Активная и Реактивная мощность в ТОЭ

[realeugene]

specialist в сообщении #1340522 писал(а):

Если с активной и полной мощностями все просто, то реактивную нужно посчитать, и нужно знать её знак...

По этому поводу должен существовать ГОСТ на измерители реактивной мощности в сети. Но не ожидайте от этого параметра слишком миногого в случае выпрямителей. PFC не зря придумали.

[wrest]

specialist в сообщении #1340522 писал(а):

то реактивную нужно посчитать, и нужно знать её знак, на основании этой информации, буду решаться проблемы модернизации самих исследуемых блоков питания.

Интересно, как? Тут мне кажется, что действительно надо раскладывать на гармоники, считать мощности там и смотреть уже по гармоникам. Одно число вам имхо ничего не даст.

[Munin]

specialist в сообщении #1340522 писал(а):

необходимо мерить все типы мощностей итд итп.

Тогда всё решается очень просто: формулы должны быть определены в техническом задании на разрабатываемый прибор. (Возможно, ссылкой на стандарт, книгу, документ и т. п.)

[EUgeneUS]

specialist
почитайте тут, особенно про несинусоидальные токи
и тут.

-- 21.09.2018, 16:41 --

wrest в сообщении #1340524 писал(а):

Тут мне кажется, что действительно надо раскладывать на гармоники, считать мощности там и смотреть уже по гармоникам. Одно число вам имхо ничего не даст.

Именно так и делают.
Считают косинус фи для главной гармоники и коэффициент гармоник. Потом это все перемножают и издают законы: "чтобы не меньше 0.99"

[specialist]

Ладно спасибо, дальше сам разберусь, кстати про значение мгновенной мощности, при единичном синусоидальном токе и напряжении и разности фаз в 45 градусов, график мгновенной мощности почти весь ниже нуля, но активная и реактивная мощность должны быть равны, так что рабоче-крестьянский метод кажется не работает.

[realeugene]

specialist в сообщении #1340542 писал(а):

при единичном синусоидальном токе и напряжении и разности фаз в 45 градусов, график мгновенной мощности почти весь ниже нуля

Вы где-то перепутали знаки.

[EUgeneUS]

specialist в сообщении #1340542 писал(а):

при единичном синусоидальном токе и напряжении и разности фаз в 45 градусов, график мгновенной мощности почти весь ниже нуля, но активная и реактивная мощность должны быть равны, так что рабоче-крестьянский метод кажется не работает.

1. Выше нуля.
2. Не работает, так как для гармонических сигналов выполняется $S^2 = P^2 + Q^2$, а не $|S|=|P|+|Q|$

[wrest]

specialist в сообщении #1340542 писал(а):

Ладно спасибо, дальше сам разберусь, кстати про значение мгновенной мощности, при единичном синусоидальном токе и напряжении и разности фаз в 45 градусов, график мгновенной мощности почти весь ниже нуля,

Неа, вот вам $45$ градусов aka $\pi /4$:

Чтоб было ниже нуля надо чтоб разность фаз была например $90+45=135$ градусов aka $3 \pi /4$:

[EUgeneUS]

Иллюстрация к теме "реактивная мощность и блоки питания".

Пусть напряжение гармоническое, а ток - двухполярный меандр с той же частотой и без сдвига фазы.
Тогда.

1. Реактивная мощность - ноль. Как ни считай:
а) что по определению из учебников
б) что альтернативным способом, как предложил wrest. Так как мгновенная мощность никогда не меняет знак.
2. Однако, отношение кажущейся и активной мощностей (power factor) меньше единицы.
3. Факт (2) означает, что та же самая активная мощность (а только она имеет физический смысл) может быть передана при меньшем среднеквадратичном токе (который и "греет провода").
4. Отсюда следует, что для "стенда испытания БП" измерять реактивную мощность не имеет особого смысла. Её и не измеряют - если посмотреть даташиты на готовые подобные стенды, то там увидим кучу измеряемых параметров, в том числе разложение на гармоники, но не увидим реактивной мощности.

[Евгений Машеров]

Вообще-то в данном примере полная мощность равна активной.

[nickolasB]

Реактивная энергия - понятие однозначное только в синусоидальных цепях одной частоты. Физический смысл - запасенная энергия в емкостях и индуктивностях. Полная энергия - это понятие для демонстрации закона сохранения энергии. По сути - берется векторная сумма активной и реактивной энергий и... вуаля получаем константу (кто бы мог подумать ?). Полная энергия имеет физический смысл тоже только для синусоидальных цепей.
В нелинейных цепях может быть две причины для ухудшения энергетических характеристик: высокие гармоники и реактивная мощность. Суммарно это можно обозвать как неактивная мощность. По-моему этот термин хорошо отражает суть происходящего. Протекающие высокие гармоники тока действительно не переносят мощности. Они просто существуют, греют провода, но потенциальную энергию они не запасают и энергетического смысла в них нет. Кстати, высокие гармоники могут переносить энергию, если они присутствуют как в напряжении так и в токе и частоты их совпадают. Если есть какая либо гармоника только в токе, либо только в напряжении - пиши пропало - никакого смысла в ней уже нет.
Полная мощность в этом случае также не имеет никакого физического смысла. Конечно, можно перемножить "какой-то" ток на "какое-то" напряжение для оценки мощности. Так делают для оценки габаритов электрических машин например. Но, повторюсь, строгого физического смысла это не несет. Только активная мощность. Только хардкор. Всё остальное - может иметь практическую ценность но не теоретическую.
А практическая ценность в том чтобы знать сколько паразитных гармоник гуляет в системе. Реактивную мощность еще можно скомпенсировать (компенсаторами например, или синхронной машиной), а паразитные гармоники можно только фильтровать.
Резюмируя, скажу что вклад от истинно реактивной мощности и высоких гармоник схож, но физика разная. Кстати широко распространенное понятие "коэффициент мощности" раньше определяли как cos($\varphi$). С развитием импульсной техники всё чаще и чаще используют формулу $\nu$$\cdot$cos($\varphi$), где $\nu$ - коэффициент гармоник

[EUgeneUS]

Евгений Машеров в сообщении #1340697 писал(а):

Вообще-то в данном примере полная мощность равна активной.

Да, действительно.

nickolasB
Вам не кажется, что два нижеследующих утверждения противоречат друг другу?

nickolasB в сообщении #1341517 писал(а):

Реактивная энергия - понятие однозначное только в синусоидальных цепях одной частоты.

nickolasB в сообщении #1341517 писал(а):

В нелинейных цепях может быть две причины для ухудшения энергетических характеристик: высокие гармоники и реактивная мощность.

А тут ошибка:

nickolasB в сообщении #1341517 писал(а):

Кстати широко распространенное понятие "коэффициент мощности" раньше определяли как cos($\varphi$). С развитием импульсной техники всё чаще и чаще используют формулу $\nu$$\cdot$cos($\varphi$), где $\nu$ - коэффициент гармоник

При коэффициенте гармоник равном нулю и сдвиге фаз равном нулю "коэффициент мощности" (power factor) должен быть равен единице, а у Вас - ноль.
Правильная формула, в предположении, что напряжение остаётся синосоидальным:

$PF = \frac{1}{\sqrt{1+THD_i^2}}\cos \varphi_1 = \frac{I_1}{I}\cos \varphi_1$, где
$THD_i$ - коэффициент гармоник по току
$I_1$ - среднеквадратичное значение первой гармоники по току
$I$ - среднеквадратичное значение тока
$\cos \varphi_1$ - сдвиг фазы первой гармоники тока относительно фазы напряжения.

[EUgeneUS]

EUgeneUS в сообщении #1341567 писал(а):

Евгений Машеров в сообщении #1340697

писал(а):
Вообще-то в данном примере полная мощность равна активной.

Да, действительно.

Поддался авторитету...

Конечно, в том примере полная мощность неравна активной.
Если $U$ - амплитуда синусоидального напряжения, $I$ - амплитуда меандра тока, то
Полная мощность равна $S = \frac{1}{\sqrt{2}}UI$
Так как напряжение синусоидальное, то в подсчете активной мощности будет только первое слагаемое:
$P = U_1I_1$, $U_1=\frac{1}{\sqrt{2}}U$ - действующее напряжения, $I_1$ - действующее значение первой гармоники тока
Для меандра $I_1 = \frac{4}{\sqrt{2}\pi}I$
в итоге $P = \frac{2}{\pi} UI$, а $PF=\frac{S}{P} = \frac{\pi}{2\sqrt{2}}$

[Евгений Машеров]

EUgeneUS в сообщении #1341759 писал(а):

Для меандра $I_1 = \frac{4}{\sqrt{2}\pi}I$

С чего бы это?

[wrest]

EUgeneUS в сообщении #1340659 писал(а):

та же самая активная мощность (а только она имеет физический смысл) может быть передана при меньшем среднеквадратичном токе (который и "греет провода").

Это вообще всегда можно сделать просто повысив напряжение, тогда для той же мощности ток понизится. И именно это и делают в ЛЭП.