Κατανοούμε τις έννοιες του ενεργού και αντιδραστικού φορτίου. Ενεργή ισχύς κυκλώματος AC

Από επιστολή πελάτη:
Πες μου, προς θεού, γιατί η ισχύς του UPS αναγράφεται σε Volt-Amps, και όχι στα συνηθισμένα κιλοβάτ. Αυτό είναι πολύ αγχωτικό. Άλλωστε όλοι έχουν συνηθίσει εδώ και καιρό στα κιλοβάτ. Και η ισχύς όλων των συσκευών υποδεικνύεται κυρίως σε kW.
Alexey. 21 Ιουνίου 2007

Τα τεχνικά χαρακτηριστικά οποιουδήποτε UPS υποδεικνύουν τη φαινόμενη ισχύ [kVA] και την ενεργή ισχύ [kW] - χαρακτηρίζουν την ικανότητα φόρτωσης του UPS. Για παράδειγμα, δείτε τις παρακάτω φωτογραφίες:

Η ισχύς όλων των συσκευών δεν υποδεικνύεται σε W, για παράδειγμα:

• Η ισχύς των μετασχηματιστών υποδεικνύεται σε VA:
  http://www.mstator.ru/products/sonstige/powertransf (Μετασχηματιστές TP: βλέπε παράρτημα)
  http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (Μετασχηματιστές TSGL: βλέπε παράρτημα)
• Η ισχύς του πυκνωτή υποδεικνύεται σε Vars:
  http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (πυκνωτές K78-39: βλ. παράρτημα)
  http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (Πυκνωτές ΗΒ: βλ. παράρτημα)
• Για παραδείγματα άλλων φορτίων, δείτε τα παρακάτω παραρτήματα.

Τα χαρακτηριστικά ισχύος του φορτίου μπορούν να καθοριστούν με ακρίβεια από μία μόνο παράμετρο (ενεργή ισχύς σε W) μόνο για την περίπτωση συνεχούς ρεύματος, αφού σε ένα κύκλωμα συνεχούς ρεύματος υπάρχει μόνο ένας τύπος αντίστασης - η ενεργή αντίσταση.

Τα χαρακτηριστικά ισχύος του φορτίου για την περίπτωση του εναλλασσόμενου ρεύματος δεν μπορούν να καθοριστούν με ακρίβεια από μία μόνο παράμετρο, καθώς στο κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος υπάρχουν δύο διαφορετικοί τύποι αντίστασης - ενεργός και άεργος. Επομένως, μόνο δύο παράμετροι: ενεργή ισχύς και άεργος ισχύς χαρακτηρίζουν με ακρίβεια το φορτίο.

Οι αρχές λειτουργίας της ενεργητικής και αντιδραστικής αντίστασης είναι εντελώς διαφορετικές. Ενεργή αντίσταση - μετατρέπει αμετάκλητα την ηλεκτρική ενέργεια σε άλλους τύπους ενέργειας (θερμική, ελαφριά κ.λπ.) - παραδείγματα: λαμπτήρας πυρακτώσεως, ηλεκτρική θερμάστρα (παράγραφος 39, Φυσική 11η τάξη V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).

Αντίδραση - συσσωρεύει εναλλάξ ενέργεια και στη συνέχεια την απελευθερώνει πίσω στο δίκτυο - παραδείγματα: πυκνωτής, επαγωγέας (παράγραφος 40,41, Φυσική 11η τάξη V.A. Kasyanov M.: Bustard, 2007).

Περαιτέρω σε οποιοδήποτε εγχειρίδιο ηλεκτρολογίας μπορείτε να διαβάσετε ότι η ενεργός ισχύς (που διαχέεται από την ενεργό αντίσταση) μετριέται σε watt και η άεργος ισχύς (που κυκλοφορεί μέσω της αντίδρασης) μετράται σε vars. Επίσης, για τον χαρακτηρισμό της ισχύος φορτίου, χρησιμοποιούνται δύο ακόμη παράμετροι: η φαινόμενη ισχύς και ο συντελεστής ισχύος. Και οι 4 αυτές παράμετροι:

1. Ενεργή ισχύς: προσδιορισμός Π, μονάδα μέτρησης: Βάτ
2. Αέργου ισχύς: ονομασία Q, μονάδα μέτρησης: VAR(Volt Ampere reactive)
3. Φαινομενική ισχύς: προσδιορισμός μικρό, μονάδα μέτρησης: VA(Volt Ampere)
4. Συντελεστής ισχύος: σύμβολο κή cosФ, μονάδα μέτρησης: αδιάστατη ποσότητα

Αυτές οι παράμετροι σχετίζονται με τις σχέσεις: S*S=P*P+Q*Q, cosΦ=k=P/S

Επίσης cosФπου ονομάζεται συντελεστής ισχύος ( Συντελεστής ισχύος – PF)

Επομένως, στην ηλεκτρική μηχανική, καθορίζονται οποιεσδήποτε δύο από αυτές τις παραμέτρους για να χαρακτηρίσουν την ισχύ, αφού οι υπόλοιπες μπορούν να βρεθούν από αυτές τις δύο.

Για παράδειγμα, ηλεκτρικοί κινητήρες, λαμπτήρες (εκφόρτισης) - σε αυτά. δεδομένα που υποδεικνύονται P[kW] και cosΦ:
http://www.mez.by/dvigatel/air_table2.shtml (Μηχανές AIR: βλέπε παράρτημα)
http://www.mscom.ru/katalog.php?num=38 (λαμπτήρες DRL: βλ. παράρτημα)
(για παραδείγματα τεχνικών δεδομένων για διαφορετικά φορτία, δείτε το παράρτημα παρακάτω)

Το ίδιο συμβαίνει και με τα τροφοδοτικά. Η ισχύς τους (χωρητικότητα φορτίου) χαρακτηρίζεται από μία παράμετρο για τα τροφοδοτικά συνεχούς ρεύματος - ενεργή ισχύ (W) και δύο παραμέτρους για τις πηγές. Τροφοδοτικό AC. Συνήθως αυτές οι δύο παράμετροι είναι η φαινόμενη ισχύς (VA) και η ενεργή ισχύς (W). Δείτε, για παράδειγμα, τις παραμέτρους του σετ γεννήτριας ντίζελ και του UPS.

Οι περισσότερες συσκευές γραφείου και οικιακής χρήσης είναι ενεργές (καμία ή μικρή αντίδραση), επομένως η ισχύς τους υποδεικνύεται σε Watt. Σε αυτήν την περίπτωση, κατά τον υπολογισμό του φορτίου, χρησιμοποιείται η τιμή ισχύος του UPS σε Watt. Εάν το φορτίο είναι υπολογιστές με τροφοδοτικά (PSU) χωρίς διόρθωση συντελεστή ισχύος εισόδου (APFC), εκτυπωτής λέιζερ, ψυγείο, κλιματιστικό, ηλεκτρικός κινητήρας (για παράδειγμα, υποβρύχια αντλία ή κινητήρας ως μέρος εργαλειομηχανής ), λαμπτήρες φθορισμού, κ.λπ., όλες οι έξοδοι χρησιμοποιούνται στον υπολογισμό. Δεδομένα UPS: kVA, kW, χαρακτηριστικά υπερφόρτωσης κ.λπ.

Δείτε τα εγχειρίδια ηλεκτρολόγων μηχανικών, για παράδειγμα:

1. Evdokimov F. E. Θεωρητικά θεμέλια της ηλεκτρικής μηχανικής. - Μ.: Εκδοτικό κέντρο "Ακαδημία", 2004.

2. Nemtsov M.V. Ηλεκτρολόγος μηχανικός και ηλεκτρονικά. - Μ.: Εκδοτικό κέντρο "Ακαδημία", 2007.

3. Chastoedov L. A. Ηλεκτρολόγος μηχανικός. - Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 1989.

Δείτε επίσης ισχύ AC, Συντελεστής ισχύος, Ηλεκτρική αντίσταση, Αντίδραση http://en.wikipedia.org
(μετάφραση: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Εφαρμογή

Παράδειγμα 1: η ισχύς των μετασχηματιστών και των αυτομετασχηματιστών υποδεικνύεται σε VA (Volt Amperes)

http://metz.by/download_files/catalog/transform/tsgl__tszgl__tszglf.pdf (μετασχηματιστές TSGL)

Μονοφασικοί αυτομετασχηματιστές
TDGC2-0,5 kVa, 2Α		AOSN-2-220-82
TDGC2-1,0 kVa, 4Α	Τελευταία 1.25	AOSN-4-220-82
TDGC2-2,0 kVa, 8Α	Τελευταία 2.5	AOSN-8-220-82
TDGC2-3,0 kVa, 12Α
TDGC2-4,0 kVa, 16Α
TDGC2-5,0 kVa, 20Α		AOSN-20-220
TDGC2-7,0 kVa, 28Α
TDGC2-10 kVa, 40Α		AOMN-40-220
TDGC2-15 kVa, 60Α
TDGC2-20 kVa, 80Α

http://www.gstransformers.com/products/voltage-regulators.html (LATR / εργαστηριακοί αυτομετασχηματιστές TDGC2)

Παράδειγμα 2: η ισχύς των πυκνωτών υποδεικνύεται σε Vars (Volt Amperes reactive)

http://www.elcod.spb.ru/catalog/k78-39.pdf (πυκνωτές K78-39)

http://www.kvar.su/produkciya/25-nizkogo-napraygeniya-vbi (πυκνωτές ΗΒ)

Παράδειγμα 3: τα τεχνικά δεδομένα για ηλεκτρικούς κινητήρες περιέχουν ενεργή ισχύ (kW) και cosF

Για φορτία όπως ηλεκτροκινητήρες, λαμπτήρες (εκφόρτιση), τροφοδοτικά υπολογιστή, συνδυασμένα φορτία κ.λπ. - τα τεχνικά δεδομένα υποδεικνύουν P [kW] και cosΦ (ενεργός ισχύς και συντελεστής ισχύος) ή S [kVA] και cosΦ (φαινομενική ισχύς και συντελεστής ισχύος) ισχύς).

http://www.weiku.com/products/10359463/Stainless_Steel_cutting_machine.html
(συνδυασμένο φορτίο – μηχανή κοπής πλάσματος χάλυβα / Inverter Plasma cutter LGK160 (IGBT)

http://www.silverstonetek.com.tw/product.php?pid=365&area=en (Τροφοδοτικό υπολογιστή)

Παράρτημα 1

Εάν το φορτίο έχει υψηλό συντελεστή ισχύος (0,8 ... 1,0), τότε οι ιδιότητές του προσεγγίζουν αυτές ενός ωμικού φορτίου. Ένα τέτοιο φορτίο είναι ιδανικό τόσο για τη γραμμή δικτύου όσο και για πηγές ενέργειας, γιατί δεν παράγει άεργα ρεύματα και ισχύ στο σύστημα.

Ως εκ τούτου, πολλές χώρες έχουν υιοθετήσει πρότυπα που ρυθμίζουν τον συντελεστή ισχύος του εξοπλισμού.

Προσθήκη 2

Ο εξοπλισμός ενός φορτίου (για παράδειγμα, μια μονάδα τροφοδοσίας υπολογιστή) και ο συνδυασμένος εξοπλισμός πολλαπλών συστατικών (για παράδειγμα, μια βιομηχανική φρέζα που περιέχει πολλούς κινητήρες, έναν υπολογιστή, φωτισμό κ.λπ.) έχουν χαμηλούς συντελεστές ισχύος (λιγότερο από 0,8) εσωτερικές μονάδες (για παράδειγμα, ένας ανορθωτής τροφοδοσίας υπολογιστή ή ένας ηλεκτρικός κινητήρας έχουν συντελεστή ισχύος 0,6 .. 0,8). Επομένως, στις μέρες μας ο περισσότερος εξοπλισμός διαθέτει μονάδα εισόδου διόρθωσης συντελεστή ισχύος. Σε αυτήν την περίπτωση, ο συντελεστής ισχύος εισόδου είναι 0,9 ... 1,0, που αντιστοιχεί στα ρυθμιστικά πρότυπα.

Παράρτημα 3: Σημαντική σημείωση σχετικά με τους σταθεροποιητές συντελεστή ισχύος και τάσης UPS

Η χωρητικότητα φορτίου του σετ UPS και γεννήτριας ντίζελ κανονικοποιείται σε τυπικό βιομηχανικό φορτίο (συντελεστής ισχύος 0,8 με επαγωγικό χαρακτήρα). Για παράδειγμα, UPS 100 kVA / 80 kW. Αυτό σημαίνει ότι η συσκευή μπορεί να παρέχει ένα ωμικό φορτίο με μέγιστη ισχύ 80 kW ή ένα μικτό φορτίο (αντιδραστικό) με μέγιστη ισχύ 100 kVA με επαγωγικό συντελεστή ισχύος 0,8.

Με τους σταθεροποιητές τάσης η κατάσταση είναι διαφορετική. Για τον σταθεροποιητή, ο συντελεστής ισχύος φορτίου είναι αδιάφορος. Για παράδειγμα, ένας σταθεροποιητής τάσης 100 kVA. Αυτό σημαίνει ότι η συσκευή μπορεί να παρέχει ενεργό φορτίο μέγιστης ισχύος 100 kW ή οποιαδήποτε άλλη (αμιγώς ενεργή, αμιγώς αντιδραστική, μικτή) ισχύς 100 kVA ή 100 kVAr με οποιονδήποτε συντελεστή ισχύος χωρητικής ή επαγωγικής φύσης. Σημειώστε ότι αυτό ισχύει για γραμμικό φορτίο (χωρίς υψηλότερα αρμονικά ρεύματα). Με μεγάλες αρμονικές παραμορφώσεις του ρεύματος φορτίου (υψηλό SOI), η ισχύς εξόδου του σταθεροποιητή μειώνεται.

Προσθήκη 4

Ενδεικτικά παραδείγματα αμιγώς ενεργών και καθαρών αντιδραστικών φορτίων:

• Ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως 100 W συνδέεται σε ένα δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος 220 VAC - παντού στο κύκλωμα υπάρχει ρεύμα αγωγιμότητας (μέσω των συρμάτινων αγωγών και του νήματος βολφραμίου της λάμπας). Χαρακτηριστικά φορτίου (λάμπας): ισχύς S=P~=100 VA=100 W, PF=1 => όλη η ηλεκτρική ισχύς είναι ενεργή, που σημαίνει ότι απορροφάται πλήρως στη λάμπα και μετατρέπεται σε θερμική και ελαφριά ισχύ.
• Ένας μη πολικός πυκνωτής 7 μF συνδέεται σε ένα δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος 220 VAC - υπάρχει ένα ρεύμα αγωγιμότητας στο κύκλωμα καλωδίων και ένα ρεύμα πόλωσης ρέει μέσα στον πυκνωτή (μέσω του διηλεκτρικού). Χαρακτηριστικά του φορτίου (πυκνωτής): ισχύς S=Q~=100 VA=100 VAR, PF=0 => όλη η ηλεκτρική ισχύς είναι άεργη, που σημαίνει ότι κυκλοφορεί συνεχώς από την πηγή στο φορτίο και πίσω, ξανά στο φορτίο, και τα λοιπά.

Προσθήκη 5

Για να υποδείξει την κυρίαρχη αντίδραση (επαγωγική ή χωρητική), ο συντελεστής ισχύος εκχωρείται με το πρόσημο:

+ (συν)– εάν η συνολική αντίδραση είναι επαγωγική (παράδειγμα: PF=+0,5). Η τρέχουσα φάση υστερεί στη φάση της τάσης κατά γωνία Ф.

- (μείον)– εάν η συνολική αντίδραση είναι χωρητική (παράδειγμα: PF=-0,5). Η τρέχουσα φάση προωθεί τη φάση τάσης κατά γωνία F.

Παράρτημα 6

Πρόσθετες ερωτήσεις

Ερώτηση 1:
Γιατί όλα τα εγχειρίδια ηλεκτρολόγων μηχανικών, κατά τον υπολογισμό των κυκλωμάτων εναλλασσόμενου ρεύματος, χρησιμοποιούν φανταστικούς αριθμούς/μεγέθη (π.χ. άεργος ισχύς, αντίσταση κ.λπ.) που δεν υπάρχουν στην πραγματικότητα;

Απάντηση:
Ναι, όλες οι μεμονωμένες ποσότητες στον περιβάλλοντα κόσμο είναι πραγματικές. Συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας, της αντίδρασης κ.λπ. Η χρήση φανταστικών (σύνθετων) αριθμών είναι μόνο μια μαθηματική τεχνική που διευκολύνει τους υπολογισμούς. Το αποτέλεσμα του υπολογισμού είναι ένας αναγκαστικά πραγματικός αριθμός. Παράδειγμα: η άεργος ισχύς ενός φορτίου (πυκνωτής) 20 kVAr είναι μια πραγματική ροή ενέργειας, δηλαδή τα πραγματικά Watt που κυκλοφορούν στο κύκλωμα πηγής-φορτίου. Αλλά για να διακρίνουν αυτά τα Watts από τα Watts που απορροφήθηκαν ανεπανόρθωτα από το φορτίο, αποφάσισαν να ονομάσουν αυτά τα "κυκλοφορούντα Watts" αντιδραστικά Volt Amperes.

Σχόλιο:
Προηγουμένως, μόνο μεμονωμένες ποσότητες χρησιμοποιούνταν στη φυσική και κατά τον υπολογισμό, όλα τα μαθηματικά μεγέθη αντιστοιχούσαν στις πραγματικές ποσότητες του περιβάλλοντος κόσμου. Για παράδειγμα, η απόσταση ισούται με ταχύτητα χρόνους (S=v*t). Στη συνέχεια, με την ανάπτυξη της φυσικής, δηλαδή καθώς μελετήθηκαν πιο σύνθετα αντικείμενα (φως, κύματα, εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα, άτομο, χώρος κ.λπ.), εμφανίστηκε τόσο μεγάλος αριθμός φυσικών μεγεθών που κατέστη αδύνατος ο υπολογισμός του καθενός. χωριστά. Αυτό δεν είναι μόνο πρόβλημα χειροκίνητου υπολογισμού, αλλά και πρόβλημα συγγραφής προγραμμάτων υπολογιστή. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, κοντινές μεμονωμένες ποσότητες άρχισαν να συνδυάζονται σε πιο σύνθετες (συμπεριλαμβανομένων 2 ή περισσότερων μεμονωμένων μεγεθών), με την επιφύλαξη των νόμων μετασχηματισμού που είναι γνωστοί στα μαθηματικά. Έτσι εμφανίστηκαν κλιμακωτές (μονές) ποσότητες (θερμοκρασία κ.λπ.), διανυσματικά και μιγαδικά διπλά μεγέθη (σύνθετη αντίσταση κ.λπ.), τριπλά διανυσματικά μεγέθη (διάνυσμα μαγνητικού πεδίου κ.λπ.) και πιο πολύπλοκα μεγέθη - μήτρες και τανυστές (διηλεκτρικό σταθερός τανυστής, τανυστής Ricci και άλλοι). Για να απλοποιηθούν οι υπολογισμοί στην ηλεκτρική μηχανική, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες φανταστικές (σύνθετες) διπλές ποσότητες:

1. Ολική αντίσταση (σύνθετη αντίσταση) Z=R+iX
2. Φαινόμενη ισχύς S=P+iQ
3. Διηλεκτρική σταθερά e=e"+ie"
4. Μαγνητική διαπερατότητα m=m"+im"
5. και τα λοιπά.

Ερώτηση 2:

Η σελίδα http://en.wikipedia.org/wiki/Ac_power δείχνει το S P Q Ф σε ένα σύνθετο, δηλαδή, φανταστικό / ανύπαρκτο επίπεδο. Τι σχέση έχουν όλα αυτά με την πραγματικότητα;

Απάντηση:
Είναι δύσκολο να πραγματοποιήσετε υπολογισμούς με πραγματικά ημιτονοειδή, επομένως, για να απλοποιήσετε τους υπολογισμούς, χρησιμοποιήστε μια διανυσματική (σύνθετη) αναπαράσταση όπως στο Σχ. υψηλότερα. Αυτό όμως δεν σημαίνει ότι τα S P Q που φαίνονται στο σχήμα δεν σχετίζονται με την πραγματικότητα. Οι πραγματικές τιμές του S P Q μπορούν να παρουσιαστούν με τη συνήθη μορφή, με βάση μετρήσεις ημιτονοειδών σημάτων με παλμογράφο. Οι τιμές του S P Q Ф I U στο κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος «πηγή-φορτίο» εξαρτώνται από το φορτίο. Παρακάτω είναι ένα παράδειγμα πραγματικών ημιτονοειδών σημάτων S P Q και Ф για την περίπτωση ενός φορτίου που αποτελείται από ενεργές και αντιδραστικές (επαγωγικές) αντιστάσεις συνδεδεμένες σε σειρά.

Ερώτηση 3:
Χρησιμοποιώντας έναν συμβατικό σφιγκτήρα ρεύματος και ένα πολύμετρο, μετρήθηκε ένα ρεύμα φορτίου 10 A και μια τάση φορτίου 225 V Πολλαπλασιάζουμε και παίρνουμε την ισχύ φορτίου σε W: 10 A · 225V = 2250 W.

Απάντηση:
Έχετε λάβει (υπολογίσει) τη συνολική ισχύ φορτίου 2250 VA. Επομένως, η απάντησή σας θα είναι έγκυρη μόνο εάν το φορτίο σας είναι καθαρά ωμικό, τότε πράγματι το Volt Ampere είναι ίσο με Watt. Για όλους τους άλλους τύπους φορτίων (για παράδειγμα, ηλεκτροκινητήρα) - όχι. Για να μετρήσετε όλα τα χαρακτηριστικά οποιουδήποτε αυθαίρετου φορτίου, πρέπει να χρησιμοποιήσετε έναν αναλυτή δικτύου, για παράδειγμα APPA137:

Δείτε περαιτέρω ανάγνωση, για παράδειγμα:

Evdokimov F. E. Θεωρητικά θεμέλια της ηλεκτρικής μηχανικής. - Μ.: Εκδοτικό κέντρο "Ακαδημία", 2004.

Nemtsov M.V. Ηλεκτρολόγος μηχανικός και ηλεκτρονικά. - Μ.: Εκδοτικό κέντρο "Ακαδημία", 2007.

Chastoedov L. A. Ηλεκτρολόγος μηχανικός. - Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 1989.

Εναλλασσόμενο ρεύμα, Συντελεστής ισχύος, Ηλεκτρική αντίσταση, Αντίδραση
http://en.wikipedia.org (μετάφραση: http://electron287.narod.ru/pages/page1.html)

Θεωρία και υπολογισμός μετασχηματιστών χαμηλής ισχύος Yu.N Starodubtsev / RadioSoft Moscow 2005 / rev d25d5r4feb2013.

Στιγμιαία δύναμη σελένα αυθαίρετο τμήμα του κυκλώματος, του οποίου η τάση και το ρεύμα ποικίλλουν σύμφωνα με το νόμο u=U m sin( t), i = εγώ m sin( t–), μοιάζει με

p=ui=U m sin( t)εγώ m sin( t– )= U m εγώ m/2 =

= Uεγώσυν - UI cos(2 t-) = (UIσυν - UI cos cos2 t)– UI sin sin2 t. (1)

Ενεργή ισχύς κυκλώματος AC Πορίζεται ως η μέση στιγμιαία ισχύς σελ(t) για την περίοδο:

αφού η μέση τιμή της αρμονικής συνάρτησης κατά την περίοδο είναι 0.

Από αυτό προκύπτει ότι η μέση ισχύς σε μια περίοδο εξαρτάται από τη γωνία φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος και δεν είναι ίση με μηδέν εάν ένα τμήμα του κυκλώματος έχει ενεργή αντίσταση. Το τελευταίο εξηγεί το όνομά του  ενεργό ισχύ. Ας τονίσουμε για άλλη μια φορά ότι στην ενεργή αντίσταση υπάρχει μη αναστρέψιμη μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε άλλα είδη ενέργειας, για παράδειγμα σε θερμική ενέργεια. Η ενεργός ισχύς μπορεί να οριστεί ως ο μέσος ρυθμός εισροής ενέργειας σε ένα τμήμα ενός κυκλώματος για μια περίοδο. Η ενεργός ισχύς μετριέται σε watt (W).

Άεργος ισχύς

Κατά τον υπολογισμό των ηλεκτρικών κυκλωμάτων, τα λεγόμενα αντιδραστικόςεξουσία. Χαρακτηρίζει τις διαδικασίες ανταλλαγής ενέργειας μεταξύ ενεργών στοιχείων του κυκλώματος και πηγών ενέργειας και είναι αριθμητικά ίσο με το πλάτος της μεταβλητής συνιστώσας της στιγμιαίας ισχύος του κυκλώματος. Σύμφωνα με αυτό, η άεργος ισχύς μπορεί να προσδιοριστεί από το (1) ως

Q = UIαμαρτία.

Ανάλογα με το πρόσημο της γωνίας , η άεργος ισχύς μπορεί να είναι θετική ή αρνητική. Η μονάδα άεργου ισχύος, για να διακριθεί από τη μονάδα ενεργού ισχύος, ονομάζεται όχι βατ, αλλά άεργο βολτ-αμπέρvar. Οι αντιδραστικές δυνάμεις των επαγωγικών και χωρητικών στοιχείων είναι ίσες με τα πλάτη των στιγμιαίων δυνάμεών τους σελ L και σελΝΤΟ. Λαμβάνοντας υπόψη τις αντιστάσεις αυτών των στοιχείων, οι άεργες δυνάμεις του επαγωγέα και του πυκνωτή είναι ίσες Q L= UI=xμεγάλο εγώ 2 και Q C= UI=xντο εγώ 2, αντίστοιχα.

Η προκύπτουσα άεργος ισχύς ενός διακλαδισμένου ηλεκτρικού κυκλώματος βρίσκεται ως το αλγεβρικό άθροισμα των άεργων δυνάμεων των στοιχείων του κυκλώματος, λαμβάνοντας υπόψη τη φύση τους (επαγωγική ή χωρητική): Q=Q L - QΣ. Εδώ Q L είναι η συνολική άεργος ισχύς όλων των επαγωγικών στοιχείων του κυκλώματος, και QΤο C αντιπροσωπεύει τη συνολική άεργο ισχύ όλων των χωρητικών στοιχείων του κυκλώματος.

Πλήρης ισχύς

Εκτός από τις ενεργές και άεργες δυνάμεις, ένα κύκλωμα ημιτονοειδούς ρεύματος χαρακτηρίζεται από συνολική ισχύ, που υποδηλώνεται με το γράμμα μικρό. Η συνολική ισχύς ενός τμήματος νοείται ως η μέγιστη δυνατή ενεργή ισχύς σε μια δεδομένη τάση Uκαι ρεύμα εγώ. Είναι προφανές ότι η μέγιστη ενεργός ισχύς λαμβάνεται στο cos = 1, δηλ. απουσία μετατόπισης φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος:

μικρό = UI

Η ανάγκη εισαγωγής αυτής της ισχύος εξηγείται από το γεγονός ότι κατά το σχεδιασμό ηλεκτρικών συσκευών, συσκευών, δικτύων κ.λπ., έχουν σχεδιαστεί για μια ορισμένη ονομαστική τάση Uονομαστικό και καθορισμένο ονομαστικό ρεύμα εγώ nom και το έργο τους Uονομ εγώ nom = S nom δίνει τη μέγιστη δυνατή ισχύ αυτής της συσκευής (η συνολική ισχύς S nom αναφέρεται στο διαβατήριο των περισσότερων ηλεκτρικών συσκευών AC.). Για να διακρίνει τη συνολική ισχύ από άλλες δυνάμεις, η μονάδα μέτρησής της ονομάζεται βολτ-αμπέρ και συντομεύεται ως VA. Η συνολική ισχύς είναι αριθμητικά ίση με το πλάτος της μεταβλητής συνιστώσας της στιγμιαίας ισχύος.

Από τις παραπάνω σχέσεις μπορείτε να βρείτε τη σχέση μεταξύ διαφορετικών δυνάμεων:

Π = μικρόσυν, Q= μικρόαμαρτία, μικρό= UI=

και εκφράστε τη γωνία φάσης μέσω ενεργού και άεργου ισχύος:

.

Ας εξετάσουμε μια απλή τεχνική που σας επιτρέπει να βρείτε την ενεργό και άεργο ισχύ ενός τμήματος κυκλώματος χρησιμοποιώντας σύνθετη τάση και ρεύμα. Συνίσταται στη λήψη του προϊόντος του σύνθετου στρες και ρεύμα , σύνθετο συζευγμένο ρεύμα το τμήμα του κυκλώματος που εξετάζουμε. Η λειτουργία της μιγαδικής σύζευξης συνίσταται στην αλλαγή του πρόσημου στο αντίθετο μπροστά από το φανταστικό μέρος ενός μιγαδικού αριθμού ή στην αλλαγή του πρόσημου της φάσης ενός μιγαδικού αριθμού εάν ο αριθμός αναπαρίσταται σε εκθετική μορφή. Ως αποτέλεσμα, λαμβάνουμε μια ποσότητα που ονομάζεται πλήρης ενσωματωμένη ισχύςκαι ορίζεται . Αν
, τότε για τη συνολική μιγαδική ισχύ λαμβάνουμε:

Από αυτό μπορεί να φανεί ότι η ενεργός και η άεργος ισχύς αντιπροσωπεύουν τα πραγματικά και τα φανταστικά μέρη της συνολικής μιγαδικής ισχύος, αντίστοιχα. Για να διευκολύνετε την απομνημόνευση όλων των τύπων που σχετίζονται με τις χωρητικότητες, στο Σχ. 7, σι(σελ. 38) έχει κατασκευαστεί ένα τρίγωνο ισχύος.

Σε αντίθεση με τα δίκτυα συνεχούς ρεύματος, όπου η ισχύς έχει έκφραση και δεν αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, αυτό δεν συμβαίνει στα δίκτυα AC.

Η ισχύς σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος είναι επίσης μεταβλητή. Σε οποιοδήποτε τμήμα του κυκλώματος ανά πάσα στιγμή t, ορίζεται ως το γινόμενο των στιγμιαίων τιμών τάσης και ρεύματος.

Ας εξετάσουμε τι αντιπροσωπεύει η ενεργός δύναμη

Σε ένα κύκλωμα με καθαρά ενεργή αντίσταση ισούται με:

Αν δεχτούμε και τότε θα βγει:

Με βάση τις παραπάνω εκφράσεις, η ενεργός ενέργεια αποτελείται από δύο μέρη - σταθερό και μεταβλητό, το οποίο αλλάζει με διπλή συχνότητα. Η μέση τιμή του

Γράφημα Р(ωt)

Η διαφορά μεταξύ άεργου και ενεργού ισχύος

Σε ένα κύκλωμα όπου υπάρχει αντίδραση (ας πάρουμε για παράδειγμα την επαγωγική αντίσταση), η τιμή της στιγμιαίας ισχύος είναι ίση με:

Επομένως ως αποτέλεσμα παίρνουμε:

Αυτή η έκφραση δείχνει ότι η άεργος ενέργεια περιέχει μόνο ένα μεταβλητό μέρος, το οποίο αλλάζει με διπλή συχνότητα και η μέση τιμή της είναι μηδέν

Γράφημα q(ωt)

Εάν το ρεύμα και η τάση έχουν ημιτονοειδές σχήμα και το δίκτυο περιέχει στοιχεία του τύπου R-L ή R-C, τότε σε τέτοια δίκτυα, εκτός από τη μετατροπή ενέργειας στο ενεργό στοιχείο R, η ενέργεια των ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων στα αντιδρώντα στοιχεία L και το C αλλάζει επίσης.

Σε αυτή την περίπτωση, η συνολική ισχύς του δικτύου θα είναι ίση με το άθροισμα:

Ποια είναι η φαινομενική ισχύς χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός απλού κυκλώματος R-L

Γραφήματα αλλαγών στις στιγμιαίες τιμές u, i:

Γραφήματα αλλαγών στις στιγμιαίες τιμές u, i:

φ - μετατόπιση φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης

Η εξίσωση για το S θα έχει την ακόλουθη μορφή

Ας αντικαταστήσουμε και αντικαταστήσουμε τις τιμές πλάτους με πραγματικές τιμές:

Η τιμή S θεωρείται ως το άθροισμα δύο μεγεθών, όπου

Και - στιγμιαίες ενεργητικές και άεργες δυνάμεις στα τμήματα R-L.

Γραφήματα p,q,s:

Όπως μπορούμε να δούμε από το γράφημα, η παρουσία ενός επαγωγικού στοιχείου συνεπαγόταν την εμφάνιση ενός αρνητικού μέρους στη συνολική ισχύ (σκιασμένο τμήμα του γραφήματος), το οποίο μειώνει τη μέση τιμή του. Αυτό συμβαίνει λόγω μετατόπισης φάσης σε κάποια χρονική στιγμή, το ρεύμα και η τάση είναι σε αντιφάση, οπότε εμφανίζεται μια αρνητική τιμή του S.

Τελικές εκφράσεις για αποτελεσματικές τιμές:

Η ενεργή συνιστώσα του δικτύου εκφράζεται σε watt (W) και η δραστική συνιστώσα σε ενεργά βολτ-αμπέρ (var).

Η συνολική ισχύς του δικτύου S προσδιορίζεται από τα ονομαστικά δεδομένα της γεννήτριας. Για τη γεννήτρια καθορίζεται από την έκφραση:

Για την κανονική λειτουργία της γεννήτριας, το ρεύμα στις περιελίξεις και η τάση στους ακροδέκτες δεν πρέπει να υπερβαίνουν τις ονομαστικές τιμές I n, U n. Για τη γεννήτρια, οι τιμές των P και S είναι οι ίδιες, αλλά στην πράξη εξακολουθεί να συμφωνείται η έκφραση S σε βολτ-αμπέρ (VA).

Επίσης, η ενέργεια του δικτύου μπορεί να εκφραστεί μέσω κάθε στοιχείου ξεχωριστά:

Όπου S, P, Q είναι η ενεργή, η αντιδραστική και η σύνθετη αντίσταση του δικτύου, αντίστοιχα. Σχηματίζουν ένα τρίγωνο ισχύος:

Τρίγωνο ισχύος με κυρίως επαγωγικό φορτίο

Αν θυμηθούμε το Πυθαγόρειο θεώρημα, τότε από ένα ορθογώνιο τρίγωνο μπορούμε να λάβουμε την ακόλουθη έκφραση:

Το αντιδραστικό στοιχείο στο τρίγωνο είναι θετικό (Q L) όταν το ρεύμα υστερεί σε σχέση με την τάση, και αρνητικό (Q C) όταν οδηγεί:

Τρίγωνο ισχύος με κυρίαρχο χωρητικό φορτίο

Για το αντιδραστικό στοιχείο του δικτύου, η αλγεβρική έκφραση είναι έγκυρη:

Από το οποίο προκύπτει ότι η επαγωγική και η χωρητική ενέργεια είναι εναλλάξιμες. Δηλαδή, εάν θέλετε να μειώσετε την επίδραση του επαγωγικού τμήματος του κυκλώματος, πρέπει να προσθέσετε χωρητικότητα και αντίστροφα. Παρακάτω είναι ένα παράδειγμα αυτού του διαγράμματος:

Κύκλωμα αντιστάθμισης αντιδραστικών εξαρτημάτων

Το διάγραμμα phasor δείχνει την επίδραση του πυκνωτή στο cosφ. Όπως μπορείτε να δείτε, όταν ο πυκνωτής είναι ενεργοποιημένος, cosφ 2 > cosφ 1 και I l
Διανυσματικό διάγραμμα

Η σχέση μεταξύ ολικής και αέργου ενέργειας εκφράζεται:

σosφ είναι ο συντελεστής ισχύος. δείχνει τι ποσοστό της συνολικής ενέργειας είναι ενεργή ενέργεια. Όσο πιο κοντά βρίσκεται στο 1, τόσο περισσότερη χρήσιμη ενέργεια καταναλώνεται από το δίκτυο.

Συμπεράσματα για τα τρία στοιχεία ενός κυκλώματος εναλλασσόμενου ρεύματος

Σε αντίθεση με τα κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, τα κυκλώματα εναλλασσόμενης τάσης έχουν τρεις τύπους ισχύος - ενεργή, άεργη, εμφανής. Η ενεργή ενέργεια, όπως και στα κυκλώματα συνεχούς ρεύματος, εκτελεί χρήσιμη εργασία. Reactive - δεν κάνει τίποτα χρήσιμο, αλλά μειώνει μόνο την απόδοση του δικτύου, θερμαίνει τα καλώδια και φορτώνει τη γεννήτρια. Σύνολο είναι το άθροισμα ενεργών και αντιδραστικών, ισούται με την ισχύ του δικτύου. Το επαγωγικό συστατικό της άεργης ενέργειας μπορεί να αντισταθμιστεί από το χωρητικό. Στην πράξη, στη βιομηχανία αυτό εφαρμόζεται με τη μορφή.

"Κατάλογος" - πληροφορίες για διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα: τρανζίστορ, μικροκυκλώματα, μετασχηματιστές, πυκνωτές, LEDκαι τα λοιπά. Οι πληροφορίες περιέχουν όλα τα απαραίτητα για την επιλογή εξαρτημάτων και τη διεξαγωγή μηχανικών υπολογισμών, παραμέτρων, καθώς και σημείων υποδοχής, τυπικά κυκλώματα μεταγωγής και συστάσεις για τη χρήση ραδιοστοιχείων.

Από τη μία πλευρά, το έργο του ρεύματος μπορεί εύκολα να υπολογιστεί γνωρίζοντας την ένταση του ρεύματος, την τάση και την αντίσταση φορτίου. Οι επώδυνα γνωστοί τύποι από ένα σχολικό μάθημα φυσικής μοιάζουν με αυτό.

Ρύζι. 1. Φόρμουλες

Και δεν υπάρχει λέξη για το αντιδραστικό συστατικό.

Από την άλλη πλευρά, μια σειρά από φυσικές διεργασίες επιβάλλουν στην πραγματικότητα τα δικά τους χαρακτηριστικά σε αυτούς τους υπολογισμούς. Μιλάμε για αντιδραστική ενέργεια. Τα προβλήματα με την κατανόηση των αντιδραστικών διεργασιών έρχονται με τους λογαριασμούς ηλεκτρικού ρεύματος σε μεγάλες επιχειρήσεις, επειδή στα οικιακά δίκτυα πληρώνουμε μόνο για ενεργή ενέργεια (η ποσότητα της κατανάλωσης άεργης ενέργειας είναι τόσο μικρή που απλώς παραμελούνται).

Ορισμοί

Για να κατανοήσουμε την ουσία των φυσικών διεργασιών, ας ξεκινήσουμε με τους ορισμούς.

Ενεργός ηλεκτρισμός- Αυτή είναι πλήρως μετατρεπόμενη ενέργεια που παρέχεται στο κύκλωμα από την πηγή ισχύος. Η μετατροπή μπορεί να συμβεί σε θερμότητα ή σε άλλο τύπο ενέργειας, αλλά η ουσία παραμένει η ίδια - η λαμβανόμενη ενέργεια δεν επιστρέφει πίσω στην πηγή.

Ένα παράδειγμα του πώς λειτουργεί η ενεργή ενέργεια: το ρεύμα που διέρχεται από ένα στοιχείο αντίστασης μετατρέπει μέρος της ενέργειας σε θέρμανση. Αυτό το τέλειο έργο του ρεύματος είναι ενεργό.

Αδραστικός ηλεκτρισμόςείναι η ενέργεια που επιστρέφεται στην τρέχουσα πηγή. Επιστρέφεται δηλαδή το ρεύμα που έλαβε προηγουμένως και έλαβε υπόψη ο μετρητής, χωρίς να έχει ολοκληρωθεί η εργασία. Μεταξύ άλλων, το ρεύμα κάνει ένα άλμα (το φορτίο αυξάνεται πολύ για μικρό χρονικό διάστημα).

Είναι δύσκολο να κατανοήσουμε τη διαδικασία χωρίς παραδείγματα.

Το πιο προφανές είναι η λειτουργία ενός πυκνωτή. Ο ίδιος ο πυκνωτής δεν μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε χρήσιμη εργασία, τη συσσωρεύει και την απελευθερώνει. Φυσικά, εάν μέρος της ενέργειας εξακολουθεί να δαπανάται για τη θέρμανση του στοιχείου, τότε μπορεί να θεωρηθεί ενεργό. Το αντιδραστικό μοιάζει με αυτό:

1. Όταν ο πυκνωτής τροφοδοτείται με εναλλασσόμενη τάση, μαζί με την αύξηση του U, αυξάνεται και το φορτίο του πυκνωτή.

2. Τη στιγμή που ξεκινά η πτώση τάσης (ο δεύτερος κύκλος τριμήνου σε ημιτονοειδές κύμα), η τάση στον πυκνωτή αποδεικνύεται υψηλότερη από αυτή της πηγής. Και έτσι ο πυκνωτής αρχίζει να εκφορτίζεται, δίνοντας ενέργεια πίσω στο κύκλωμα ισχύος (το ρεύμα ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση).

3. Στα επόμενα δύο τρίμηνα η κατάσταση επαναλαμβάνεται εντελώς, μόνο η τάση αλλάζει προς το αντίθετο.

Λόγω του γεγονότος ότι ο ίδιος ο πυκνωτής δεν κάνει καμία εργασία, η λαμβανόμενη τάση φτάνει τη μέγιστη τιμή πλάτους της (δηλαδή √2=1,414 φορές περισσότερο από το ρεύμα 220V, ή 220·1,414=311V).

Κατά την εργασία με επαγωγικά στοιχεία (πηνία, μετασχηματιστές, ηλεκτροκινητήρες κ.λπ.) η κατάσταση είναι παρόμοια. Το γράφημα ένδειξης φαίνεται στην παρακάτω εικόνα.

Ρύζι. 2. Διαγράμματα ενδείξεων

Λόγω του γεγονότος ότι οι σύγχρονες οικιακές συσκευές αποτελούνται από πολλά διαφορετικά στοιχεία με και χωρίς εφέ «άεργου» ισχύος, το άεργο ρεύμα, που ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση, κάνει πολύ πραγματική δουλειά στη θέρμανση των ενεργών στοιχείων. Έτσι, η άεργος ισχύς ενός κυκλώματος εκφράζεται ουσιαστικά σε παράπλευρες απώλειες και υπερτάσεις.

Είναι πολύ δύσκολο να διαχωρίσετε έναν δείκτη ισχύος από τον άλλο κατά τον υπολογισμό. Και ένα υψηλής ποιότητας και αποτελεσματικό σύστημα μέτρησης είναι ακριβό, το οποίο, στην πραγματικότητα, οδήγησε στην άρνηση μέτρησης του όγκου της κατανάλωσης άεργου ρεύματος στην καθημερινή ζωή.

Σε μεγάλες εμπορικές εγκαταστάσεις, αντίθετα, ο όγκος της κατανάλωσης άεργου ενέργειας είναι πολύ μεγαλύτερος (λόγω της αφθονίας του εξοπλισμού ισχύος που παρέχεται με ισχυρούς ηλεκτρικούς κινητήρες, μετασχηματιστές και άλλα στοιχεία που παράγουν άεργο ρεύμα), επομένως εισάγεται ξεχωριστή μέτρηση για αυτούς.

Πώς υπολογίζεται ο ενεργός και ο άεργος ηλεκτρισμός;

Οι περισσότεροι κατασκευαστές μετρητών ηλεκτρικής ενέργειας για επιχειρήσεις εφαρμόζουν έναν απλό αλγόριθμο.

Q=(S 2 - P 2) 1/2

Εδώ, η ενεργή ισχύς P αφαιρείται από τη συνολική ισχύ S (σε μια εύκολα κατανοητή μορφή).

Έτσι, ο κατασκευαστής δεν χρειάζεται να οργανώσει εντελώς ξεχωριστή λογιστική.

Τι είναι το cosϕ (συνημίτονο phi)

Για να εκφραστεί αριθμητικά η αναλογία ενεργών και άεργων δυνάμεων, χρησιμοποιείται ένας ειδικός συντελεστής - συνημίτονο phi.

Υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο.

cosϕ = P act /P σύνολο

Όπου η συνολική ισχύς είναι το άθροισμα ενεργού και άεργου.

Ο ίδιος συντελεστής αναγράφεται στις πινακίδες των ηλεκτρικών εργαλείων που είναι εξοπλισμένα με κινητήρες. Σε αυτή την περίπτωση, το cosϕ χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της μέγιστης κατανάλωσης ισχύος. Για παράδειγμα, η ονομαστική ισχύς της συσκευής είναι 600 W και cosϕ = 0,7 (ο μέσος όρος για τη συντριπτική πλειοψηφία των ηλεκτρικών εργαλείων), τότε η μέγιστη ισχύς που απαιτείται για την εκκίνηση του ηλεκτροκινητήρα θα υπολογιστεί ως Pnomin / cosϕ, = 600 W / 0,7 = 857 VA (η άεργος ισχύς εκφράζεται σε βολτ-αμπέρ).

Εφαρμογή αντισταθμιστών άεργου ισχύος

Για να ενθαρρύνουν τους καταναλωτές να λειτουργούν το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς άεργο φορτίο, οι προμηθευτές ηλεκτρικής ενέργειας εισάγουν ένα πρόσθετο επί πληρωμή τιμολόγιο για άεργο ισχύ, αλλά η πληρωμή χρεώνεται μόνο εάν η μέση μηνιαία κατανάλωση υπερβαίνει έναν ορισμένο συντελεστή, για παράδειγμα, εάν ο λόγος συνολικής και ενεργής ισχύος είναι πάνω από 0,9, ο λογαριασμός για πληρωμή άεργου ισχύος δεν εκτίθεται.

Για τη μείωση του κόστους, οι επιχειρήσεις εγκαθιστούν ειδικό εξοπλισμό - αντισταθμιστές. Μπορούν να είναι δύο τύπων (σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας):

• Χωρητική;
• Επαγωγικός.

Σίγουρα πολλοί από εσάς έχετε ακούσει για τον αντιδραστικό ηλεκτρισμό. Γνωρίζοντας πόσο δύσκολο είναι να κατανοήσουμε αυτόν τον όρο, ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στις διαφορές μεταξύ αντιδραστικής και ενεργού ενέργειας. Είναι σημαντικό να αναγνωρίσουμε το γεγονός ότι μπορούμε να παρατηρήσουμε άεργο ηλεκτρισμό μόνο σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Όπου ρέει συνεχές ρεύμα, δεν υπάρχει άεργος ενέργεια. Αυτό οφείλεται στη φύση της εμφάνισης αντιδραστική ενέργεια.

Μέσω πολλών μετασχηματιστών υποβάθμισης, παρέχεται εναλλασσόμενο ρεύμα στον καταναλωτή, ο σχεδιασμός του οποίου διαχωρίζει τις περιελίξεις χαμηλής και υψηλής τάσης. Δηλαδή, αποδεικνύεται ότι στον μετασχηματιστή δεν υπάρχει φυσική επαφή μεταξύ των δύο περιελίξεων, ενώ το ρεύμα εξακολουθεί να ρέει. Είναι πολύ απλό να εξηγηθεί. Η ηλεκτρική ενέργεια μεταδίδεται πάντα μέσω του αέρα, που είναι ένα εξαιρετικό διηλεκτρικό, χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, το συστατικό του οποίου είναι ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο. Διασχίζει τακτικά την περιέλιξη, εμφανίζεται σε άλλη, και δεν έχει ηλεκτρική επαφή από την πρώτη, προκαλώντας ηλεκτροκινητική δύναμη. Η απόδοση των σύγχρονων μετασχηματιστών είναι αρκετά υψηλή, επομένως η απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας μειώνεται στο ελάχιστο, και επομένως όλη η ισχύς του εναλλασσόμενου ρεύματος που ρέει στο πρωτεύον τύλιγμα καταλήγει στο δευτερεύον κύκλωμα περιέλιξης. Το ίδιο όμως συμβαίνει και σε έναν πυκνωτή λόγω του ηλεκτρικού πεδίου. Η χωρητικότητα και η επαγωγή μαζί παράγουν αντιδραστική ενέργεια. Η ενεργή ενέργεια (η οποία παρεμποδίζεται από την επιστροφή της άεργης ενέργειας) μετατρέπεται σε θερμική, μηχανική και άλλη ενέργεια.

Το αντιδραστικό συστατικό του ηλεκτρικού ρεύματος εμφανίζεται μόνο σε κυκλώματα που περιέχουν αντιδραστικά στοιχεία (επαγωγή και χωρητικότητα) και συνήθως δαπανάται για άχρηστη θέρμανση των αγωγών που αποτελούν αυτό το κύκλωμα. Παραδείγματα τέτοιων αντιδραστικών φορτίων είναι ηλεκτρικοί κινητήρες διαφόρων τύπων, φορητά ηλεκτρικά εργαλεία (ηλεκτρικά τρυπάνια, γωνιακοί μύλοι, κυνηγοί τοίχου κ.λπ.), καθώς και διάφορος οικιακός ηλεκτρονικός εξοπλισμός. Η συνολική ισχύς αυτών των συσκευών, μετρημένη σε βολτ-αμπέρ, και η ενεργός ισχύς (σε watt) σχετίζονται μεταξύ τους μέσω του συντελεστή ισχύος cosφ, ο οποίος μπορεί να πάρει τιμή από 0,5 έως 0,9. Αυτές οι συσκευές συνήθως υποδεικνύουν την ενεργή ισχύ σε watt και την τιμή του συντελεστή cosφ. Για να προσδιορίσετε τη συνολική κατανάλωση ισχύος σε VA, είναι απαραίτητο να διαιρέσετε την τιμή ενεργού ισχύος (W) με τον συντελεστή συνφ.

Παράδειγμα: εάν το ηλεκτρικό τρυπάνι υποδεικνύει τιμή ισχύος 800 W και cosφ = 0,8, τότε η συνολική ισχύς που καταναλώνεται από το εργαλείο είναι 800/0,8 = 1000 VA. Ελλείψει δεδομένων για το cosφ, μπορείτε να πάρετε την κατά προσέγγιση τιμή του, η οποία για ένα οικιακό ηλεκτρικό εργαλείο είναι περίπου 0,7.

Ο αντιδραστικός τύπος φορτίου χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι αρχικά, για κάποιο χρονικό διάστημα, η ενέργεια που παρέχεται από την πηγή ισχύος συσσωρεύεται σε αυτό. Η αποθηκευμένη ενέργεια στη συνέχεια απελευθερώνεται πίσω σε αυτήν την πηγή. Τέτοια φορτία περιλαμβάνουν στοιχεία ηλεκτρικού κυκλώματος όπως πυκνωτές και επαγωγείς, καθώς και συσκευές που τα περιέχουν. Επιπλέον, σε ένα τέτοιο φορτίο υπάρχει μια μετατόπιση φάσης 90 μοιρών μεταξύ τάσης και ρεύματος. Δεδομένου ότι ο κύριος σκοπός των υφιστάμενων συστημάτων τροφοδοσίας είναι η χρήσιμη παράδοση ηλεκτρικής ενέργειας από τον παραγωγό απευθείας στον καταναλωτή, η άεργη συνιστώσα ισχύος θεωρείται συνήθως επιβλαβές χαρακτηριστικό του κυκλώματος.

Για την αντιστάθμιση της αντίδρασης της άεργης ενέργειας, χρησιμοποιούνται ειδικοί εγκατεστημένοι πυκνωτές. Αυτό καθιστά δυνατή την ελαχιστοποίηση της αναδυόμενης αρνητικής επίδρασης της αντιδραστικής ενέργειας. Έχουμε ήδη σημειώσει ότι η άεργος ισχύς επηρεάζει σημαντικά την απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας στο δίκτυο. Επομένως, αποδεικνύεται ότι το μέγεθος της ίδιας αρνητικής ενέργειας πρέπει να διατηρείται συνεχώς υπό έλεγχο, και ο καλύτερος τρόπος για αυτό είναι να οργανωθεί η λογιστική της.

Όπου τους απασχολεί αυτό το πρόβλημα (διάφορες βιομηχανικές επιχειρήσεις), πολύ συχνά εγκαθιστούν ξεχωριστές ειδικές συσκευές που καταγράφουν όχι μόνο την ίδια την άεργη ενέργεια, αλλά και το ενεργό μέρος της. Η λογιστική πραγματοποιείται σε δίκτυα τριών φάσεων χρησιμοποιώντας επαγωγικά και χωρητικά εξαρτήματα. Τυπικά, τέτοιοι μετρητές δεν είναι τίποτα άλλο από μια αναλογική σε ψηφιακή συσκευή που μετατρέπει την ισχύ σε αναλογικό σήμα, το οποίο μετατρέπεται σε ρυθμό επανάληψης ηλεκτρικών παλμών. Με το άθροισμά τους, μπορούμε να κρίνουμε την ποσότητα της ενέργειας που καταναλώνεται. Συνήθως ο μετρητής είναι κατασκευασμένος από πλαστική θήκη, όπου τοποθετούνται 3 μετασχηματιστές και μια μονάδα μέτρησης σε μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος. Εξωτερικά υπάρχει μια οθόνη LCD ή LED.

Οι επιχειρήσεις εγκαθιστούν πλέον ολοένα και περισσότερο γενικούς μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας που μετρούν την ποσότητα τόσο της ενεργού όσο και της αέργου ενέργειας. Επιπλέον, τέτοιες συσκευές μπορούν να συνδυάζουν λειτουργίες από δύο, και μερικές φορές περισσότερες, συσκευές, γεγονός που μειώνει το κόστος συντήρησης και σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε χρήματα κατά την αγορά. Τέτοιες συσκευές είναι ικανές να υπολογίζουν την άεργο και την ενεργό ισχύ, καθώς και να μετρούν στιγμιαίες τιμές τάσης. Ο μετρητής καταγράφει το επίπεδο κατανάλωσης ενέργειας και εμφανίζει όλες τις πληροφορίες στην οθόνη σε 3 εναλλασσόμενα πλαίσια (επαγωγική συνιστώσα, χωρητική συνιστώσα και ποσότητα ενεργού ενέργειας). Τα σύγχρονα μοντέλα επιτρέπουν τη μετάδοση δεδομένων μέσω ψηφιακού καναλιού υπερύθρων και προστατεύονται από μαγνητικά πεδία και κλοπή ενέργειας. Επιπλέον, έχουμε πιο ακριβείς μετρήσεις και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, γεγονός που ξεχωρίζει τα νέα μοντέλα από τους προκατόχους τους.