Мощность формула трехфазная: Мощность трехфазного тока | Трехфазные цепи переменного тока

некоторые формулы для вычисления и методы измерения мощности

Переменный и постоянный ток отличаются один от другого многими параметрами, а особенно наличием фаз у первого вида. С этими отличиями связаны более сложные формулы и методы вычислений численных значений величин, характеризующих переменный ток, в том числе и мощность трёхфазного тока.

Характеристики трёхфазных цепей

Электрические системы, использующие в качестве источника питания трёхфазный ток, имеют два основных вида подключения: «звезда» и «треугольник». На схемах, изображающих подключение трёхфазного питания, принято обозначать фазы с помощью набора латинских букв:

  • А, В, С;
  • или же U, V, W.

А так называемая нейтраль обозначается буквой N.

На практике довольно часто приходится сталкиваться с необходимостью расчёта мощности электрического тока. В случае постоянного тока эта задача решается предельно просто — путём умножения напряжения и силы тока. Эти параметры не подвержены изменениям во времени, поэтому и значение мощности будет неизменным, так как система уравновешена и постоянно находится в таком состоянии.

Совершенно иная ситуация возникает при необходимости расчётов мощности изменяющегося во времени по величине и направлению течения электрического тока. Выполнение таких вычислений требует специальных знаний о природе переменного тока и его особенностях.

Мощность трёхфазного тока вычисляется как сумма отдельных величин на каждой фазе и выражается формулой:

При условии равномерной загрузки сети, мощность, потребляемую каждой из них, определяют следующим образом: . То есть эту величину на отдельной фазе находят с помощью произведения соответствующих напряжений и токов на косинус угла сдвига фаз.

А так как нагрузка распределяется одинаково на каждую фазу, то и мощностные характеристики по отдельности будут равны между собой. В результате мощность трехфазной сети в этой ситуации можно найти, умножив на 3 эту величину, вычисленную для отдельной фазы: .

Соединение звезда

Использование такой схемы при соединении фаз даёт возможность уравновесить систему и получить суммарное напряжение в точке их пересечения N равное нулю. В случае соединения по схеме «звезда» трёхфазный ток характеризуется двумя типами напряжений: фазным и линейным. Фазное напряжение измеряется между одной из фаз (А, В или С) и нулевой точкой N, а линейное показывает значение разности потенциалов между двумя фазами (А-В, В-С или А-С).

Соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами при такой схеме соединения выглядит следующим образом: и .

А, следовательно, общая мощностная характеристика находится по формуле: .

Соединительная схема треугольник

При подключении нагрузок в трёхфазной цепи по принципу «треугольника» одинаковыми будут значения линейного и фазного напряжения, а величины силы тока (линейная и фазная) будут связаны соотношением: .

Результирующая формула для мощности 3-фазного тока при равномерной нагрузке на каждую фазу в этом соединении будет выглядеть как .

Измерение мощности

Измерять мощность трёхфазных цепей позволяют ваттметры, специальные приборы, предназначенные для этой цели. Их количество и способы подключения зависят от конкретной электрической цепи: её характеристик и схемы подключения нагрузок. Трёхфазные сети различают по количеству подводящих проводов и распределением нагрузки по фазам, а именно:

  • трёхпроводная система;
  • четырёхпроводная система;
  • равномерная нагрузка;
  • асимметричная нагрузка.

В зависимости от варианта комбинации системы и нагрузки определяется методика измерения мощности в электрической сети.

Симметричная нагрузка

Если система состоит из четырёх проводов (3 фазы и «ноль»), а нагрузка равномерно распределена между фазами, то для того, чтобы узнать суммарную величину мощности, достаточно иметь один прибор для измерения. Токовую обмотку ваттметра последовательно подключают в один из линейных проводов, а между линейным и нулевым проводами включается обмотка напряжения измерительного устройства. Этот вид подключения даёт возможность узнать количество ватт на одной фазе. А поскольку нагрузка в системе распределяется равномерно, то результирующую мощность трёхфазной сети находят умножением полученных показаний на количество фаз, то есть на 3.

В случае трёхпроводной системы обмотка напряжения измерительного прибора включается на линейное напряжение сети, а его токовая обмотка пропускает через себя линейный электропоток. Поэтому общая мощность сети будет больше показаний ваттметра в раз.

Неравномерное распределение потребителей

Цепи с несимметричной нагрузкой на фазах требуют использования нескольких ваттметров для определения мощностной характеристики. В системе, состоящей из четырёх проводов, нужно подключить три прибора таким образом, чтобы обмотки напряжений каждого были включены между нулевым проводом и одной из фаз. Общий результат находится путём суммирования отдельных показаний каждого ваттметра.

Трёхпроводная система потребует минимум двух ваттметров для определения мощности всей цепи. С входным токовым зажимом и оставшимся свободным линейным проводом соединяются обмотки напряжений каждого отдельного ваттметра. Полученные показания складывают и получают значение этой величины для трёхфазной цепи. Эта схема подключения измерительных приборов основана на первом законе Кирхгофа.

Подобные нюансы очень важны при проектировании трёхфазной сети для частного сектора. А также их стоит учитывать при правильном обслуживании уже действующих систем электропитания.

Мощность трехфазной электрической цепи — FREEWRITERS

Трехфазная электрическая цепь является совокупностью трех однофазных, поэтому активная и реактивная мощности трехфазной цепи равняются сумме соответствующих мощностей отдельных фаз.

Для схемы соединения фаз потребителя «звездой» активная мощность трехфазной электрической цепи ; для схемы соединения «треугольником» . Активная мощность фазы потребителя

Реактивная мощность для схемы «звезда»: , для «треугольника»: .

Реактивная мощность фазы

Полная мощность трехфазной цепи

Комплексная форма мощности схемы «звезда»

,

для схемы «треугольник»

.

У симметричного потребителя мощности всех фаз одинаковы. Тогда

Мощность симметричного потребителя определяется также через линейные напряжения и токи. При соединении «звезда» , поэтому

При соединении «треугольник» ; мощности — совпадают с формулой

Таким образом, для симметричного потребителя формулы мощности не зависят от схемы соединения потребителя. В трехфазной симметричной системе сумма мгновенных значений мощностей — величина постоянная и равняется активной мощности трехфазной цепи:

Мощность симметричной или несимметричной трехпроводной системы может измеряться всего двумя ваттметрами. Действительно, поскольку , то

Один ваттметр включают под ток ia и напряжение uac, второй — под ток ib и напряжение ubc (рис. 1).

Рис. 1.

Для измерения активной мощности в четырехпроводной несимметричной системе необходимо три ваттметра — по одному в каждой фазе.

Реактивную мощность Q трехфазной симметричной электрической цепи измеряют одним ваттметром, предназначенным для измерения активной мощности, если его включить так, как показано на рис. 2, а.

Рис. 2.

Действительно, из векторной диаграммы, (рис. 2, б) и схемы включения (а) следует, что ваттметр показывает:

Чтобы найти реактивную мощность всей симметричной цепи, достаточно показания ваттметра умножить на .

В автономной энергосистеме (рис. 3) механическая энергия привода мощностью 30 кВт преобразуется в трехфазном генераторе в электрическую — мощностью 26,4 кВт (КПД генератора 0,88).

Рис. 3.

По трехпроводной линии эта энергия поступает к потребителю для освещения и на приводы трехфазных двигателей. Чтобы повысить (до 0,9) коэффициент мощности  нагрузки (двигатели имеют  0,5 и 0,85), параллельно потребителю включена батарея конденсаторов ( по 160 мкФ в каждой фазе). Наличие двух уровней напряжений в зависимости от включения потребителя дает возможность включать без трансформатора потребители с разными номинальными напряжениями: к трехпроводной линии с напряжением UЛ = 220 В по схеме «звезда» подключим двигатель с номинальными напряжениями (220/380) В. Осветительная нагрузка равномерно распределяется между фазами А, В, С и включена по схеме «треугольник» на номинальное напряжение 220 В. Три батареи конденсаторов включены по схеме «треугольник», что дает возможность, в сравнении со схемой «звезда», при той же самой реактивной мощности конденсаторов QC втрое уменьшить емкость. Из выражений

получается, что .

Для определения емкостей рассчитывается:

активная мощность

реактивная мощность

и полная мощность  всех потребителей без батарей емкостей.

Угол  до компенсации:

Для желаемого угла  по формуле определяется емкость для каждой батареи:

В автономной трехфазной системе выполняется условие баланса трех мощностей: активной, реактивной и полной.

Для системы (рис.3) Рист = 26,4 кВт равняется суммарной активной мощности потребителя.

Мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке Электро…

Привет, мой друг, тебе интересно узнать все про мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке, тогда с вдохновением прочти до конца. Для того чтобы лучше понимать что такое
мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке,мощность трехфазной цепи , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

Трехфазная цепь это совокупность трех однофазных цепей, поэтому активная и реактивная мощности трехфазной цепи равны сумме отдельных фаз.

Активная мощность:

Рассчитываются активные мощности:

Реактивные мощности:

Модуль полной мощности трехфазной цепи:
, но модули полных мощностей суммировать нельзя

Полная мощность может быть определена только в комплексной форме.

При соединении треугольником получаем соответственно так же

Мощности трехфазной цепи


В трехфазных цепях, так же как и в однофазных, пользуются понятиями активной, реактивной и полной мощностей.


Соединение потребителей звездой


В общем случае несимметричной нагрузки активная мощность трехфазного приемника равна сумме активных мощностей отдельных фаз

P = Pa + Pb + Pc,

где

Pa = Ua Ia cos φa; Pb = Ub Ib cos φb; Pc = Uc Ic cos φc;

Ua, Ub, Uc; Ia, Ib, Ic – фазные напряжения и токи;

φa, φb, φc – углы сдвига фаз между напряжением и током.


Реактивная мощность соответственно равна алгебраической сумме реактивных мощностей отдельных фаз

Q = Qa + Qb + Qc,

где

Qa = Ua Ia sin φa;

Qb = Ub Ib sin φb;

Qc = Uc Ic sin φc.


Полная мощность отдельных фаз

Sa = Ua Ia; Sb = Ub Ib; Sc = Uc Ic.

Полная мощность трехфазного приемника

.


При симметричной системе напряжений (Ua = Ub = Uc = UФ) и симметричной нагрузке (Ia = Ib = Ic = IФ; φa = φb = φc = φ) фазные мощности равны Pa = Pb = Pc = PФ = UФ IФ cos φ;

Qa = Qb = Qc = QФ = UФ IФ sin φ.


Активная мощность симметричного трехфазного приемника


P = 3 PФ = 3 UФ IФ cos φ.

Аналогично выражается и реактивная мощность


Q = 3 QФ = 3 UФ IФ sin φ.

Полная мощность

S = 3 SФ = 3 UФ IФ.

Отсюда следует, что в трехфазной цепи при симметричной системе напряжений и симметричной нагрузке достаточно измерить мощность одной фазы и утроить результат.

Соединение потребителей треугольником


В общем случае несимметричной нагрузки активная мощность трехфазного приемника равна сумме активных мощностей отдельных фаз

P = Pab + Pbc + Pca,

где

Pab = Uab Iab cos φab;

Pbc = Ubc Ibc cos φbc;

Pca = Uca Ica cos φca;

Uab, Ubc, Uca; Iab, Ibc, Ica – фазные напряжения и токи;

φab, φbc, φca – углы сдвига фаз между напряжением и током.

Реактивная мощность соответственно равна алгебраической

сумме реактивных мощностей отдельных фаз

Q = Qab + Qbc + Qca,

где

Qab = Uab Iab sin φab;

Qbc = Ubc Ibc sin φbc;

Qca = Uca Ica sin φca.

Полная мощность отдельных фаз

Sab = Uab Iab;

Sbc = Ubc Ibc;

Sca = Uca Ica.

Полная мощность трехфазного приемника

. Об этом говорит сайт https://intellect.icu .

При симметричной системе напряжений

Uab = Ubc = Uca = UФ

и симметричной нагрузке

Iab = Ibc = Ica = IФ; φab = φbc = φca = φ

фазные мощности равны

Pab = Pbc = Pca = PФ = UФ IФ cos φ;

Qab = Qbc = Qca = QФ = UФ IФ sin φ.

Активная приемника мощность симметричного трехфазного

P = 3 PФ = 3 UФ IФ cos φ.

Аналогично выражается и реактивная мощность

Q = 3 QФ = 3 UФ IФ sin φ.

Полная мощность

S = 3 SФ = 3 UФ IФ.

Так как за номинальные величины обычно принимают линейные напряжения и токи, то мощности удобней выражать через линейные величины UЛ и IЛ.

При соединении фаз симметричного приемника звездой

UФ = UЛ / , IФ = IЛ, при соединении треугольником

UФ = UЛ, IФ = IЛ / . Поэтому независимо от схемы соединения фаз приемника активная мощность при

симметричной нагрузке определяется одной и той же формулой


где UЛ и IЛ – линейное напряжение и ток; cos φ – фазный.

Обычно индексы «л» и «ф» не указывают и формула принимает вид

P = U I cos φ.

Соответственно реактивная мощность

Q = U I sin φ.

и полная мощность

S = U I.

При этом надо помнить, что угол φ является углом сдвига фаз между фазными напряжением и током, и, что при неизмененном линейном напряжении, переключая приемник со звезды в треугольник его мощность увеличивается в три раза:

Δ P = Υ 3P.

Измерение активной мощности в трехфазных цепях


Измерение активной мощности в трехфазных цепях производят с помощью трех, двух или одного ваттметров, используя различные схемы их включения. Схема включения ваттметров для измерения активной мощности определяется схемой сети (трехили четырехпроводная), схемой соединения фаз приемника

(звезда или треугольник), характером нагрузки (симметричная или несимметричная), доступностью нейтральной точки.

При несимметричной нагрузке в четырехпроводной цепи активную мощность измеряют тремя ваттметрами (рис. 19),

каждый из которых измеряет мощность одной фазы – фазную мощность.

Активная мощность приемника показаний трех ваттметров определяют по сумме


Измерение мощности тремя ваттметрами возможно при любых условиях.

При симметричном приемнике и доступной нейтральной точке активную мощность приемника определяют с помощью одного

ваттметра, измеряя активную мощность одной фазы PФ по схеме рис. 20. Активная мощность всего трехфазного приемника равна

при этом утроенному показанию ваттметра: P = 3 PФ.


На рис. 20 показано включение прибора непосредственно в одну из фаз приемника. В случае, если нейтральная точка приемника недоступна или зажимы фаз приемника, включенного треугольником не выведены, применяют схему рис. 21 с использованием искусственной нейтральной точки n’.

В этой схеме дополнительно в две фазы включают резисторы с сопротивлением R = RV. Измерение активной мощности симметричного приемника в

трехфазной цепи одним ваттметром применяют только при полной гарантии симметричности трехфазной системы.

См. также

мощность трехфазной цепи при симметричной нагрузке , смещение нейтрали ,

Как ты считаеешь, будет ли теория про мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке улучшена в обозримом будующем? Надеюсь, что теперь ты понял что такое мощность трехфазной цепи при несимметричной нагрузке,мощность трехфазной цепи
и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания,
то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории
Электротехника, Схемотехника, Аналоговые устройства

характеристики трехфазной системы, подробный расчет

Суббота, вечер. Затеял стирку, запустил стиральную машинку. Попутно решил пропылесосить, заодно включил электрочайник, чтоб после выпить чаю. И свет погас, оставив квартиру в кромешной тьме. Знакомая картина? Чтобы такого не произошло, нужно знать, как рассчитать нагрузку на сеть, зная мощность электрического тока.

Особенности трехфазной системы

Для оборудования электричеством жилых домов и квартир используют два вида схем:

  • однофазная;
  • трехфазная.

Электросеть от электростанций выходит с 3 фазами, попадает к домам в таком же виде, далее разветвляется на отдельные фазы.

Этот способ передачи электроэнергии считается экономичным, потому что уменьшает потери при транспортировке.

Как выяснить свою схему

Узнать количество фаз у себя в доме или квартире легко, для этого нужно открыть распределительный щиток и посчитать провода, по которым ток поступает в квартиру.

При однофазной сети количество проводов будет 2: фаза, ноль.

Иногда встречается 3 провод-заземление. В трехфазной системе проводов 4: 3 фазы, ноль. Провод заземления также может быть добавлен.

2 популярных способа соединения трехфазной системы:

  • треугольник;
  • звезда.

Схема “Треугольник”

Каждая фаза соединяется с соседними. Сила тока от источника фазная, между собой-линейная.

Схема “Звезда”

Фазы соединяются в одной точке. В этой точке суммарное напряжение будет равно 0. Сила тока только фазная, а напряжение может варьироваться от линейного до фазного. Что это дает пользователю? Линейное напряжение в квартире 380 В, а фазовое-220 В.

Большинство приборов работают при напряжении 220 В, но некоторые приборы нуждаются в большем напряжении: старые электроплиты, мощные обогреватели и котлы, электроинструмент промышленного назначения.

Благодаря такой схеме любой прибор будет работать без проблем.

Свойства трехфазной цепи

Трехфазная сеть имеет ряд преимуществ:

  • уменьшает потери при транспортировке электричества на дальние расстояния;
  • кабели и оборудование имеют меньший расход чем у монофазной сети;
  • энергосистема сбалансирована;
  • в системе для работы присутствуют сразу 2 формы напряжения: линейное 380 В и фазное 220 В.

Расчет

Вычисление мощности трехфазной системы дело затруднительное, потому что в сети ток не постоянный, а переменный.

При постоянном токе мощность рассчитывается путем умножения напряжения и силы тока. При переменном токе все величины нестабильны из-за наличия нескольких фаз. Также имеет значение способ соединения. При однофазной системе мощность рассчитывается также путем умножения напряжения и силы тока, но с учетом коэффициента мощности-cos, который характеризует сдвиг фаз при реактивной нагрузке между напряжением и током.

Вычисление происходит по следующей формуле полной расчета мощности по току в трехфазной сети:

Pобщ=Uа∙Iа∙cosа+ Ub∙Ib∙cosb+ Uc∙Ic∙cosc

где U-напряжение, I-сила тока, cos-коэффициент мощности, a, b и c-фазы.

Измерение мощности в трехфазных цепях проводят прибором-ваттметр.

При симметричной нагрузке измеряют только одну фазу и результат измерения умножают на 3. При замере сразу 3 фаз потребуется 3 прибора. При отсутствии фазы “ноль” измерение проводится 2 приборами и расчет мощности рассчитывается по 1 закону Кирхгофа:

Ia+Ib+Ic=0

Сумма показаний двух ваттметров даст показатель мощности трехфазной цепи.

Узнаем потребляемую мощность электричества

Как высчитать мощность и для чего это необходимо?

Знание предельной потребляемой мощности позволит организовать правильно электроснабжение квартиры или домовладения.

Чтобы ее вычислить, необходимо подсчитать мощность потребления у однофазных приборов и изучить устройства-трехфазники. Параметры указываются в технических паспортах изделий или в техническом справочнике. Зная эти параметры и используя формулу вычисления мощности, определяется сила тока в трехфазной системе, которая дает нагрузку на электропроводку.

С помощью полученной информации подбираются предохранители и провода, которые будут применяться при прокладке внутренней электросети.

Рассчитываем мощность трехфазной сети

Для удобства и скорых вычислений существуют онлайн сервисы с калькуляторами, в которых можно быстро посчитать мощность сети, введя известные пользователю показатели.

Полезное видео по теме:

формула, как определить — Asutpp

Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность (проходящая, потребляема) характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока.

Определение

Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. к. характеристики сети (силы тока и напряжения) у постоянного всегда равны. Единица измерений активной мощности  Ватт, в то время, как реактивной – реактивный вольтампер и килоВАР (кВАР). Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах.

Соотношение энергий

Электротехника используется активную составляющую в качестве измерения передачи энергии отдельными электрическими приборами. Рассмотрим, сколько мощности потребляют некоторые из них:

ПриборМощность бытовых приборов, Вт/час
Зарядное устройство2
Люминесцентная лампа ДРЛОт 50
Акустическая система30
Электрический чайник1500
Стиральной машины2500
Полуавтоматический инвертор3500
Мойка высокого давления3500

Исходя из всего, сказанного выше, активная мощность – это положительная характеристика конкретной электрической цепи, которая является одним из основных параметров для выбора электрических приборов и контроля расхода электричества.

Генерация активной составляющей

Обозначение реактивной составляющей:

Это  номинальная величина, которая характеризует нагрузки в электрических устройствах при помощи колебаний ЭМП и потери при работе прибора. Иными словами, передаваемая энергия переходит на определенный реактивный преобразователь (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и проявляется только в том случае, если система включает в себя эту составляющую.

Расчет

Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула:

S = U \ I, где U – это напряжение сети, а I – это сила тока сети.

Этот же расчет выполняется при вычислении уровня передачи энергии катушки при симметричном подключении. Схема имеет следующий вид:

Схема симметричной нагрузки

Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда:

S = U * I * cos φ.

Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от того, какие характеристики имеет cos φ. Если у синусоидального тока угол сдвига фаз находится в пределах от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительная, если от 0 до -90 – то отрицательная. Правило действительно только для синхронного (синусоидального) тока (применяемого для работы асинхронного двигателя, станочного оборудования).

Также одной из характерных особенностей этой характеристики является то, что в трехфазной цепи (к примеру, трансформатора или генератора), на выходе активный показатель полностью вырабатывается.

Расчет трехфазной сети

Максимальная и активная обозначается P, реактивная мощность – Q.

Из-за того, что реактивная обуславливается движением и энергией магнитного поля, её формула (с учетом угла сдвига фаз) имеет следующий вид:

QL = ULI = I2xL

Для несинусоидального тока очень сложно подобрать стандартные параметры сети. Для определения нужных характеристик с целью вычисления активной и реактивной мощности используются различные измерительные устройства. Это вольтметр, амперметр и прочие. Исходя от уровня нагрузки, подбирается нужная формула.

Из-за того, что реактивная и активная характеристики связаны с полной мощностью, их соотношение (баланс) имеет следующий вид:

S = √P2 + Q2, и все это равняется U*I .

Но если ток проходит непосредственно по реактивному сопротивлению. То потерь в сети не возникает. Это обуславливает индуктивная индуктивная составляющая – С и сопротивление – L. Эти показатели рассчитываются по формулам:

Сопротивление индуктивности: xL = ωL = 2πfL,

Сопротивление емкости: хc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, по которому можно определить, какая часть энергии используется не по назначению или «теряется» при работе устройства.

При наличии в сети активной реактивной составляющей обязательно должен рассчитываться коэффициент мощности. Эта величина не имеет единиц измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные элементы. С помощью этого показателя становится понятным, в каком направлении и как сдвигается энергия относительно напряжения сети. Для этого понадобится диаграмма треугольников напряжений:

Диаграмма треугольников напряжений

К примеру, при наличии конденсатора формула коэффициента имеет следующий вид:

cos φ = r/z = P/S

Для получения максимально точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.

Компенсация

Учитывая, что при резонансе токов реактивная мощность равняется 0:

Q = QL — QC = ULI – UCI

Для того чтобы улучшить качество работы определенного устройства применяются специальные приборы, минимизирующие воздействие потерь на сеть. В частности, это ИБП. В данном приборе не нуждаются электрические потребители со встроенным аккумулятором (к примеру, ноутбуки или портативные устройства), но для большинства остальных источник бесперебойного питания является необходимым.

При установке такого источника можно не только установить негативные последствия потерь, но и уменьшить траты на оплату электричества. Специалисты доказали, что в среднем, ИБП поможет экономить от 20 % до 50 %. Почему это происходит:

  1. Значительно уменьшается нагрузка силовых трансформаторов;
  2. Провода меньше нагреваются, это не только положительно влияет на их работу, но и повышает безопасность;
  3. У сигнальных и радиоустройств уменьшаются помехи;
  4. На порядок уменьшаются гармоники в электрической сети.

В некоторых случаях специалисты используют не полноценные ИБП, а специальные компенсирующие конденсаторы. Они подходят для бытового использования, доступны и продаются в каждом электротехническом магазине. Для расчета планируемой и полученной экономии можно использовать все вышеперечисленные формулы.

Трехфазная мгновенная мощность линии как представительный сигнал при анализе энергетической эффективности и диагностике неисправности электрооборудования

Анализ энергетической эффективности и исправности функционирования действующих электроприемников с несинусоидальными, несимметричными и резкопеременными токами нагрузки должен базироваться на исходных данных измерений мгновенных значений трехфазных токов и напряжений, а также последующих расчетах и оценках мощностей, колебаний токов, напряжений и мощностей, показателей качества электроэнергии и т. п. При этом часто используются приемы представления процессов на составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей на основной частоте и частотах высших гармоник.

Современные измерительно-вычислительные приборы, оснащенные со-ответствующим программным обеспечением, приспособлены для длительного мониторинга процессов и выдачи для просмотра и анализа, как осциллограмм, так и результатов расчета всех желаемых пользователем переменных. Такими возможностями, например, обладает применяемый авторами многоканальный цифровой осциллограф — анализатор «НЕВА — ИПЭ» [1, 2].

Широкие возможности современных анализаторов позволяют привлечь для анализа эффективности работы и диагностики неисправностей исследуемых электроприемников представительный и имеющий энергетическое содержание сигнал трехфазной мгновенной мощности цепи p3ф(t):

,(1)

который может быть рассчитан в темпе выполнения измерений фазных токов и напряжений. В (1) предполагается, что фазные напряжения ua(t), ub(t) и uc(t), измерены относительно нейтрального провода четырехпроводной линии или относительно земли в трехпроводной линии.

В цепях с симметриной и линейной нагрузкой мгновенные фазные мощности pa,b,c(t) имеют одинаковые постоянные и сдвинутые на 120 эл. градусов переменные составляющие с двойной промышленной частотой. Поэтому мощность p3ф(t) является практически постоянной величиной, точнее медленно изменяющейся вследствие неизбежной нестабильности активной нагрузки. Любые отклонения от этих идеальных условий, что реально и происходит на практике, вызывают появление в мощности p3ф(t) переменных составляющих, свидетельствующих о неуравновешенности системы, вызванной высшими гармониками, несимметрией гармоник (включая первую и нулевую составляющие), быстрыми изменениями токов и напряжений под влиянием различного рода помех. Анализ формы мгновенной мощности p3ф(t) и ее спектрального состава может дать важную информацию об объекте исследования.

Мгновенная мощность p3ф(t) на выбранном цикле усреднения (обработки) Тц может быть разложена в ряд Фурье с выделением постоянной составляющей P0 и дискретного ряда гармоник с относительными частотами ? = f? / fц , кратными базовой частоте разложения fц=1/Тц. Разрешающая способность при выявлении относительных частот зависит от выбора Тц и частоты дискретизации мгновенных значений токов и напряжений. По опыту авторов, при частотах дискретизации до 20 кГц и Тц?10 с, можно достоверно выявлять частоты f? с шагом до 0.1 Гц при наибольшей достоверно определяемой гармонике с частотой до f? ? 10 кГц.

Анализ амплитудно-частотных спектров трехфазных мгновенных мощностей позволяет выявлять их аномалии, проводить диагностику оборудования и прогнозировать вероятности различного рода отказов, которые можно было бы заблаговременно устранить. В этом отношении диагностика по сигналу p3ф(t), отражающему энергетическое содержание закономерностей процессов, имеет определенные преимущества перед широко применяемым методом диагностики по аномалиям спектров тока нагрузки.

Частотный спектр мощности p3ф(t) иной по сравнению с частотными спектрами токов и напряжений в питающей сети. Например, в таблице 1 для условий симметрии и синусоидальности трехфазного напряжения и наличия в трехфазных несимметричных токах линии только разложенных на прямую и обратную последовательности целочисленных гармоник n = fn/f1, показаны номера порождаемых гармоник np = fnp/f1 в кривой p3ф(t). Нечетные и четные гармоники тока порождают соответственно четные и нечетные гармоники в трехфазной мощности. Рекуррентная формула для определения относительных частот nр может быть представлена в виде:

,(2)

где знак «+» следует применять для гармоник обратной последовательности, а знак «-» для гармоник тока прямой последовательности.

Таблица 1

В случае присутствия не только в трехфазных токах, но и напряжениях высших, промежуточных и субгармоник с составляющими прямой и обратной последовательностей спектр гармонического сигнала p3ф(t) приближается к не-прерывному.

Итак, наличие переменных составляющих в сигнале p3ф(t) свидетельствует о неуравновешенности системы, существовании обменных междуфазных потоков активной мощности. Интенсивность неуравновешенности на выбранном цикле обработки сигнала Тц можно оценить по эффективному значению переменой составляющей мгновенной мощности P~эфф, зависящей от эффективного значения полного сигнала:

и величины средней мощности Р0:

,(3)

Неуравновешенность процессов усиливается в переходных режимах работы электрооборудования.

Приведем примеры, показывающие свойства сигналов p3ф(t) для характерных нелинейных электропотребителей.

На рис. 1а на интервале времени 0.2с показана мощность p3ф(t) дуговой сталеплавильной печи (ДСП) с печным трансформатором 85 МВА. Затемненная кривая Рср(t) построена с применением процедуры усреднения мгновенной мощности на интервалах 0.02c. Как видно, мощность p3ф(t) интенсивно изменяется в пределах ±35% от среднего значения. Причем эти изменения происходят, в основном, на частоте 100 Гц, что свидетельствует о преобладающих влияниях токов обратной последовательности ДСП.

В некоторые моменты времени при больших значениях апериодических составляющих токов ДСП в сигнале p3ф(t) наблюдается частота 50 Гц. Начальная часть частотного спектра мгновенной мощности на выбранном интервале времени обработки Тц=0.2с показана на рис.1б. Здесь фиксируются дискретные гармоники с шагом fц=5Гц. Видно, что наибольшие амплитуды имеют гармоники в диапазоне частот 0 30 Гц, когда их кратность по отношению к fц составляет ?=f?/fц =0?6 и по отношению к f =50 Гц np=0?6. Эффективное значение переменной составляющей мгновенной мощности для ДСП P~эфф может составлять 15?20 % от средней величины потребляемой активной мощности.

Мгновенная трехфазная мощность p3ф(t) для нелинейных, но симметричных по фазам электроприемников с преобладающей нагрузкой вентильных преобразователей практически не содержит частоты 100Гц, однако ее пульсации также являются значительными. Об этом свидетельствуют, например, приведенные на рис.2а,б,в результаты измерений на шинах 10 кВ нагрузки мощного прокатного стана металлургического завода с 12-пульсными преобразователями. Мгновенная трехфазная мощность имеет пульсации с преобладанием четных гармоник порядков 12, 24, 36, 58, 60 и 62. Гармоники кратности выше 58 в данном случае обусловлены резонансными процессами в питающей сети. Для 12-пульсных вентильных преобразователей характерно отношение Р~эфф/Р0 равное 10?15 % и для 6-пульсных 20?25 %. Любые неисправности, обусловленные несимметричным включением вентилей, и, тем более, неисправности типа обрыва и пропусков их включения вызывают появление резких выбросов (провалов) в определенном месте на кривой p3ф(t) и, соответственно, появление выбросов отдельных гармоник в спектре мгновенной мощности.

Особенно ценна информация о сигнале p3ф(t), определенном непосредственно на зажимах электродвигателей различного рода приводов. Амплитудно-частотный спектр этого сигнала может трактоваться как частотное возмущение, воздействующее на вал электропривода. Получение и анализ таких возмущающих спектров может стать основой методик выявления дефектов и оценки надежности работы электроприводов при пусконаладочных работах. Появление анормальных выбросов на кривой p3ф(t) на цикле повторяемости в установившихся режимах при накоплении сведений о связях изменений в сигнале p3ф(t) с конкретными неисправностями может использоваться в целях диагностики повреждений. Представляется возможным получение в этом направлении новых заметных результатов.

Пример мгновенного значения мощности p3ф(t) и ее спектра на зажимах асинхронного двигателя Рном =18.5 кВт, запускаемого через устройство плавного пуска, показан на рис.3. Вследствие применения в данном случае фазового регулирования тока имеем интенсивные колебания мощности на валу двигателя, когда амплитуда 6-й гармоники (300 Гц) составляет 30% от средней активной мощности при пуске, или 54% от номинальной мощности асинхронного двигателя.

Другой пример измерения мощности p3ф(t) электродвигателя вентилятора с частотным регулированием скорости представлен на рис.4. Применены два частотных преобразователя с 6-пульсными инверторами, питающими два СД с номинальной мощностью 4.6 МВт, имеющих общий вал с вентилятором. Частота трехфазного напряжения на выходе инверторов может изменяться в пределах 0?45 Гц. За счет использования сдвига на 30 эл. градусов на трансформаторах и сдвига на 30 градусов осей валов СД 1 и СД 2 обеспечивался 12-пульсный режим нагрузки для питающей сети и снижение уровня гармонических частот колебаний мощности на валу вентилятора. На рис. 4б видно как изменяются мгновенные активные мощности на валах СД 1 и СД 2 (соответственно p1(t) и p2(t)) и суммарный сигнал мгновенной мощности p3ф(t)=p1(t) + p2(t)) при основной частоте на выходах инверторов, равной 25 Гц (длительность перио-да этой частоты равна 0.04с). Как видно, мгновенные мощности p1(t) и p2(t) интенсивно пульсируют с частотой 25 Гц, а на вал непосредственно вентилятора воздействует показанная на рисунке затемнением переменная составляющая мгновенной мощности p1(t) — p2(t).В амплитудно-частотном спектре суммарной мгновенной мощности p3ф(t) (рис.4в) присутствуют помимо имеющих большие значения четных гармоник 300 и 600 Гц также гармоники, кратные частоте 25 Гц .

Рис.1 Мгновенная трехфазная мощность ДСП (а) и еe частотный спектр (б)

Рис.2 Фрагмент мгновеной трехфазной мощности электропривода прокатного стана p3ф(t) (a) мгновенная мощность с большей разверткой во времени (б) и спектр этой мощности (в)

Рис.3 Мгновенная трехфазная мощность P3ф(t)и ее спектр при пуске асинхронного двигателя с ограничением пускового тока за счет фазового регулирования.

a)

б)

в)

Рис.4

а)- схема электропривода вентилятора;

б)- мгновенные трехфазные мощности p1(t) и p2(t) на валах синхронных двигателей СД1 и СД2, суммарная мощность p?(t)=p1(t)+p2(t), переменная составляющая мощности p1(t)–p2(t), воздействующая на вал вентилятора;

в)амплитудно-частотный спектр мгновенной трехфазной мощности р3ф(t).

Выводы:

1. При измерениях и анализе характеристик электроприемников целесо-образно получать в виде функции времени мгновенную трехфазную активную мощность и ее амплитудно-частотный спектр, которые отражают степень неуравновешенности нагрузок по фазам и эффективность преобразования энергии.

2. Сигнал мгновенной трехфазной активной мощности можно использо-вать для контроля и диагностики состояния исследуемого электрооборудова-ния, а также для оценок опасности электромеханических возмущений, созда-ваемых нелинейными и резкопеременными нагрузками в узлах с генераторами и электродвигателями.

Литература:

1. Л. А. Кучумов, А. А. Кузнецов, М. В. Сапунов. Исследователи ждут большего от современных измерительных приборов. «Новости элек-тротехники», СПб, № 4, 2004 г.

2. Л. А. Кучумов, А. А. Кузнецов, М. В. Сапунов. Вопросы измерения электрических режимов и гармонических спектров в сетях с резкопе-ременной и нелинейной нагрузкой. «Промышленная энергетика».М.: № 3, 2005г

Авторы:

Л.А.Кучумов, проф. СПбГПУ;
А.А.Кузнецов, доцент СПбГПУ;
М.В.Сапунов, инженер ЗАО «НПФ «ЭНЕРГОСОЮЗ».

Мощность тока?. Формула мощности ? электрического тока. Как найти мощность?


Автор Даниил Леонидович На чтение 6 мин. Просмотров 9.1k. Опубликовано
Обновлено

Благосостояние и комфорт современного общества зависит всецело от высокотехнологичных гаджетов. Люди уже не представляют жизни без «умных» устройств. Микроэлектроника поглотила наш быт дома и на работе. Функционирует оборудование исключительно от электричества. Такие устройства обладают рядом преимуществ, как и недостатков — чувствительность к перепадам эл. напряжения.

Если в офисе компании эту проблему способен устранить штат квалифицированных сотрудников, то дома часто приходится рассчитывать исключительно на собственные силы. Покупая новое оборудование в дом, необходимо учитывать технические характеристики устройства. Производитель указывает такую информацию для покупателей на шильдике, расположенном на задней стенке гаджета.

Формула мощности представляет собой произведение силы тока на напряжение. Если знать этот параметр, то для пользователя складывается четкое представление, сколько электричество девайс будет потреблять и не вызовет ли проблем с электроснабжением.

Что такое мощность в электричестве: просто о сложном

Механическая мощность как физическая величина равна отношению выполненной работы к некоторому промежутку времени. Поскольку понятие работы определяется количеством затраченной энергии, то и мощность допустимо представить как скорость преобразования энергий.

Разобрав составляющие механической мощности, рассмотрим из чего складывается электрическая. Напряжение — выполняемая работа по перемещению одного кулона электрического заряда, а ток — количество проходящих кулонов за одну секунду. Произведение напряжения на ток показывает полный объем работы, выполненной за одну секунду.

Мощность электрического тока

Проанализировав полученную формулу, можно заключить, что силовой показатель зависит одинаково от тока и напряжения. То есть, одно и тоже значение возможно получить при низком напряжении и большом тока, или при высоком напряжении и низком токе.

Пользуясь зависимостью мощности от напряжения и силы тока, инженеры научились передавать электричество на большие расстояния путем преобразования энергии на понижающих и повышающих трансформаторных подстанциях.

Наука подразделяет электрическую мощность на:

  • активную. Подразумевает преобразование мощности в тепловую, механическую и другие виды энергии. Показатель выражают в Ваттах и вычисляют по формуле U*I;
  • реактивную. Эта величина характеризует электрические нагрузки, создаваемые в устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Показатель выражается как вольт-ампер реактивный и представляет собой произведение напряжения на силу тука и угол сдвига.

Для простоты понимания смысла активной и реактивной мощности, обратимся к нагревательному оборудованию, где электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Как рассчитать электрическую мощность в быту

Теоретическая электротехника рассматривает показатели как мгновенные величины, которые зафиксированы в некоторый временной отрезок. Если мгновенная мощность постоянной сети остается неизменной в любой точке цепи и во всех интервалах времени, то для переменной этот показатель будет всегда неодинаковым.

Отсюда получим формулы для расчета мощности (P):

  • U*I;
  • I2*R;
  • U*I*cos(фи).

В интернете сейчас есть онлайн-калькуляторы, которые сами посчитают и выдадут результат. Пользователю нужно лишь подставить значения характеристик, которые находятся на шильдике устройства.

Как измерить электрическую мощность дома

Знать силовые характеристики бытового оборудования необходимо всегда. Это требуется для расчета сечения проводки, учета расхода электроэнергии или электрофикации дома. До начала монтажных работ такую информацию можно получить только путем сложения показателей мощности каждого отдельного устройства, добавив 10% запаса.

Определить потребляемую нагрузку дома поможет счетчик. Прибор показывает сколько киловатт было потрачено за один час работы оборудования. И для того чтобы убедиться в правильности показаний, владелец квартиры может проверить точность устройства с помощью электронных средств измерения. Сюда относится амперметр, вольтметр или мультиметр.

Также существуют ваттметры и варметры, которые показывают результаты измерений в ваттах.

Ваттметр

Во время снятия показания включенной оставить только активную нагрузку как лампочки и нагреватели. Далее померить токовое напряжение. В конце сверить показания счетчика с полученным результатом вычислений.

Почему реактивное сопротивление схемы влияет на мощность переменного тока

Потеря энергии в переменной цепи обусловлена наличием реактивного сопротивления, которое подразделяют на индуктивное и емкостное. В процессе работы оборудования часть энергии передается формируемым электрическим или магнитным полям.

Это приводит к уменьшению полезной работы, потере электроэнергии и превышению силовых нагрузок устройств.

Формулы расчета мощности для однофазной и трехфазной схемы питания

Выше уже была представлена формула для одной фазы: P=U*I*cos(фи).

Отсюда следует, что в трехфазной сети показатель равен тройной мощности однофазной, соединенной в треугольник: P=3*U*I*cos(фи). На практике же инженеры пользуются формулой P=1,73*U*I*cos(фи).

Как работает схема трехфазного электроснабжения

Принцип работы трехфазной схемы электроснабжения заключается в одновременном задействовании четырех питающих кабелей, один из которых нулевой. Ток одинаковой частоты вырабатывается одним генератором и сдвинут по отношению друг к другу по времени на фазовый угол равный 120 градусам.

Как узнать ток, зная мощность и напряжение

Для вычисления тока электросети по мощности и напряжению используют формулы:

  • I=P/U – постоянный ток;
  • I=P/(U*cos(фи)) — однофазная сеть;
  • I=P/(1,73*U*cos(фи)) — трехфазная сеть.

Для простоты расчетов значение фи принимают равной 0,95.

Как узнать напряжение, зная силу тока

Для расчета напряжения используют формулы:

U=P/I – постоянный ток;

U=P/(I*cos(фи)) — однофазная сеть;

U=P/(1,73*I*cos(фи)) — трехфазная сеть.

Из выражения видно, что напряжение прямо пропорционально напряжению и обратно пропорционально силе тока.

Как рассчитать мощность, зная силу тока и напряжение

Силовую характеристику электроустановок рассчитывают по формуле:

P=U*I – постоянный ток;

P=U*I*cos(фи) – переменный ток однофазной сети.

P=1,73*U*I*cos(фи) — трехфазная сеть.

В статье приведены упрощенные формулы расчета активной мощности электросети, которые дают приблизительные результаты.

Для получения точных результатов, необходимо учитывать также реактивное и обычное сопротивление, а также потери.

Интересная инфа по теме

Трехфазную схему электроснабжения используют в производстве. Суммарный вольтаж такой сети равен 380 В. Также такую проводку устанавливают на многоэтажные дома, а затем раздают по квартирам. Но есть один нюанс, который влияет на конечное напряжение в сети — соединение жилы под напряжение в результате дает 220 В. Трехфазная в отличие от однофазной не дает перекосы при подключении силового оборудования, так как нагрузка распределяется в щитке. Но для подведения трехфазной сети к частному дому требуется специальное разрешение, поэтому широко распространена схема с двумя жилами, одна их которых нулевая.

Заключение

Мощность электрического тока — один из важных параметров, который обязан знать каждый человек. Такая необходимость обусловлена безопасностью электросети (лимит на одновременное подключение нескольких приборов). Во время работы оборудования происходит нагрев не только внутренней схемы, но и проводки. Зная предельные возможности сети, всегда можно избежать неприятных ситуаций, связанных с ее перегревом и возможным коротким замыканием.

Расчет одно- и трехфазных параметров

Вы можете спросить: «Что такое константа?» Пример постоянной, с которой вы очень хорошо знакомы, — это число пи (π), которое получается делением длины окружности на ее диаметр. Независимо от длины окружности и диаметра соответствующего круга, их отношение всегда равно пи. Вы можете использовать константы, относящиеся к определенным одно- и трехфазным напряжениям, для расчета тока (I) и киловатт (кВт). Посмотрим, как это сделать.

Однофазные расчеты

Базовая электрическая теория говорит нам, что для однофазной системы

кВт = (В × I × PF) ÷ 1000.

Для простоты предположим, что коэффициент мощности (PF) равен единице. Следовательно, приведенное выше уравнение становится

кВт = (В × I) ÷ 1000.

Решая относительно I, уравнение принимает вид

I = 1000 кВт / В (уравнение 1)

Теперь, если мы посмотрим на часть этого уравнения «1000 ÷ V», вы увидите, что, вставив соответствующее однофазное напряжение для «V» и разделив его на «1000», вы получите конкретное число (или постоянная), которую можно использовать для умножения «кВт», чтобы получить потребляемый ток этой нагрузки при соответствующем напряжении.

Например, постоянная для расчета 120 В составляет 8,33 (1000 ÷ 120). Используя эту константу, уравнение 1 становится

I = 8,33 кВт.

Итак, если у вас нагрузка 10 кВт, вы можете рассчитать потребляемый ток как 83,3 А (10 × 8,33). Если у вас есть оборудование, потребляющее 80 А, вы можете рассчитать относительный размер необходимого источника питания, который составляет 10 кВт (80 ÷ 8,33).

Таблица 1. Константы, используемые в однофазных системах

Используя ту же процедуру, но вставив соответствующее однофазное напряжение, вы получите следующие однофазные константы, как показано в Таблице 1.

Трехфазные расчеты

Для трехфазных систем мы используем следующее уравнение:

кВт = (В × I × PF × 1,732) ÷ 1000.

Опять же, принимая единицу PF и решая это уравнение относительно «I», вы получаете:

I = 1000 кВт ÷ 1,732 В.

Таблица 2. Константы, используемые в трехфазных системах

Теперь, если вы посмотрите на часть этого уравнения «1000 4 1,732 В», вы увидите это, вставив соответствующее трехфазное напряжение для «V» и умножив его на 1.732, вы можете затем разделить это количество на «1000», чтобы получить конкретное число (или константу), которое вы можете использовать для умножения «кВт», чтобы получить ток, потребляемый этой трехфазной нагрузкой при соответствующем трехфазном напряжении. Таблица 2 перечисляет каждую 3-фазную постоянную для соответствующего 3-фазного напряжения, полученного из вышеуказанного расчета.

Как преобразовать однофазное питание в трехфазное

Обновлено 15 декабря 2018 г.

Кевин Бек

В Соединенных Штатах большая часть энергии, поступающей в дома людей, является однофазной.Однако электроэнергия, вырабатываемая на электростанции, является трехфазной. Это идея тех больших линий электропередачи, которые вы видите прикрепленными к высоким башням — эти линии должны передавать столько напряжения, сколько возможно, на большие расстояния, прежде чем эта мощность будет «отведена» и доставлена ​​в районы при значительно пониженном напряжении.

Однофазного питания достаточно практически для всех бытовых приборов, в то время как промышленные установки с тяжелым оборудованием требуют трехфазного питания.Но что, если вам нужно трехфазное питание, а все, что у вас есть, — это однофазное питание, поступающее в ваш дом?

Трехфазное питание: визуальная аналогия

Представьте себя и двух своих (явно скучающих) друзей, идущих вперед и назад со скоростью 2 метра в секунду (около 4,5 миль в час) по дороге, идущей на север. юг и измеряет 60 метров от конца до конца. Каждый из вас начинает в середине этого пути, идет к северному концу, возвращается к началу, продолжает идти к противоположному концу и снова возвращается к середине, тем самым завершая один 120-метровый «круг» или цикл.Поскольку каждый из вас идёт со скоростью 2 метра в секунду, один путь туда и обратно занимает у каждого человека ровно 60 секунд.

Предположим далее, что в начальной точке «статус» каждого из вас равен нулю. Вы получаете одну единицу статуса за каждый метр, который вы идете на север, и теряете единицу статуса за каждый метр, который вы идете на юг. Таким образом, всякий раз, когда один из вас достигает северного конца пути, этот человек имеет статус 30, в то время как любой, кто делает поворот на южном конце, имеет статус -30. Вы понимаете, что трое из вас могут максимально отделить себя друг от друга, начав с интервалом в 20 секунд, потому что каждая схема занимает 60 секунд, и вас трое, и 60, разделенное на 3, равно 20.Если вы выполните алгебру, вы обнаружите, что когда один из вас максимизировал свой «статус» до значения 30, достигнув северного конца, двое других проходят друг друга на полпути вдоль южной части, один направляется на север, а другой — на север. юг, где каждый ходок имеет статус -15. Если вы сложите свои значения статуса вместе в такой момент, они в сумме составят 30 + (-15) + (-15) = 0. Фактически, можно показать, что это сумма всех ваших значений статуса в любое время. равно 0 до тех пор, пока вы втроем точно расставлены, как описано.

Мощность и напряжение в цепях переменного тока

Это предлагает модель того, как выглядит трехфазная электрическая мощность, за исключением того, что «напряжение» заменяется на «состояние», и вместо одного цикла, происходящего каждые 60 секунд, происходит 60 циклов напряжения каждый второй. Кроме того, вместо того, чтобы каждый человек проходил начальную точку дважды в минуту, напряжение проходит через нулевую точку 120 раз в секунду.

Из-за того, что мощность, ток и напряжение связаны математически, трехфазная мощность остается на постоянном, ненулевом уровне, даже если три отдельных напряжения складываются в ноль в любой момент.Это соотношение:

Здесь P — мощность в ваттах, V — напряжение в вольтах, а R — электрическое сопротивление в единицах, называемых омами. Вы можете видеть, что отрицательные напряжения вносят вклад в мощность, потому что возведение отрицательного числа в квадрат дает положительное значение. Полная мощность в трехфазной системе — это просто сумма мощности трех отдельных значений мощности каждой фазы.

Кроме того, если вы когда-нибудь задавались вопросом, как переменный ток (AC) получил свое название, теперь у вас есть ответ.Напряжение никогда не бывает стабильным ни в однофазных, ни в трехфазных системах, и, как следствие, нет ни тока; они связаны законом Ома: V = IR, где I означает ток в амперах («амперах»).

Однофазное питание: расширение аналогии

Чтобы расширить аналогию «приятель-ходьба-вперед-назад» на однофазное питание, просто представьте, что двух ваших друзей зовут домой к обеду, пока вы продолжаете идти, и вот оно. у тебя есть это. То есть трехфазное питание — это буквально три однофазных источника питания, взаимно смещенных на треть цикла (или, в тригонометрическом выражении, на 120 градусов).В однофазном источнике питания каждый раз, когда одно напряжение ненадолго становится равным нулю, выходная мощность также уменьшается. Возможно, теперь вы понимаете, почему небольшие приборы, на которые не сильно влияют очень короткие перебои в подаче электроэнергии, могут работать от однофазного источника питания, в то время как большие машины, которые работают с высокими уровнями мощности (мощности), не могут; им требуется большой и стабильный источник питания.

Все вышесказанное легче понять, просмотрев график зависимости напряжения от времени для трехфазного источника питания (см. Ресурсы).На этом графике отдельные фазы изображены красными, пурпурными и синими линиями. Их сумма всегда равна нулю, но сумма их квадратов положительна и постоянна. Таким образом, при неизменном значении R мощность P в этих установках также постоянна благодаря соотношению P = V 2 / R.

Для однофазной сети нет напряжений для суммирования, а напряжение однофазной сети проходит через нулевую точку 120 раз в секунду. В эти моменты мощность падает до нуля, но восстанавливается достаточно быстро, чтобы небольшие светильники, приборы и т. Д. Не испытывали заметных перебоев.

Преобразование однофазного в трехфазное

Если у вас есть трехфазный двигатель в более крупном устройстве, таком как промышленный воздушный компрессор, и у вас нет доступа к трехфазному питанию из-за особенностей вашей локальной сети настроен, существуют обходные пути, которые вы можете использовать для правильного включения вашего оборудования. (Одно из них — просто заменить трехфазный двигатель на однофазный, но это не так умно, как другие решения.)

Доступны многочисленные типы трехфазных преобразователей.Один из них, статический преобразователь, использует тот факт, что, хотя трехфазный двигатель не может запускаться от однофазной мощности, он может продолжать работать от однофазной мощности после запуска. Статический преобразователь делает это с помощью конденсаторов (устройств, которые могут накапливать заряд), что позволяет статическому преобразователю заменять одну из фаз, хотя и неэффективным способом, который гарантированно сокращает эффективный срок службы двигателя. С другой стороны, вращающийся фазовый преобразователь действует как своего рода комбинация заменяющего трехфазного двигателя и независимого генератора.Это устройство включает в себя холостой двигатель, который, когда он приводится в движение, не вращает движущиеся части в родительских машинах, а вместо этого вырабатывает мощность, так что вся установка может достаточно хорошо имитировать трехфазную систему питания. Наконец, частотно-регулируемый привод (VFD) использует компоненты, называемые инверторами, которые могут использоваться для создания переменного тока практически любой желаемой частоты и воспроизводить большинство условий в стандартном трехфазном двигателе.

Ни один из этих преобразователей не идеален, как и хлебный нож, который можно использовать для легкой резки мяса.Но хлебный нож лучше, чем ваши голые руки, и поэтому эти преобразователи действительно хорошо иметь под рукой, если вы часто работаете с энергоемким оборудованием и инструментами.

Трехфазный ток — простой расчет

Расчет тока в трехфазной системе был поднят на нашем сайте отзывов, и это обсуждение, в которое я, кажется, время от времени участвую. Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему шаг за шагом, используя базовые принципы.Я подумал, что неплохо было бы написать, как я делаю эти расчеты. Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.

Трехфазная мощность и ток

Мощность, потребляемая цепью (одно- или трехфазной), измеряется в ваттах Вт (или кВт). Произведение напряжения и тока является полной мощностью и измеряется в ВА (или кВА). Соотношение между кВА и кВт — это коэффициент мощности (pf):

что также может быть выражено как:

Однофазная система — с ней проще всего иметь дело.Учитывая кВт и коэффициент мощности, можно легко рассчитать кВА. Сила тока — это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициенте мощности 0,86:

.

Примечание: вы можете выполнять эти уравнения в ВА, В и А или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело. Чтобы преобразовать ВА в кВА, просто разделите на 1000.

Трехфазная система — Основное различие между трехфазной системой и однофазной системой заключается в напряжении.В трехфазной системе линейное напряжение (V LL ) и фазное напряжение (V LN ) связаны соотношением:

или как вариант:

Чтобы лучше понять это или получить больше информации, вы можете прочитать статью

«Введение в трехфазную электрическую мощность».

Для меня самый простой способ решить трехфазные проблемы — это преобразовать их в однофазную. Возьмем трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий заданную кВт.Мощность в кВт на обмотку (однофазная) должна быть разделена на 3. Точно так же трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий данную кВА, будет иметь каждую обмотку, обеспечивающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общую мощность в кВт (или кВА) и разделите ее на три.

В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0,86 и межфазном напряжении 400 В (V LL ):

линия к нейтрали (фаза) напряжение В LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
теперь просто следуйте описанному выше однофазному методу

Достаточно просто.Чтобы найти мощность при заданном токе, умножьте его на напряжение, а затем на коэффициент мощности, чтобы преобразовать его в W. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить общую мощность.

Личная заметка по методу

Как правило, я запоминаю методику (а не формулы) и переделываю ее каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда быстро их забываю или неуверен, правильно ли я их запоминаю. Мой совет — всегда старайтесь запоминать метод, а не просто запоминать формулы.Конечно, если у вас есть суперспособность запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.

Использование формул

Вывод формулы — Пример

Сбалансированная трехфазная система с полной мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и межфазным напряжением В LL

Преобразование в однофазную проблему:
P1ph = P3

Полная мощность одной фазы S 1 фаза (ВА):
S1ph = P1phpf = P3 × pf

Фазный ток I (A) — это полная мощность одной фазы, деленная на напряжение между фазой и нейтралью (и заданное V LN = V LL / √3):
I = S1phVLN = P3 × pf3VLL

Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P3 × pf × VLL

Приведенный выше метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.

Для получения того же результата можно использовать более традиционные формулы. Их можно легко вывести из вышеприведенного, например:

I = W3 × pf × VLL, дюйм A

Несбалансированные трехфазные системы

Вышеупомянутое относится к сбалансированным трехфазным системам. То есть ток в каждой фазе одинаковый, и каждая фаза обеспечивает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичного оборудования.

Часто, когда задействованы однофазные нагрузки, например, в жилых и коммерческих помещениях, система может быть несбалансированной, так как каждая фаза имеет разный ток и доставляет или потребляет разное количество энергии.

Сбалансированные напряжения

К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации, немного подумав, можно распространить вышеупомянутый тип расчета на трехфазные системы с несимметричным током. Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.

Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V LL ) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 A, фаза 2 = 70 A, фаза 3 = 82 A

линия к нейтрали (фаза) напряжение В LN = 400 / √3 = 230 В
Полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18400 ВА = 18.4 кВА
Полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16100 ВА = 16,1 кВА
Полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18,860 ВА = 18,86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА

Аналогично, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вам также известен коэффициент мощности, вы можете преобразовать его из кВА в кВт, как показано ранее.

Несбалансированные напряжения

Если напряжения становятся несимметричными или есть другие соображения (т.е. несбалансированный фазовый сдвиг), то необходимо вернуться к более традиционному анализу сети. Системные напряжения и токи можно найти, подробно изобразив схему и используя законы Кирхгофа и другие сетевые теоремы.

Сетевой анализ не является целью данной заметки. Если вас интересует введение, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети — Введение и обзор

КПД и реактивная мощность

Другие факторы, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования — это выходная мощность, деленная на входную, опять же, это легко подсчитать. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а более подробную информацию можно найти в других примечаниях (просто воспользуйтесь поиском на сайте).

Сводка

Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любую трехфазную задачу можно упростить. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА — это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому знание этого и напряжения может дать ток.При расчете тока используйте фазное напряжение, которое связано с линейным напряжением квадратным корнем из трех. Используя эти правила, можно решить любую трехфазную задачу без необходимости запоминать и / или прибегать к формулам.

Трехфазный ток — простой расчет

Расчет тока в трехфазной системе был поднят на нашем сайте отзывов, и это обсуждение, в которое я, кажется, время от времени участвую.Хотя некоторые коллеги предпочитают запоминать формулы или факторы, я предпочитаю решать проблему шаг за шагом, используя базовые принципы. Я подумал, что неплохо было бы написать, как я делаю эти расчеты. Надеюсь, это может оказаться полезным для кого-то еще.

Трехфазная мощность и ток

Мощность, потребляемая цепью (одно- или трехфазной), измеряется в ваттах Вт (или кВт). Произведение напряжения и тока является полной мощностью и измеряется в ВА (или кВА). Соотношение между кВА и кВт — это коэффициент мощности (pf):

что также может быть выражено как:

Однофазная система — с ней проще всего иметь дело.Учитывая кВт и коэффициент мощности, можно легко рассчитать кВА. Сила тока — это просто кВА, деленная на напряжение. В качестве примера рассмотрим нагрузку, потребляющую 23 кВт мощности при 230 В и коэффициенте мощности 0,86:

.

Примечание: вы можете выполнять эти уравнения в ВА, В и А или в кВА, кВ и кА в зависимости от величины параметров, с которыми вы имеете дело. Чтобы преобразовать ВА в кВА, просто разделите на 1000.

Трехфазная система — Основное различие между трехфазной системой и однофазной системой заключается в напряжении.В трехфазной системе линейное напряжение (V LL ) и фазное напряжение (V LN ) связаны соотношением:

или как вариант:

Чтобы лучше понять это или получить больше информации, вы можете прочитать статью

«Введение в трехфазную электрическую мощность».

Для меня самый простой способ решить трехфазные проблемы — это преобразовать их в однофазную. Возьмем трехфазный двигатель (с тремя одинаковыми обмотками), потребляющий заданную кВт.Мощность в кВт на обмотку (однофазная) должна быть разделена на 3. Точно так же трансформатор (с тремя обмотками, каждая из которых идентична), питающий данную кВА, будет иметь каждую обмотку, обеспечивающую треть общей мощности. Чтобы преобразовать трехфазную задачу в однофазную, возьмите общую мощность в кВт (или кВА) и разделите ее на три.

В качестве примера рассмотрим сбалансированную трехфазную нагрузку, потребляющую 36 кВт при коэффициенте мощности 0,86 и межфазном напряжении 400 В (V LL ):

линия к нейтрали (фаза) напряжение В LN = 400 / √3 = 230 В
трехфазная мощность 36 кВт, однофазная мощность = 36/3 = 12 кВт
теперь просто следуйте описанному выше однофазному методу

Достаточно просто.Чтобы найти мощность при заданном токе, умножьте его на напряжение, а затем на коэффициент мощности, чтобы преобразовать его в W. Для трехфазной системы умножьте на три, чтобы получить общую мощность.

Личная заметка по методу

Как правило, я запоминаю методику (а не формулы) и переделываю ее каждый раз, когда делаю расчет. Когда я пытаюсь запомнить формулы, я всегда быстро их забываю или неуверен, правильно ли я их запоминаю. Мой совет — всегда старайтесь запоминать метод, а не просто запоминать формулы.Конечно, если у вас есть суперспособность запоминать формулы, вы всегда можете придерживаться этого подхода.

Использование формул

Вывод формулы — Пример

Сбалансированная трехфазная система с полной мощностью P (Вт), коэффициентом мощности pf и межфазным напряжением В LL

Преобразование в однофазную проблему:
P1ph = P3

Полная мощность одной фазы S 1 фаза (ВА):
S1ph = P1phpf = P3 × pf

Фазный ток I (A) — это полная мощность одной фазы, деленная на напряжение между фазой и нейтралью (и заданное V LN = V LL / √3):
I = S1phVLN = P3 × pf3VLL

Упрощение (и с 3 = √3 x √3):
I = P3 × pf × VLL

Приведенный выше метод основан на запоминании нескольких простых принципов и манипулировании проблемой, чтобы дать ответ.

Для получения того же результата можно использовать более традиционные формулы. Их можно легко вывести из вышеприведенного, например:

I = W3 × pf × VLL, дюйм A

Несбалансированные трехфазные системы

Вышеупомянутое относится к сбалансированным трехфазным системам. То есть ток в каждой фазе одинаковый, и каждая фаза обеспечивает или потребляет одинаковое количество энергии. Это типично для систем передачи энергии, электродвигателей и аналогичного оборудования.

Часто, когда задействованы однофазные нагрузки, например, в жилых и коммерческих помещениях, система может быть несбалансированной, так как каждая фаза имеет разный ток и доставляет или потребляет разное количество энергии.

Сбалансированные напряжения

К счастью, на практике напряжения имеют тенденцию быть фиксированными или очень небольшими. В этой ситуации, немного подумав, можно распространить вышеупомянутый тип расчета на трехфазные системы с несимметричным током. Ключом к этому является то, что сумма мощности в каждой фазе равна общей мощности системы.

Например, возьмем трехфазную систему 400 В (V LL ) со следующими нагрузками: фаза 1 = 80 A, фаза 2 = 70 A, фаза 3 = 82 A

линия к нейтрали (фаза) напряжение В LN = 400 / √3 = 230 В
Полная мощность фазы 1 = 80 x 230 = 18400 ВА = 18.4 кВА
Полная мощность фазы 2 = 70 x 230 = 16100 ВА = 16,1 кВА
Полная мощность фазы 3 = 82 x 230 = 18,860 ВА = 18,86 кВА
Общая трехфазная мощность = 18,4 + 16,1 + 18,86 = 53,36 кВА

Аналогично, учитывая мощность в каждой фазе, вы можете легко найти фазные токи. Если вам также известен коэффициент мощности, вы можете преобразовать его из кВА в кВт, как показано ранее.

Несбалансированные напряжения

Если напряжения становятся несимметричными или есть другие соображения (т.е. несбалансированный фазовый сдвиг), то необходимо вернуться к более традиционному анализу сети. Системные напряжения и токи можно найти, подробно изобразив схему и используя законы Кирхгофа и другие сетевые теоремы.

Сетевой анализ не является целью данной заметки. Если вас интересует введение, вы можете просмотреть наш пост: Теория сети — Введение и обзор

КПД и реактивная мощность

Другие факторы, которые следует учитывать при проведении расчетов, могут включать эффективность оборудования.Зная, что эффективность энергопотребляющего оборудования — это выходная мощность, деленная на входную, опять же, это легко подсчитать. Реактивная мощность не обсуждается в статье, а более подробную информацию можно найти в других примечаниях (просто воспользуйтесь поиском на сайте).

Сводка

Помня, что трехфазная мощность (кВт или кВА) просто в три раза больше однофазной мощности, любую трехфазную задачу можно упростить. Разделите кВт на коэффициент мощности, чтобы получить кВА. ВА — это просто ток, умноженный на напряжение, поэтому знание этого и напряжения может дать ток.При расчете тока используйте фазное напряжение, которое связано с линейным напряжением квадратным корнем из трех. Используя эти правила, можно решить любую трехфазную задачу без необходимости запоминать и / или прибегать к формулам.

Формула трехфазного напряжения

Используя вышеупомянутую формулу… V P = фазное напряжение V L = линейное напряжение I P = фазный ток I L = линейный ток R = R1 = R2 = R3 = сопротивление каждой ветви W = мощность, эквивалентная звездам и треугольнику W DELTA = 3 Вт, треугольник.Введите коэффициент мощности нагрузки. Таким образом, если угол зажигания равен нулю (cos (0) = 1), управляемый выпрямитель работает аналогично предыдущему трехфазному неуправляемому диодному выпрямителю со средними выходными напряжениями, такими же. Из этого поста вы узнаете, как рассчитать ток нагрузки трехфазного двигателя. Падения напряжения бывают междуфазными, для трехфазных, трехпроводных или трехфазных, четырехпроводных цепей 60 Гц. Большинство предыдущих ответов не ошибочны в отношении формул, но в большинстве из них не указывается, для какой конфигурации элемента (звезда или дельта) они действительны, или к какому напряжению или току (фазе или линии) они относятся. к.Если напряжения слишком сильно не сбалансированы, компоненты (например, двигатели и компрессоры) начнут перегреваться. Этот пост о объяснении формулы расчета тока трехфазного двигателя. Эти три напряжения должны быть почти, если не точно, равными друг другу. 4% от заявленного напряжения питания. Формула для расчета мощности, тока и напряжения в трехфазной проводке (несимметричная нагрузка, разные нагрузки на каждой из трех фаз): Pt = P1 + P2 + P3 P1 = V * I1 * cosφ1 I1 = P1 / (V * cosφ1) То же для каждой фазы… V = P1 / (I * cosφ1) Pt = общая мощность цепи в ваттах (Вт) P1, P2, P3 = мощность фазы 1, фазы 2 и фазы 3 в ваттах (Вт) трехфазное питание 100 А / фаза TN-S в здание (Ze = 0.28 Ом), а новая распределительная цепь будет запитываться от новых хвостовиков счетчиков через выключатель-предохранитель TP + N с предохранителями 63A BS88 на фазу. CM = Circular-Mils (калибр проводов) Примечания: • Национальный электротехнический кодекс рекомендует не более 3% падения напряжения для параллельных цепей. Однофазное напряжение обычно составляет 115 В или 120 В, а трехфазное напряжение обычно составляет 208 В, 230 В или 480 В. Код для добавления этой кальки на ваш сайт. Формула падения напряжения для трехфазных систем следующая: где: VD = падение напряжения в цепи в вольтах.Входное напряжение инвертора составляет 220 В постоянного тока, а частота основной составляющей выходного напряжения составляет 50 Гц. Используется, когда трехфазное питание недоступно, и позволяет удвоить нормальное рабочее напряжение для мощных нагрузок. Его рейтинг — 100 кВА. Если питание однофазное при обычном уровне 240 В, это означает максимальное падение напряжения 4% от 240 В, что составляет 9,6 В, что дает (простыми словами) напряжение нагрузки всего 230,4 В. Для 415 V трехфазная система, допустимое падение напряжения будет 16.6 В при линейном напряжении нагрузки… Для двигателей рекомендуется умножить значение FLA на паспортной табличке на 1,25 для определения сечения провода. Также прочтите: Значения трехфазного тока в трехфазной системе; Мощность в соединении звездой. Напряжение в сети или фазное напряжение выше 440 В можно измерить с помощью трансформатора напряжения. Основная формула для расчета полной мощности в одно- и трехфазных цепях EE. Полная мощность определяется как произведение текущего напряжения на время, проходящего через цепь переменного тока. Ли-онг Ип Ли-онг Ип.Я = Ампер. Фаза A начинается с 0 при фазовом угле 0 градусов, увеличивается до 1 при 90 градусах, обратно до 0 при 180, до -1 при 270 градусах и обратно до 1 при 360 градусах. Среднее значение выходного напряжения может быть получено путем усреднения по одному. Калькулятор трехфазной мощности рассчитывает ток активной и реактивной мощности по следующим параметрам: Напряжение (В): введите межфазное напряжение (\ (V_ {LL} \)) напряжение для трехфазной сети переменного тока в вольтах. Таким образом, если нагрузка однофазная, то можно взять одну фазу из трехфазной цепи, а нейтраль можно использовать в качестве заземления для завершения цепи.Каждая фаза представляет собой синусоидальную волну. Напряжение во всех трех каналах одинаковое. Если у вас сбалансированная трехфазная мощность, где все три фазных напряжения равны по величине и разнесены по фазе на 120 °, тогда: $$ V_ {LL} = \ sqrt {3} \ times V_ {LN} $$ Чтобы понять, почему рассмотрим векторную диаграмму: Применение базового триггера: share | улучшить этот ответ | следовать | Создан 06 дек. Создан 06 дек. Чтобы лучше понять трехфазное питание, человеку следует сначала изучить и понять принципы, применимые к однофазному питанию.11.4 (б). Математически дано как: Простая формула для расчета номинальной мощности трехфазных трансформаторов: KVA = (√3. Здесь формула однофазной мощности состоит только из колеблющегося члена, а значение мощности для полного цикла равно нулю. Следовательно, чтобы передавать 3-фазный ток 100 А на фазу по длине маршрута 150 м с общей формулой сбалансированной трехфазной мощности. Если у вас есть 3-фазный автоматический выключатель на 50 А, это 50 на фазу — при расчете падения напряжения с использованием таблиц вы рассчитываете при использовании 50A или 150A? Пиковое выходное напряжение = пиковое линейное напряжение = 3 × Vm 2.Где: V — напряжение (вольты), а I — ток (амперы). Амперы — введите максимальный ток в амперах, который будет протекать через цепь. Конфигурация «треугольник» чаще всего используется для питания трехфазных промышленных нагрузок большей мощности. Это требует, чтобы анализ проводился во временной области. Ib — расчетный ток в амперах. Уравнение однофазной мощности для чисто емкостной цепи. Электропитание в трехфазной системе является непрерывным, поскольку все три фазы участвуют в выработке общей мощности.Первоначально мы исследовали идею трехфазных систем питания, соединив три источника напряжения вместе в так называемой конфигурации «Y» (или «звезда»). Поэтому единственное отличие от формулы, использованной выше для средней выходной мощности Напряжение трехфазного мостового выпрямителя определяется косинусоидальным углом cos (α) запускающего или запускающего импульса. Формулы разомкнутой 3-фазной цепи: Вт с разомкнутым треугольником = 2/3 Вт с треугольником, Вт с разомкнутой звездой = 1/2 Вт по схеме «звезда», Вт с разомкнутой четырехпроводной схемой = 2/3 Вт по схеме «звезда». Однако различные комбинации напряжений могут быть получены от одного трехфазного источника питания по схеме треугольник, путем выполнения соединений или «ответвлений» вдоль обмоток питающих трансформаторов.Например, сбалансированная двухфазная мощность может быть получена от трехфазной сети с помощью двух специально сконструированных трансформаторов с ответвлениями на 50% и 86,6% первичного напряжения. R = сопротивление проводника. Формула силы тока трехфазной нагрузки поясняется данными паспортной таблички асинхронного двигателя напряжения трехфазной нагрузки. Формула для расчета однофазных и трехфазных коротких замыканий трансформаторов (кА): ВА = Вольт-ампер или активная мощность. Напряжение — введите напряжение на источнике цепи.Теперь, если вы посмотрите на часть этого уравнения «1000 4 1,732 В», вы увидите, что, вставив соответствующее трехфазное напряжение для «В» и умножив его на 1,732, вы можете затем разделить это количество на «1000. », Чтобы получить конкретное число (или константу), которое можно использовать для умножения« кВт », чтобы получить ток, потребляемый этой трехфазной нагрузкой при соответствующем трехфазном напряжении. Опять же, предполагая равные номинальные мощности трех источников однофазного переменного тока, общая мощность, доступная для подключенной нагрузки трехфазного переменного тока, является произведением линейного напряжения трехфазного переменного тока, умноженного на 3-фазный линейный ток, умноженного на √ 3.Коэффициент мощности (cosΦ). В трехфазной сбалансированной системе напряжение на фазе по отношению к другой фазе всегда равно величине напряжения и фазового угла, а векторная сумма трех фаз всегда равна нулю. По формуле: вольт-амперы (ВА) = √3 × В ЛИНИЯ × ЛИНИЯ Трехфазное напряжение или соединение звездой обычно состоит из напряжения, протекающего по трем различным каналам, для простоты мы называем это Напряжение в красной линии (VR), Напряжение Желтая линия (VY), напряжение в синей линии (VB).28 мая 2018 г. Основные формулы. Полная мощность определяется как произведение текущего напряжения на время, проходящего через цепь переменного тока. L = длина цепи от источника питания до нагрузки. Когда переменный ток проходит через конденсатор, он сначала заряжается до максимального значения, а затем разряжается. Предполагается, что распределительный кабель будет представлять собой 4-жильный кабель BS 6723 LSZH SWA сечением 16 мм2, использующий SWA в качестве CPC, и имеет длину 36 м, 4 жилы — TP + N. Трехфазное соединение звездой (Y). Такая конфигурация источников напряжения характеризуется общей точкой подключения, соединяющей одну сторону каждого источника.V x I) / 1000. Для однофазного подключения напряжение может быть математически получено из приведенной ниже формулы. Для трехфазного подключения напряжение может быть математически получено из приведенной ниже формулы. Калькулятор тока также используется в электротехнике для измерения неизвестного тока двумя известными величинами, кВА и напряжения, приложенного к приведенные ниже формулы. При соединении треугольником стороны фаз соединяются циклически, чтобы образовать замкнутый контур, как показано на рисунке 1. Пример 11.3. В трехфазной цепи переменного тока полная истинная или активная мощность является суммой трехфазной мощности.Формула; Простой электрический калькулятор для расчета трех (3) фазной электрической мощности в цепи на основе напряжения и тока. % Импеданс = Импеданс трансформатора. В конце концов, трехфазная цепь — это, по сути, комбинация трех отдельных однофазных цепей, у которых есть пики и спады, разделенные периодом времени. Система трехфазного напряжения Системы трехфазного напряжения состоят из трех синусоидальных напряжений равной величины, одинаковой частоты, разделенных на 120 градусов.Двухфазные цепи могут быть соединены двумя парами проводов, или два провода могут быть объединены, что требует только трех проводов для цепи. т.е. 10-миллиметровый кабель, пропускающий 3 фазы 50A на 30 м VD = 3,8x50x30 / 1000 = 5,7V или VD = 3,8x150x30 / 1000 = 17,1V Я думаю, это должен быть первый, но я немного запутался, нужно освежить некоторые 3 фазы теория я думаю. Падение напряжения на отрезке кабеля (ов) рассчитывается по следующей формуле: где: мВ / А / м — табличное значение мВ / А / м, полученное из Приложения 4 к BS 7671.Форма волны выходного напряжения однофазного инвертора с синусоидальной широтно-импульсной модуляцией такая же, как на рисунке. Пример: на следующем рисунке представлена ​​паспортная табличка трехфазного трансформатора. Линейный и фазный токи связаны друг с другом следующим образом: I_line = square_root (3) * I_phase. Это означает, что какой бы ток питания мы ни имели, нам нужно сечение провода, умноженное только на 1 / square_root (3) линейный ток. Формула: Трехфазная электрическая мощность = V * I * 1,732 * PF, где V = напряжение I = ток PF = коэффициент мощности (0.8) Расчет трехфазной электрической мощности упрощен с помощью этого онлайн-калькулятора. Спроектируйте выходной фильтр так, чтобы коэффициент нелинейных искажений не превышал 5%. L — длина кабеля в метрах. Последовательность трехфазного вектора напряжения Последовательность {1-2-3} и последовательность {3-2-1} Обозначение нижнего индекса: После определения последовательности фаз и идентификации соответствующих индексов, вычисления с использованием этих индексов вместе с соглашениями, принятыми для Версия закона Ома для переменного тока предотвратит угловые ошибки.Синусоидальные волны для трехфазной системы показаны ниже. Каждая из трех фаз может использоваться как однофазная. Это соединение Scott T создает настоящую двухфазную систему с разницей во времени между фазами 90 °. Фаза B начинается с 0 при 120 градусах, а фаза C начинается с 0 при 240 градусах. Двухфазная электроэнергия Использует два напряжения переменного тока с фазовым сдвигом на 90 градусов между ними. На рисунке 1 показаны функции косинуса в реальном времени и соответствующие векторные обозначения для трехфазной системы линейного напряжения с линейным напряжением V12 в качестве опорного.Анализ трехфазного выпрямителя с резистивной нагрузкой: Обозначение: Пусть V m = Пиковое напряжение между фазой и нейтралью. Полезная формула интегрирования: 4 3 6 6 cos () 6 ∫ 2 = + — π ω ω π π td t 1. Или сумма мощность всех трех фаз — это полная активная или истинная мощность. Трехфазное питание состоит из 3 «горячих» проводов, каждый из которых имеет полное линейное напряжение относительно двух других. Вольт = Вольт трансформатора. Если Z Y = Z∠θ, фазные токи отстают от соответствующих фазных напряжений на θ. 3-фазная звезда (сбалансированная нагрузка) 3-фазная открытая звезда (без нейтрали) IP = ILVP = VL… Для нагрузки, подключенной по схеме Y, фазные напряжения равны (1), где коэффициент √2 необходим, потому что V p было определено как действующее значение фазного напряжения.Ссылка на таблицы падения напряжения указывает на то, что сечение кабеля с падением напряжения 0,7 / 1000 В / А / м (0,7 мВ / А / м) ИЛИ МЕНЬШЕ является медным проводником диаметром 70 мм. Нет необходимости в сложной формуле. Ток (I): введите ток в амперах (A).

Статистика распределения

Kde,
Объективный идеализм Гегеля,
Что означают маленькие часы в сообщении Facebook,
Рецепт Эпплджек с Everclear,
Emerson Prima Snugger 42,
Домашние аудиосистемы,
Уровни услуг в области психического здоровья,
Детали горелки Whirlpool Gas Range 5,
Непрерывное улучшение качества в сфере здравоохранения Определение,

Объяснение формулы сбалансированной трехфазной мощности — Wira Electrical

Давайте теперь рассмотрим сбалансированную трехфазную систему питания.

Начнем с исследования мгновенной мощности, потребляемой нагрузкой.

О том, что такое трехфазная схема, лучше сначала почитать.

После того, как мы узнаем о трехфазной цепи, мы узнаем:

  1. Сбалансированное трехфазное напряжение
  2. Сбалансированное трехфазное питание
  3. Несбалансированное трехфазное питание
  4. Измерение трехфазной мощности

Формула сбалансированной трехфазной мощности

Это требует, чтобы анализ проводился во временной области.Для нагрузки, подключенной по схеме Y, фазные напряжения равны

(1)

, где коэффициент √2 необходим, потому что V p определено как среднеквадратичное значение фазы. Напряжение.

Если Z Y = Z∠θ, фазные токи отстают от соответствующих фазных напряжений на θ. Таким образом,

(2)

, где I p — действующее значение фазного тока.

Полная мгновенная мощность нагрузки — это сумма мгновенных мощностей в трех фазах; то есть

(3)

Применение тригонометрической идентичности

904

(4)
(5)

Таким образом, общая мгновенная мощность в сбалансированной трехфазной системе постоянна — она ​​не изменяется со временем, как мгновенная мощность каждой фазы.

Этот результат верен независимо от того, подключена ли нагрузка по схеме Y или ∆.

Это одна из важных причин использования трехфазной системы для генерации и распределения энергии. Чуть позже мы рассмотрим другую причину.

Поскольку общая мгновенная мощность не зависит от времени, средняя мощность на фазу P p для нагрузки, подключенной по ∆, или нагрузки, подключенной по оси Y, равна p / 3, или

( 6)

, а реактивная мощность на каждую фазу составляет

(7)

Полная мощность на каждую фазу составляет

Комплексная мощность на каждую фазу составляет

(9)

где В p и I p и фазное напряжение с величинами фазного напряжения V p и I p соответственно.

Общая средняя мощность — это сумма средних мощностей в фазах:

(10)

Для нагрузки с Y-соединением I L = I p но V L = √3V p , тогда как для ∆-подключенной нагрузки I L = √3I p , но V L = V p .

Таким образом, уравнение (10) применимо как к нагрузкам, подключенным по схеме Y, так и к нагрузкам по схеме ∆. Аналогичным образом, общая реактивная мощность составляет

(11)

, а общая комплексная мощность составляет

(12)

p = Z p ∠θ — полное сопротивление нагрузки на фазу.( Z p может быть Z Y или Z ∆)

В качестве альтернативы мы можем записать уравнение (12) как

Помните, что V p , I p , V L и I L — все среднеквадратичные значения, а θ — это угол импеданса нагрузки или угол между фазным напряжением и фазным током.

Второе важное преимущество трехфазных систем для распределения энергии состоит в том, что в трехфазной системе используется меньшее количество проводов, чем в однофазной системе для того же сетевого напряжения V L и такой же потребляемой мощности P L .

Мы сравним эти случаи и предположим, что в обоих случаях провода сделаны из одного и того же материала (например, медь с удельным сопротивлением ρ), одинаковой длины l и что нагрузки являются резистивными (т. Е. С единичным коэффициентом мощности).

Для двухпроводной однофазной системы на рисунке (1a), I L = P L / V L , поэтому потери мощности в двух проводах составляют

(13)
(14)

Для трехпроводной трехфазной системы на рис.(1b), I ’ L = | I a | = | I b | = | I c | = P L / √3V L из уравнения. (10)

Рисунок 1. Сравнение потерь мощности в (а) однофазной системе и (б) в трехфазной системе. фазовая система.

Потери мощности в трех проводах составляют

(15)

Уравнения.(14) и (15) показывают, что для той же полной мощности P L и того же сетевого напряжения V L ,

(16)

R = ρl / πr 2 и R ‘= ρl / πr 2 , где r и r’ — радиусы проволок. Таким образом,

(17)

Если одинаковая потеря мощности допустима в обеих системах, то r 2 = 2r ’ 2 .Соотношение требуемого материала определяется количеством проволок и их объемами, поэтому

(18)

, поскольку r 2 = 2r ’ 2 . Уравнение (18) показывает, что однофазная система использует на 33 процента больше материала, чем трехфазная система, или что трехфазная система использует только 75 процентов материала, используемого в эквивалентной однофазной системе.

Другими словами, для обеспечения такой же мощности с трехфазной системой требуется значительно меньше материала, чем требуется для однофазной системы.

Формула мощности для примеров сбалансированной системы

Для лучшего понимания рассмотрим приведенные ниже примеры:
1. См. Схему на рисунке (2). Определите общую среднюю мощность, реактивную мощность и комплексную мощность в источнике и на нагрузке.

Рисунок 2

Решение:
Достаточно рассмотреть одну фазу, так как система сбалансирована. Для фазы a

Таким образом, в источнике комплексная подаваемая мощность составляет

Реальная или средняя подаваемая мощность составляет -2087 Вт, а реактивная мощность составляет -834.6 ВАР.

При нагрузке комплексная потребляемая мощность составляет

, где Z p = 10 + j8 = 12,81∠38,66 ° и I p = I a = 6,81∠ − 21,8 °.

Следовательно,

Фактическая потребляемая мощность составляет 1391,7 Вт, а потребляемая реактивная мощность составляет 1113,3 ВАр.

Разница между двумя комплексными мощностями поглощается импедансом линии (5 — j2) Ом.

Чтобы показать, что это так, мы находим комплексную мощность, потребляемую линией, как

, которая является разницей между S s и S L , то есть S s + S l + S L = 0, как и ожидалось.

2. Трехфазный двигатель можно рассматривать как сбалансированную Y-нагрузку. Трехфазный двигатель потребляет 5,6 кВт при напряжении в сети 220 В и токе в сети 18,2 А. Определите коэффициент мощности двигателя.

Решение:
Полная мощность составляет

Поскольку активная мощность равна

, коэффициент мощности равен

3. Две симметричные нагрузки подключены к линии 240 кВ среднеквадратичного значения 60 Гц, как показано на рисунке. ( 3а).

Нагрузка 1 потребляет 30 кВт при коэффициенте мощности 0.6 отстает, а нагрузка 2 потребляет 45 кВАр при коэффициенте мощности 0,8 с запаздыванием.

Принимая последовательность abc, определите:

(a) комплексную, реальную и реактивную мощности, потребляемые комбинированной нагрузкой,

(b) линейные токи и

(c) номинальные значения кВАр трех конденсаторов. ∆-соединение параллельно с нагрузкой, что увеличит коэффициент мощности до 0,9 и емкость каждого конденсатора.

Рисунок 3

Решение:
(a) Для нагрузки 1, учитывая, что P 1 = 30 кВт и cos θ 1 = 0.6, то sin θ 1 = 0,8.

Следовательно,

и Q 1 = S 1 sin θ 1 = 50 (0,8) = 40 кВАр. Таким образом, комплексная мощность нагрузки 1 равна

(3.1)

Для нагрузки 2, если Q 2 = 45 кВАр и cos θ 2 = 0,8, то sin θ 2 = 0,6. Находим

и P 2 = S 2 cos θ 2 = 75 (0,8) = 60 кВт.Следовательно, комплексная мощность, обусловленная нагрузкой 2, равна

(3.2)

Из уравнений (3.1) и (3.2) общая комплексная мощность, потребляемая нагрузкой, составляет

(3,3)

с коэффициентом мощности cos 43,36 ◦ = 0,727 с запаздыванием. Реальная мощность тогда составляет 90 кВт, а реактивная мощность — 85 кВАр.

(b) Поскольку S = √3V L I L , линейный ток равен

(3.4)

Мы применяем это к каждой нагрузке, учитывая, что для обеих нагрузок V L = 240 кВ. Для нагрузки 1:

Поскольку коэффициент мощности отстает, линейный ток отстает от сетевого напряжения на θ 1 = cos −1 0,6 = 53,13 ◦. Таким образом,

Для нагрузки 2,

и линейный ток отстает от сетевого напряжения на θ 2 = cos −1 0,8 = 36,87 ◦.
Следовательно,

Общий линейный ток равен

В качестве альтернативы, мы могли бы получить ток из общей комплексной мощности, используя уравнение.(3.4) как

и

, то же самое, что и раньше. Другие линейные токи, I b2 и I ca , могут быть получены в соответствии с последовательностью abc (т.е. I b = 297,827 − 163,36 ◦ мА и I c = 297,82∠76,64 ◦ мА).

(c) Мы можем найти реактивную мощность, необходимую для доведения коэффициента мощности до 0,9 с запаздыванием,

, где P = 90 кВт, θ старый = 43,36 °, и θ новый = cos −1 0.9 = 25,84 °.

Следовательно,

Это реактивная мощность для трех конденсаторов. Для каждого конденсатора номинал Q ’ C = 13,8 кВАр. Требуемая емкость составляет

Поскольку конденсаторы подключены по схеме ∆, как показано на рисунке (3b), В действующее значение в приведенной выше формуле является межфазным или линейным напряжением, равным 240 кВ.

Таким образом,

Что такое трехфазное напряжение | Тихоокеанский источник энергии

Однофазное напряжение переменного тока

Большинство из нас знакомо с однофазным напряжением в наших домах, обеспечиваемым местными коммунальными предприятиями.Для США это обычно 120 В. Для однофазного напряжения напряжение выражается как напряжение между фазой и нейтралью между двумя силовыми проводниками (плюс защитное заземление). Нейтральный проводник обычно имеет потенциал земли, а линейный провод — синусоидальное переменное напряжение со среднеквадратичным значением 120 В переменного тока. Это означает, что пик переменного напряжения меняется от + 169,7 В до -169,7 В каждые 16,667 мс на частоте сети 60 Гц в США. Для многих других стран эти номинальные значения составляют 230 В среднеквадратического значения при 50 Гц (20 мс).

Рисунок 1: Форма волны синусоидального напряжения однофазного среднеквадратического значения 120 В (среднеквадр.)

Power Limited

Однофазное напряжение может выдавать только такую ​​мощность, как вся мощность, которая должна подаваться через линейный и нейтральный проводники. Это не проблема для домашнего использования, но для промышленного использования может потребоваться больший ток для работы машин, двигателей, освещения и других мощных нагрузок. В таких ситуациях часто бывает желательно увеличить как напряжение, так и ток, чтобы получить более высокую мощность.Один из вариантов — использовать две фазы, как в некоторых домах в США, для работы электрических сушилок. Это называется соединением с разделением фаз, когда две фазы 120 В среднеквадратического значения разнесены по фазе на 180 °, обеспечивая удвоенное межфазное напряжение 120 В или 240 В. Это удваивает доступную мощность. Разделенная фаза обычно не используется в Европе или Азии, поскольку нормальное напряжение однофазной сети уже составляет от 220 В до 240 ЛН.

Трехфазное переменное напряжение

Если пойти дальше, то мощные нагрузки обычно получают питание от трех фаз.Это распределяет ток по трем, а не по одному набору проводов, что позволяет использовать меньшую и, следовательно, менее дорогую проводку. Три источника напряжения сдвинуты по фазе на 120 ° относительно друг друга, чтобы уравновесить токи нагрузки. Это показано на Рисунке 2.

Рисунок 2: Кривые трехфазного напряжения с разным вращением

Фазовый сдвиг на 120 ° между каждой формой сигнала может быть выполнен в одном из двух чередований фаз — A -> B -> C или A -> C -> B. Чередование фаз не влияет на большинство нагрузок, за исключением трехфазных двигателей переменного тока, которые будут поверните в обратном направлении, если чередование фаз изменилось.Изменить чередование фаз можно, поменяв местами любые два из трех фазных соединений. При использовании программируемого источника питания переменного тока, такого как серия AFX, фазовые углы для фаз B и C можно запрограммировать на 120 ° и 240 ° или 240 ° и 120 ° соответственно, чтобы изменить чередование фаз. AFX также позволяет программировать фазовый дисбаланс для изучения влияния фазовых изменений на тестируемое устройство.

Осторожно при определении межфазных напряжений

В то время как «нормальное» соотношение трехфазного треугольника и звездочки легко уловить в простой формуле, это применимо только к равным линейным и нейтральным напряжениям, идеальному фазовому балансу и синусоидальным напряжениям.В этом идеальном случае соотношение между линейным и нейтральным среднеквадратичным напряжением и линейным среднеквадратичным напряжением может быть выражено следующей формулой:

Это соотношение между фазным напряжением и нейтралью и линейным напряжением показано на фазовой диаграмме на Рисунке 3.

Рисунок 3: Трехфазная фазовая диаграмма

На рисунке 4 ниже показаны два типичных примера трехфазных конфигураций напряжения электросети, используемых в США. В Европе и Азии вместо этого обычно используются конфигурации 220/380 В или 230/400 В.120VLN на фазу эквивалентно векторной сумме 208VLL:

В LL = 120 В LN * 1,732 = 207,84 В LL

Обратите внимание, что конфигурация сети, соединенная треугольником 480 В, не имеет нейтрального соединения и называется соединением 3 провода + земля треугольник. Чтобы смоделировать этот тип сети с источником питания переменного тока, трехфазная нагрузка подключается по схеме треугольника только между тремя выходными фазами без подключения к выходной клемме нейтрали.

Рисунок 4: Типичные конфигурации трехфазного напряжения, используемые в США

Это соотношение √3 важно при использовании программируемого трехфазного источника переменного тока, поскольку все источники переменного тока типа T&M программируются только на линейное напряжение.Таким образом, если какое-либо из указанных условий не выполняется, вы не можете просто полагаться на эту формулу для определения межфазного напряжения:

  1. Одинаковые напряжения VLN на всех трех фазах
  2. Сбалансированные углы фаз на фазах B и C
  3. Низкие искажения, чистый синусоидальный сигнал

Небольшой фазовый сдвиг на одной или нескольких из трех фаз может оказать значительное влияние на напряжения V LL , что также приведет к дисбалансу тока нагрузки.

Искаженное напряжение, вызванное нелинейной нагрузкой на одной или нескольких фазах, также может сбрасывать линейные напряжения.

Почему это важно?

Программируемые трехфазные источники питания переменного тока имеют регулируемые углы фаз и часто поддерживают сигналы произвольной формы.