Расчет полной мощности: активная и реактивная

При проектировании электрических систем важно учитывать не только активную мощность, но и реактивную. Активная мощность расходуется на выполнение полезной работы, в то время как реактивная мощность необходима для создания магнитного поля в цепях переменного тока. Чтобы эффективно управлять мощностью, нужно уметь отличать одну составляющую от другой и знать, как их рассчитывать.

Для начала, давайте разберемся с терминами. Активная мощность измеряется в ваттах (Вт) и представляет собой реальную работу, выполняемую в цепи. Реактивная мощность, измеряемая в вольт-амперных реактивных (ВА), необходима для создания магнитного поля в цепях переменного тока и не выполняет никакой полезной работы. Вместе они составляют полную мощность, измеряемую в вольт-амперных (ВА).

Вычисление полезной мощности

Для начала определитесь с единицей измерения мощности. В электротехнике чаще всего используют ватт (Вт).

Полезная мощность (P) — это часть общей мощности, которая действительно используется для выполнения полезной работы. Она измеряется в ваттах и рассчитывается по формуле:

P = U * I * cos(φ)

Где:

U — напряжение (вольт),

I — сила тока (ампер),

cos(φ) — коэффициент мощности (косинус фазы).

Коэффициент мощности показывает, какая часть потребляемой электроэнергии используется для полезной работы, а какая — для нагрева проводников и других потерь. Он может варьироваться от 0 до 1. Чем ближе коэффициент к 1, тем больше электроэнергии используется эффективно.

Например, если напряжение сети 220 В, сила тока 5 А, и коэффициент мощности 0,8, то полезная мощность будет:

P = 220 В * 5 А * 0,8 = 880 Вт

Расчет мощности, не связанной с потреблением

Для вычисления мощности, не используемой в работе нагрузки, воспользуйтесь формулой:

Q = √(P² + Q²)

Где:

Q — мощность, не используемая в работе нагрузки (вольт-амперы)

P — активная мощность (вольт-амперы)

Q — реактивная мощность (вольт-амперы)

Также, вы можете использовать триангуляцию на векторной диаграмме для нахождения мощности, не используемой в работе нагрузки.

Для этого:

1. Найдите активную мощность P на векторной диаграмме.
2. Найдите реактивную мощность Q на векторной диаграмме.
3. Примените теорему Пифагора к треугольнику, образованному векторами P, Q и Q (мощность, не используемая в работе нагрузки).

Пример:

Если активная мощность P составляет 50 кВт, а реактивная мощность Q — 30 кВАр, то мощность, не используемая в работе нагрузки, будет равна:

Q = √(50² + 30²) = 58.31 кВт