AC power supply at pagkawala ng kuryente
Ang kapangyarihan ng isang circuit na may mga aktibong resistensya lamang ay tinatawag na aktibong kapangyarihan P. Ito ay kinakalkula gaya ng dati gamit ang isa sa mga sumusunod na formula:
Ang aktibong kapangyarihan ay nagpapakilala sa hindi maibabalik (hindi maibabalik) na pagkonsumo ng kasalukuyang enerhiya.
Sa mga tanikala alternating current marami pang dahilan na nagdudulot ng hindi mababawi na pagkawala ng enerhiya kaysa sa mga DC circuit. Ang mga kadahilanang ito ay ang mga sumusunod:
1. Pag-init ng wire sa pamamagitan ng kasalukuyang... Para sa direktang agos, ang pag-init ay halos ang tanging paraan ng pagkawala ng enerhiya. At para sa alternating current, na pareho ang halaga sa direktang kasalukuyang, ang pagkawala ng enerhiya para sa pagpainit ng wire ay mas malaki dahil sa pagtaas ng paglaban ng wire dahil sa epekto sa ibabaw. Ang mas mataas kasalukuyang dalas, lalo itong naaapektuhan epekto sa ibabaw at ang mas malaking pagkawala para sa pagpainit ng wire.
2. Mga pagkalugi upang lumikha ng mga eddy currents, kung hindi man ay tinatawag na Foucault currents... Ang mga agos na ito ay na-induce sa lahat ng mga metal na katawan sa isang magnetic field na nabuo sa pamamagitan ng alternating current. Mula sa aksyon maupo na agos umiinit ang mga metal na katawan.Ang partikular na makabuluhang pagkalugi ng eddy current ay maaaring maobserbahan sa mga core ng bakal. Ang mga pagkawala ng enerhiya upang lumikha ng mga eddy current ay tumataas nang tumaas ang dalas.
Eddy currents — sa isang napakalaking core, b — sa isang lamellar core
3. Pagkawala ng magnetic hysteresis... Sa ilalim ng impluwensya ng isang alternating magnetic field, ang mga ferromagnetic core ay na-remagnetize. Sa kasong ito, nangyayari ang mutual friction ng mga core particle, bilang isang resulta kung saan ang core ay uminit. Habang pinapataas ng dalas ang mga pagkalugi mula sa magnetic hysteresis ay lumalaki.
4. Pagkalugi sa solid o likidong dielectrics... Sa ganitong mga dielectric, ang alternating electric field ay nagdudulot ng polariseysyon ng mga molekula, ibig sabihin, lumilitaw ang mga singil sa magkabilang panig ng mga molekula, pantay sa halaga ngunit magkaiba sa tanda. Ang mga polarized molecule ay umiikot sa ilalim ng pagkilos ng field at nakakaranas ng mutual friction. Dahil dito, uminit ang dielectric. Habang tumataas ang dalas, tumataas ang pagkalugi nito.
5. Pagkawala ng Paglabas ng Insulation… Ang mga insulating substance na ginamit ay hindi ideal na dielectrics at ang mga pagtagas ng butas ay naobserbahan sa mga ito. Sa madaling salita, ang insulation resistance, bagaman napakataas, ay hindi katumbas ng infinity. Ang ganitong uri ng pagkawala ay umiiral din sa direktang kasalukuyang. Sa mataas na boltahe, posible pa ring dumaloy ang mga singil sa hangin na nakapalibot sa kawad.
6. Mga pagkalugi dahil sa radiation ng mga electromagnetic wave... Anumang AC cable naglalabas ng mga electromagnetic wave, at habang tumataas ang dalas, tumataas nang husto ang enerhiya ng mga ibinubuga na alon (proporsyonal sa parisukat ng dalas).Ang mga electromagnetic wave ay hindi maibabalik na umalis sa konduktor, at samakatuwid ang pagkonsumo ng enerhiya para sa paglabas ng mga alon ay katumbas ng mga pagkalugi sa ilang aktibong pagtutol. Sa mga radio transmitter antenna, ang ganitong uri ng pagkawala ay kapaki-pakinabang na pagkawala ng enerhiya.
7. Pagkalugi para sa paghahatid ng kuryente sa ibang mga circuit... Bilang kinahinatnan phenomena ng electromagnetic induction ang ilang AC power ay inililipat mula sa isang circuit patungo sa isa pang nasa malapit. Sa ilang mga kaso, tulad ng sa mga transformer, ang paglipat ng enerhiya na ito ay kapaki-pakinabang.
Isinasaalang-alang ng aktibong paglaban ng AC circuit ang lahat ng nakalistang uri ng hindi mababawi na pagkawala ng enerhiya... Para sa isang serye ng circuit, maaari mong tukuyin ang aktibong paglaban bilang ratio ng aktibong kapangyarihan, ang lakas ng lahat ng pagkalugi sa parisukat ng ang kasalukuyan:
Kaya, para sa isang naibigay na kasalukuyang, ang aktibong paglaban ng circuit ay mas malaki, mas malaki ang aktibong kapangyarihan, ibig sabihin, mas malaki ang kabuuang pagkawala ng enerhiya.
Ang kapangyarihan sa seksyon ng circuit na may inductive resistance ay tinatawag na reactive power Q... Ito ay nagpapakilala sa reaktibong enerhiya, iyon ay, ang enerhiya na hindi na mababawi, ngunit pansamantalang nakaimbak lamang sa isang magnetic field. Upang makilala ito mula sa aktibong kapangyarihan, ang reaktibong kapangyarihan ay sinusukat hindi sa watts, ngunit sa reaktibong volt-amperes (var o var)... Sa bagay na ito, ito ay dating tinatawag na anhydrous.
Ang reaktibong kapangyarihan ay tinutukoy ng isa sa mga formula:
kung saan ang UL ay ang boltahe sa seksyon na may inductive resistance xL; Ako ang kasalukuyang nasa seksyong ito.
Para sa isang serye ng circuit na may aktibo at pasaklaw na pagtutol, ang konsepto ng kabuuang kapangyarihan S ay ipinakilala... Ito ay tinutukoy ng produkto ng kabuuang circuit boltahe U at ang kasalukuyang I at ipinahayag sa volt-amperes (VA o VA)
Ang kapangyarihan sa seksyon na may aktibong pagtutol ay kinakalkula ng isa sa mga formula sa itaas o ng formula:
kung saan ang φ ay ang anggulo ng phase sa pagitan ng boltahe U at kasalukuyang I.
Ang coefficient ng cosφ ay ang power factor... Madalas itong tinatawag "cosine phi"… Ipinapakita ng power factor kung gaano karami sa kabuuang kapangyarihan ang active power:
Ang halaga ng cosφ ay maaaring mag-iba mula sa zero hanggang sa pagkakaisa, depende sa ratio sa pagitan ng aktibo at reaktibong pagtutol. Kung mayroon lamang isa sa circuit reaktibiti, pagkatapos ay φ = 90 °, cosφ = 0, P = 0 at ang kapangyarihan sa circuit ay puro reaktibo. Kung mayroon lamang aktibong paglaban, kung gayon ang φ = 0, cosφ = 1 at P = S, iyon ay, ang lahat ng kapangyarihan sa circuit ay purong aktibo.
Kung mas mababa ang cosφ, mas maliit ang aktibong bahagi ng kapangyarihan ng maliwanag na kapangyarihan at mas mataas ang reaktibong kapangyarihan. Ngunit ang gawain ng kasalukuyang, iyon ay, ang paglipat ng enerhiya nito sa ibang uri ng enerhiya, ay nailalarawan lamang ng aktibong kapangyarihan. At ang reaktibong kapangyarihan ay nagpapakilala sa enerhiya na nagbabago sa pagitan ng generator at ng reaktibong bahagi ng circuit.
Para sa electrical grid, ito ay walang silbi at kahit na nakakapinsala. Dapat tandaan na sa radio engineering ang reaktibong kapangyarihan ay kinakailangan at kapaki-pakinabang sa isang bilang ng mga kaso. Halimbawa, sa mga oscillating circuit, na malawakang ginagamit sa radio engineering at ginagamit upang makabuo ng mga electrical oscillations, ang lakas ng mga oscillations na ito ay halos puro reaktibo.
Ipinapakita ng vector diagram kung paano binabago ng pagbabago ng cosφ ang kasalukuyang I ng receiver na hindi nagbabago ang kapangyarihan nito.
Vector diagram ng receiver currents sa pare-parehong kapangyarihan at iba't ibang power factor
Tulad ng makikita, ang power factor cosφ ay isang mahalagang tagapagpahiwatig ng antas ng paggamit ng kabuuang kapangyarihan na binuo ng alternating EMF generator... Kinakailangang bigyang-pansin ang katotohanan na sa cosφ <1 ang generator ay dapat lumikha isang boltahe at kasalukuyang na ang produkto ay mas malaki kaysa sa aktibong kapangyarihan. Halimbawa, kung ang aktibong kapangyarihan sa elektrikal na network ay 1000 kW at cosφ = 0.8, kung gayon ang maliwanag na kapangyarihan ay magiging katumbas ng:
Ipagpalagay na sa kasong ito ang tunay na kapangyarihan ay nakuha sa isang boltahe ng 100 kV at isang kasalukuyang ng 10 A. Gayunpaman, ang generator ay dapat bumuo ng isang boltahe ng 125 kV upang ang maliwanag na kapangyarihan ay maging
Malinaw na ang paggamit ng isang generator para sa isang mas mataas na boltahe ay hindi kanais-nais at, bukod dito, sa mas mataas na boltahe ay kinakailangan upang mapabuti ang pagkakabukod ng mga wire upang maiwasan ang pagtaas ng pagtagas o paglitaw ng pinsala. Ito ay hahantong sa pagtaas ng presyo ng grid ng kuryente.
Ang pangangailangan upang madagdagan ang boltahe ng generator dahil sa pagkakaroon ng reaktibong kapangyarihan ay katangian ng isang serye ng circuit na may aktibo at reaktibo na pagtutol. Kung mayroong isang parallel circuit na may aktibo at reaktibo na mga sanga, kung gayon ang generator ay dapat lumikha ng mas maraming kasalukuyang kaysa sa kinakailangan sa isang solong aktibong pagtutol. Sa madaling salita, ang generator ay puno ng karagdagang reaktibong kasalukuyang.
Halimbawa, para sa mga halaga sa itaas P = 1000 kW, cosφ = 0.8 at S = 1250 kVA, kapag konektado nang magkatulad, ang generator ay dapat magbigay ng isang kasalukuyang hindi 10 A, ngunit 12.5 A sa boltahe ng 100 kV .sa kasong ito, hindi lamang ang generator ay dapat na idinisenyo para sa isang mas malaking kasalukuyang, ngunit ang mga wire ng linya ng kuryente kung saan ang kasalukuyang ito ay ipapadala ay kailangang kunin na may mas malaking kapal, na tataas din ang gastos sa bawat linya. Kung sa linya at sa mga windings ng generator ay may mga wire na idinisenyo para sa isang kasalukuyang 10 A, pagkatapos ay malinaw na ang isang kasalukuyang ng 12.5 A ay magdudulot ng pagtaas ng pag-init sa mga wire na ito.
Kaya, kahit na ang dagdag reaktibong kasalukuyang inililipat ang reaktibong enerhiya mula sa generator patungo sa mga reaktibong pagkarga at kabaliktaran, ngunit lumilikha ng hindi kinakailangang pagkawala ng enerhiya dahil sa aktibong paglaban ng mga wire.
Sa umiiral na mga de-koryenteng network, ang mga seksyon na may reaktibo na pagtutol ay maaaring konektado pareho sa serye at kahanay sa mga seksyon na may aktibong pagtutol. Samakatuwid, ang mga generator ay dapat bumuo ng tumaas na boltahe at tumaas na kasalukuyang upang lumikha, bilang karagdagan sa kapaki-pakinabang na aktibong kapangyarihan, reaktibong kapangyarihan.
Sa mga nasabi, malinaw kung gaano kahalaga ito para sa elektripikasyon pagtaas ng halaga ng cosφ… Ang pagbabawas nito ay sanhi ng pagsasama ng mga reaktibong pagkarga sa electrical network. Halimbawa, ang mga de-koryenteng motor o mga transformer na naka-idle o hindi ganap na na-load ay lumilikha ng mga makabuluhang reaktibong pagkarga dahil mayroon silang medyo mataas na winding inductance. Upang madagdagan ang cosφ, mahalaga na ang mga motor at mga transformer ay gumana nang buong karga. Ito ay umiiral na ilang paraan para mapataas ang cosφ.
Sa konklusyon, tandaan namin na ang lahat ng tatlong puwersa ay magkakaugnay sa pamamagitan ng sumusunod na kaugnayan:
ibig sabihin, ang maliwanag na kapangyarihan ay hindi ang arithmetic sum ng aktibo at reaktibong kapangyarihan.Nakaugalian na sabihin na ang kapangyarihan S ay ang geometric na kabuuan ng mga kapangyarihan P at Q.
Tingnan din: Reactance sa electrical engineering