственной мощностью и
производственной программой представляет
собой резервы предприятия, т.е.
производственная программа показывает
степень использования производственной
мощности.

Производственные
мощности можно рассматривать с различных
позиций, исходя из этого определяют
проектную (теоретическую, максимальную,
экономическую и практическую), плановую
и фактическую мощности.

Теоретическая
(проектная) мощность характеризует
максимально возможный выпуск продукции
при идеальных условиях функционирования
производства. Она определяется как
предельная часовая совокупность
мощностей средств труда при полном
годовом календарном фонде времени
работы в течение всего срока их физической
службы.

Максимальная
мощность — теоретически возможный выпуск
продукции в течение отчетного периода
при обычном составе освоенной продукции,
без ограничений со стороны факторов
труда и материалов, при возможности
увеличения смен и рабочих дней, а также
использовании только установленного
оборудования, готового к работе.

Под
экономической мощностью понимают предел
производства, который предприятию
невыгодно превышать из-за большого
роста издержек производства или
каких-либо иных причин.

Практическая
мощность — наивысший объем выпуска
продукции, который может быть достигнут
на предприятии в реальных условиях
работы. В большинстве случаев практическая
производственная мощность совпадает
с экономической.

Производственная
мощность — величина динамичная,
изменяющаяся под влиянием различных
факторов. Поэтому она рассчитывается
применительно к определенному периоду
времени и даже календарной дате.

Входная
производственная мощность – это мощность
предприятия (цеха, участка) на начало
года, показывающая, какими производственными
возможностями располагает предприятие
в начале планового периода.

Выходная
производственная мощность – мощность
на конец года, определяемая как сумма
входной и вводимой в течение планового
периода мощностей за вычетом мощности,
выбывающей за тот же период.

По
предприятиям (цехам, участкам), мощности
которых введены в действие, но не освоены,
за производственную мощность принимается
проектная мощность, введенная в действие.

Кроме
входной и выходной мощностей определяется
величина среднегодовой мощности,
представляющая собой мощность, которой
будет располагать предприятие (цех,
участок) в среднем за расчетный период
или за год.

Уровень
использования производственной мощности
измеряется рядом показателей. Основным
из них является коэффициент использования
производственной мощности (Км), который
определяется отношением планового или
фактического выпуска продукции к
величине среднегодовой производственной
мощности.

Другой
показатель — коэффициент загрузки
оборудования — определяется как отношение
фактически используемого фонда времени
(в станко-часах) всего оборудования к
располагаемому фонду времени по тому
же кругу оборудования за тот же период.
Этот показатель выявляет излишнее или
недостающее оборудование.

Уровень
использования производственных мощностей
зависит от того, насколько полно
реализуются экстенсивные и интенсивные
факторы.

Экстенсивное
улучшение использования производственных
мощностей предполагает, во-первых,
увеличение времени работы действующего
оборудования и, во-вторых, — повышение
удельного веса действующего оборудования.

Интенсивный
путь улучшения использования
производственных мощностей предполагает
повышение степени загрузки оборудования
в единицу времени. Это может быть
достигнуто на основе технического
совершенствования машин и механизмов,
совершенствования технологии производства,
улучшения организации труда, производства
и управления, повышения квалификации
и профессионального мастерства рабочих.

studfiles.net