Λογαριασμός ηλεκτρική ενέργεια, που χρησιμοποιείται από οικιακή ή βιομηχανική ηλεκτρική συσκευή, συνήθως κατασκευάζεται λαμβάνοντας υπόψη τη συνολική ισχύ του ηλεκτρικού ρεύματος που διέρχεται από το ηλεκτρικό κύκλωμα που μετράται.
Σε αυτή την περίπτωση, προσδιορίζονται δύο δείκτες που αντικατοπτρίζουν το κόστος της πλήρους ισχύος κατά την εξυπηρέτηση του καταναλωτή. Αυτοί οι δείκτες ονομάζονται ενεργή και αντιδραστική ενέργεια. Η συνολική ισχύς είναι το άθροισμα αυτών των δύο δεικτών.
Πλήρης ισχύς.
Σύμφωνα με την πάγια πρακτική, οι καταναλωτές δεν πληρώνουν για την ωφέλιμη ενέργεια, η οποία χρησιμοποιείται άμεσα στο νοικοκυριό, αλλά για την πλήρη ισχύ που παρέχεται από τον προμηθευτή. Αυτοί οι δείκτες διακρίνονται από μονάδες μέτρησης - η συνολική ισχύς μετράται σε βολτ-αμπέρ (VA) και η χρήσιμη ισχύς - σε κιλοβάτ. Ο ενεργός και αντιδραστικός ηλεκτρισμός χρησιμοποιείται από όλες τις ηλεκτρικές συσκευές που τροφοδοτούνται από το δίκτυο.Ενεργός ηλεκτρισμός.
Το ενεργό συστατικό της συνολικής ισχύος εκτελεί χρήσιμο έργο και μετατρέπεται σε εκείνους τους τύπους ενέργειας που χρειάζεται ο καταναλωτής. Για ορισμένες οικιακές και βιομηχανικές ηλεκτρικές συσκευές, η ενεργή και η φαινόμενη ισχύς συμπίπτουν στους υπολογισμούς. Μεταξύ τέτοιων συσκευών είναι οι ηλεκτρικές σόμπες, οι λαμπτήρες πυρακτώσεως, οι ηλεκτρικοί φούρνοι, οι θερμάστρες, τα σίδερα και οι πρέσες σιδερώματος κ.λπ. Εάν το διαβατήριο υποδεικνύει ενεργή ισχύ 1 kW, τότε η συνολική ισχύς μιας τέτοιας συσκευής θα είναι 1 kVA.Η έννοια του άεργου ηλεκτρισμού.
Αυτός ο τύπος ηλεκτρικής ενέργειας είναι εγγενής σε κυκλώματα που περιέχουν αντιδραστικά στοιχεία. Η άεργος ηλεκτρική ενέργεια είναι το μέρος της συνολικής εισερχόμενης ισχύος που δεν δαπανάται για χρήσιμη εργασία. Στα κυκλώματα συνεχούς ρεύματος δεν υπάρχει η έννοια της άεργου ισχύος. Σε αλυσίδες ACτο αντιδραστικό στοιχείο εμφανίζεται μόνο όταν υπάρχει επαγωγικό ή χωρητικό φορτίο. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει αναντιστοιχία μεταξύ της φάσης του ρεύματος και της φάσης της τάσης. Αυτή η μετατόπιση φάσης μεταξύ τάσης και ρεύματος υποδεικνύεται με το σύμβολο «φ». Με επαγωγικό φορτίο στο κύκλωμα παρατηρείται υστέρηση φάσης και με χωρητικό φορτίο προωθείται. Επομένως, μόνο μέρος της συνολικής ισχύος φτάνει στον καταναλωτή και οι κύριες απώλειες προκύπτουν λόγω της άχρηστης θέρμανσης συσκευών και οργάνων κατά τη λειτουργία. Απώλειες ισχύος συμβαίνουν λόγω της παρουσίας ηλεκτρικές συσκευέςεπαγωγικά πηνία και πυκνωτές. Εξαιτίας αυτών, η ηλεκτρική ενέργεια συσσωρεύεται στο κύκλωμα για κάποιο χρονικό διάστημα. Μετά από αυτό, η αποθηκευμένη ενέργεια τροφοδοτείται πίσω στο κύκλωμα. Οι συσκευές των οποίων η κατανάλωση ενέργειας περιλαμβάνει ένα αντιδραστικό στοιχείο ηλεκτρικής ενέργειας περιλαμβάνουν φορητά ηλεκτρικά εργαλεία, ηλεκτρικούς κινητήρες και διάφορα οικιακές συσκευές. Αυτή η τιμή υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψη έναν ειδικό συντελεστή ισχύος, ο οποίος ορίζεται ως cos φ.Υπολογισμός άεργου ηλεκτρισμού.
Ο συντελεστής ισχύος κυμαίνεται από 0,5 έως 0,9. Η ακριβής τιμή αυτής της παραμέτρου μπορεί να βρεθεί στο φύλλο δεδομένων ηλεκτρικής συσκευής. Η φαινόμενη ισχύς πρέπει να προσδιορίζεται ως η ενεργός ισχύς διαιρούμενη με τον συντελεστή. Για παράδειγμα, εάν το διαβατήριο ενός ηλεκτρικού τρυπανιού υποδεικνύει ισχύ 600 W και τιμή 0,6, τότε η συνολική ισχύς που καταναλώνεται από τη συσκευή θα είναι ίση με 600/06, δηλαδή 1000 VA. Ελλείψει διαβατηρίων για τον υπολογισμό της συνολικής ισχύος της συσκευής, ο συντελεστής μπορεί να ληφθεί ίσος με 0,7. Δεδομένου ότι ένα από τα κύρια καθήκοντα των υπαρχόντων συστημάτων τροφοδοσίας είναι η παράδοση χρήσιμη δύναμηγια τον τελικό καταναλωτή, οι απώλειες αέργου ισχύος θεωρούνται αρνητικός παράγοντας και η αύξηση αυτού του δείκτη θέτει υπό αμφισβήτηση την απόδοση του ηλεκτρικού κυκλώματος στο σύνολό του.Η τιμή του συντελεστή όταν λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες.
Όσο υψηλότερη είναι η τιμή του συντελεστή ισχύος, τόσο μικρότερες θα είναι οι απώλειες ενεργό ηλεκτρισμό– που σημαίνει ότι η καταναλωμένη ηλεκτρική ενέργεια θα κοστίσει λίγο λιγότερο στον τελικό καταναλωτή. Προκειμένου να αυξηθεί η τιμή αυτού του συντελεστή, χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές στην ηλεκτρική μηχανική για την αντιστάθμιση των μη στοχευόμενων απωλειών ηλεκτρικής ενέργειας. Οι συσκευές αντιστάθμισης είναι κορυφαίες γεννήτριες ρεύματος που εξομαλύνουν τη γωνία φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης. Μερικές φορές χρησιμοποιούνται τράπεζες πυκνωτών για τον ίδιο σκοπό. Συνδέονται παράλληλα με το κύκλωμα λειτουργίας και χρησιμοποιούνται ως σύγχρονοι αντισταθμιστές.Υπολογισμός του κόστους ηλεκτρικής ενέργειας για ιδιώτες πελάτες.
Για ατομική χρήση, η ενεργή και η άεργη ηλεκτρική ενέργεια δεν διαχωρίζονται στους λογαριασμούς - στην κλίμακα κατανάλωσης, το μερίδιο της άεργης ενέργειας είναι μικρό. Επομένως, οι ιδιώτες πελάτες με κατανάλωση ρεύματος έως 63 A πληρώνουν έναν λογαριασμό, στον οποίο θεωρείται ενεργό όλη η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται. Οι πρόσθετες απώλειες στο κύκλωμα για άεργο ηλεκτρισμό δεν κατανέμονται χωριστά και δεν πληρώνονται. Λογιστική για την αέριο ηλεκτρική ενέργεια για επιχειρήσεις Ένα άλλο πράγμα είναι οι επιχειρήσεις και οι οργανισμοί. ΣΕ εγκαταστάσεις παραγωγήςκαι βιομηχανικά συνεργεία, εγκαθίσταται τεράστιος αριθμός ηλεκτρολογικού εξοπλισμού και στο σύνολο της παρεχόμενης ηλεκτρικής ενέργειας υπάρχει σημαντικό μέρος της άεργης ενέργειας, η οποία είναι απαραίτητη για τη λειτουργία τροφοδοτικών και ηλεκτροκινητήρων. Η ενεργή και αέρια ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται σε επιχειρήσεις και οργανισμούς απαιτεί σαφή διαχωρισμό και διαφορετικό τρόπο πληρωμής για αυτήν. Στην περίπτωση αυτή, η βάση για τη ρύθμιση των σχέσεων μεταξύ της εταιρείας παροχής ηλεκτρικής ενέργειας και των τελικών καταναλωτών είναι μια τυπική σύμβαση. Σύμφωνα με τους κανόνες που καθορίζονται σε αυτό το έγγραφο, οι οργανισμοί που καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια άνω των 63 A χρειάζονται μια ειδική συσκευή που παρέχει μετρήσεις άεργης ενέργειας για λογιστική και πληρωμή. Η εταιρεία δικτύου εγκαθιστά μετρητή άεργου ηλεκτρισμού και χρεώνει σύμφωνα με τις ενδείξεις του.Συντελεστής αντιδραστικής ενέργειας.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ενεργή και η αντιδραστική ηλεκτρική ενέργεια επισημαίνονται σε ξεχωριστές γραμμές στα τιμολόγια πληρωμής. Εάν η αναλογία των όγκων άεργου και καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ενέργειας δεν υπερβαίνει τον καθορισμένο κανόνα, τότε δεν χρεώνεται καμία χρέωση για την άεργη ενέργεια. Ο συντελεστής αναλογίας μπορεί να γραφτεί με διαφορετικούς τρόπους, η μέση τιμή του είναι 0,15. Εάν ξεπεραστεί αυτή η τιμή κατωφλίου, συνιστάται στην καταναλωτική επιχείρηση να εγκαταστήσει συσκευές αντιστάθμισης.Αδραστική ενέργεια σε πολυκατοικίες.
Ένας τυπικός καταναλωτής ηλεκτρικής ενέργειας είναι μια πολυκατοικία με κύρια ασφάλεια, που καταναλώνει ηλεκτρική ενέργεια άνω των 63 A. Εάν ένα τέτοιο κτίριο περιέχει αποκλειστικά οικιστικούς χώρους, δεν υπάρχει χρέωση για την άεργη ηλεκτρική ενέργεια. Έτσι οι κάτοικοι πολυκατοικίαΒλέπουν τις χρεώσεις ως πληρωμή μόνο για τη συνολική ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται στο σπίτι από τον προμηθευτή. Ο ίδιος κανόνας ισχύει και για τους οικιστικούς συνεταιρισμούς.Ειδικές περιπτώσεις μέτρησης άεργου ισχύος.
Υπάρχουν περιπτώσεις που ένα πολυώροφο κτίριο περιέχει τόσο εμπορικούς οργανισμούς όσο και διαμερίσματα. Η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας σε τέτοιες κατοικίες ρυθμίζεται από χωριστούς νόμους. Για παράδειγμα, η διαίρεση μπορεί να είναι το μέγεθος της χρησιμοποιήσιμης περιοχής. Αν μέσα πολυκατοικίαΟι εμπορικοί οργανισμοί καταλαμβάνουν λιγότερο από το ήμισυ της ωφέλιμης επιφάνειας, τότε η πληρωμή για την άεργη ενέργεια δεν χρεώνεται. Εάν το ποσοστό κατωφλίου έχει ξεπεραστεί, τότε προκύπτουν υποχρεώσεις πληρωμής για άεργο ηλεκτρισμό. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα κτίρια κατοικιών δεν εξαιρούνται από την πληρωμή για την άεργη ενέργεια. Για παράδειγμα, εάν ένα κτίριο διαθέτει σημεία σύνδεσης με ανελκυστήρα για διαμερίσματα, οι χρεώσεις για τη χρήση άεργου ηλεκτρισμού επιβάλλονται χωριστά, μόνο για αυτόν τον εξοπλισμό. Οι ιδιοκτήτες διαμερισμάτων εξακολουθούν να πληρώνουν μόνο για ενεργό ρεύμα.ΤΙ ΕΙΝΑΙ Η ΟΛΙΚΗ, ΕΝΕΡΓΗ ΚΑΙ ΑΝΤΙΔΡΟΥΣΑ ΙΣΧΥΣ; ΑΠΟ ΣΥΝΘΕΤΟ ΕΩΣ ΑΠΛΟ.
ΣΕ καθημερινή ζωήΣχεδόν όλοι έρχονται αντιμέτωποι με την έννοια της «ηλεκτρικής ενέργειας», της «κατανάλωσης ενέργειας» ή «πόση ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνει αυτό το πράγμα». Σε αυτή τη συλλογή θα εξερευνήσουμε την έννοια ηλεκτρική ενέργεια AC για τεχνικά έμπειρους ειδικούς και θα δείξουμε στην εικόνα την ηλεκτρική ενέργεια με τη μορφή «πόσο ηλεκτρισμό τρώει αυτό το πράγμα» για άτομα με ανθρωπιστική νοοτροπία :-). Αποκαλύπτουμε την πιο πρακτική και εφαρμόσιμη έννοια της ηλεκτρικής ενέργειας και αποφεύγουμε σκόπιμα να περιγράψουμε διαφορικές εκφράσεις ηλεκτρικής ισχύος.
ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΙΣΧΥΣ;
Στα κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος, ο τύπος για την ισχύ συνεχούς ρεύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο για τον υπολογισμό της στιγμιαίας ισχύος, η οποία ποικίλλει πολύ με την πάροδο του χρόνου και είναι άχρηστη για πρακτικούς υπολογισμούς. Ο άμεσος υπολογισμός της μέσης ισχύος απαιτεί ολοκλήρωση με την πάροδο του χρόνου. Για τον υπολογισμό της ισχύος σε κυκλώματα όπου η τάση και το ρεύμα ποικίλλουν περιοδικά, η μέση ισχύς μπορεί να υπολογιστεί ενσωματώνοντας τη στιγμιαία ισχύ κατά τη διάρκεια της περιόδου. Στην πράξη, η μεγαλύτερη σημασία έχει ο υπολογισμός της ισχύος σε κυκλώματα εναλλασσόμενης ημιτονοειδούς τάσης και ρεύματος.
Για να συνδέσουμε τις έννοιες της ολικής, της ενεργού, της άεργου ισχύος και του συντελεστή ισχύος, είναι βολικό να στραφούμε στη θεωρία των μιγαδικών αριθμών. Μπορούμε να υποθέσουμε ότι η ισχύς σε ένα κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος εκφράζεται μιγαδικός αριθμόςέτσι ώστε η ενεργός ισχύς να είναι το πραγματικό του μέρος, η άεργος ισχύς το φανταστικό μέρος, η φαινόμενη ισχύς το δομοστοιχείο και η γωνία φ (μετατόπιση φάσης) είναι το όρισμα. Για ένα τέτοιο μοντέλο, όλες οι σχέσεις που γράφονται παρακάτω αποδεικνύονται έγκυρες.
Ενεργή ισχύς (πραγματική ισχύς)
Η μονάδα μέτρησης είναι τα watt (ρωσική ονομασία: W, kilowatt - kW, διεθνής: watt -W, kilowatt - kW).
Η μέση τιμή της στιγμιαίας ισχύος σε μια περίοδο T ονομάζεται ενεργή ισχύς και
εκφράζεται με τον τύπο:
Σε μονοφασικά κυκλώματα ημιτονοειδούς ρεύματος, όπου υ και Ι είναι οι τιμές rms της τάσης και του ρεύματος και φ είναι η γωνία μετατόπισης φάσης μεταξύ τους.
Για μη ημιτονοειδή κυκλώματα ρεύματος, η ηλεκτρική ισχύς είναι ίση με το άθροισμα των αντίστοιχων μέσων δυνάμεων των επιμέρους αρμονικών. Η ενεργός ισχύς χαρακτηρίζει το ρυθμό μη αναστρέψιμης μετατροπής της ηλεκτρικής ενέργειας σε άλλους τύπους ενέργειας (θερμική και ηλεκτρομαγνητική). Η ενεργός ισχύς μπορεί επίσης να εκφραστεί σε όρους ρεύματος, τάσης και της ενεργού συνιστώσας της αντίστασης του κυκλώματος r ή της αγωγιμότητάς του g σύμφωνα με τον τύπο. Σε οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα τόσο ημιτονοειδούς όσο και μη ημιτονικού ρεύματος, η ενεργή ισχύς ολόκληρου του κυκλώματος είναι ίση με το άθροισμα των ενεργών δυνάμεων των επιμέρους τμημάτων του κυκλώματος, η ηλεκτρική ισχύς ορίζεται ως η άθροισμα των δυνάμεων των επιμέρους φάσεων. Με τη συνολική ισχύ S, η ενεργή σχετίζεται με τη σχέση.
Στη θεωρία των μεγάλων γραμμών (ανάλυση ηλεκτρομαγνητικών διεργασιών σε μια γραμμή μεταφοράς, το μήκος της οποίας είναι συγκρίσιμο με το μήκος ηλεκτρομαγνητικό κύμα) ένα πλήρες ανάλογο ενεργού ισχύος είναι η μεταδιδόμενη ισχύς, η οποία ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ προσπίπτουσας ισχύος και ανακλώμενης ισχύος.
Αδραστική Ισχύς
Η μονάδα μέτρησης είναι το αντιδραστικό βολτ-αμπέρ (ρωσική ονομασία: var, kVAR, διεθνής: var).
Η άεργος ισχύς είναι μια ποσότητα που χαρακτηρίζει τα φορτία που δημιουργούνται σε ηλεκτρικές συσκευές από διακυμάνσεις της ενέργειας του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε ένα ημιτονοειδές κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος, ίσο με το γινόμενο των ριζικών μέσων τετραγωνικών τιμών της τάσης U και του ρεύματος I, πολλαπλασιαζόμενο επί το ημίτονο της γωνίας φάσης φ μεταξύ τους:
(αν το ρεύμα υστερεί σε σχέση με την τάση, η μετατόπιση φάσης θεωρείται θετική, εάν οδηγεί θεωρείται αρνητική). Η άεργος ισχύς σχετίζεται με τη συνολική ισχύ S και την ενεργό ισχύ P με την αναλογία: 
.
Η φυσική έννοια της άεργου ισχύος είναι η ενέργεια που αντλείται από την πηγή στα ενεργά στοιχεία του δέκτη (επαγωγείς, πυκνωτές, περιελίξεις κινητήρα) και στη συνέχεια επιστρέφεται από αυτά τα στοιχεία πίσω στην πηγή κατά τη διάρκεια μιας περιόδου ταλάντωσης, που αναφέρεται σε αυτήν την περίοδο.
Πρέπει να σημειωθεί ότι η τιμή του sin φ για τιμές φ από 0 έως συν 90° είναι θετική τιμή. Η τιμή του sin φ για τιμές φ από 0 έως μείον 90° είναι αρνητική τιμή. Σύμφωνα με τον τύπο
Η άεργος ισχύς μπορεί να είναι είτε θετική (εάν το φορτίο είναι ενεργό-επαγωγικής φύσης) είτε αρνητική (εάν το φορτίο είναι ενεργού-χωρητικής φύσης). Αυτή η περίσταση τονίζει το γεγονός ότι η άεργος ισχύς δεν συμμετέχει στη λειτουργία του ηλεκτρικού ρεύματος. Όταν μια συσκευή έχει θετική άεργο ισχύ, συνηθίζεται να λέμε ότι την καταναλώνει, και όταν παράγει αρνητική ισχύ, παράγει, αλλά αυτό είναι καθαρά συμβατικό λόγω του γεγονότος ότι οι περισσότερες συσκευές που καταναλώνουν ενέργεια (για παράδειγμα, ασύγχρονοι κινητήρες ), καθώς και τα αμιγώς ενεργά φορτία, συνδέονται μέσω μετασχηματιστή, είναι ενεργά-επαγωγικά.
Η χρήση σύγχρονων ηλεκτρικών μορφοτροπέων μέτρησης σε τεχνολογία μικροεπεξεργαστή επιτρέπει την ακριβέστερη εκτίμηση της ποσότητας ενέργειας που επιστρέφεται από ένα επαγωγικό και χωρητικό φορτίο σε μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης.
Η ισχύς μπορεί να είναι είτε θετική (εάν το φορτίο είναι ενεργό-επαγωγικής φύσης) είτε αρνητική (εάν το φορτίο είναι ενεργού-χωρητικής φύσης). Αυτή η περίσταση τονίζει το γεγονός ότι η άεργος ισχύς δεν συμμετέχει στη λειτουργία του ηλεκτρικού ρεύματος. Όταν μια συσκευή έχει θετική άεργο ισχύ, συνηθίζεται να λέμε ότι την καταναλώνει, και όταν παράγει αρνητική ισχύ, παράγει, αλλά αυτό είναι καθαρά συμβατικό λόγω του γεγονότος ότι οι περισσότερες συσκευές που καταναλώνουν ενέργεια (για παράδειγμα, ασύγχρονοι κινητήρες ), καθώς και τα αμιγώς ενεργά φορτία, συνδέονται μέσω μετασχηματιστή, είναι ενεργά-επαγωγικά.
Εγκατεστημένες σύγχρονες γεννήτριες σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, μπορεί να παράγει και να καταναλώνει άεργο ισχύ ανάλογα με το μέγεθος του ρεύματος διέγερσης που ρέει στην περιέλιξη του ρότορα της γεννήτριας. Λόγω αυτής της δυνατότητας της σύγχρονης ηλεκτρικές μηχανέςτο καθορισμένο επίπεδο τάσης δικτύου ρυθμίζεται. Για την εξάλειψη των υπερφορτώσεων και τη βελτίωση του συντελεστή ισχύος ηλεκτρικές εγκαταστάσειςπραγματοποιείται αντιστάθμιση άεργου ισχύος.
Η χρήση σύγχρονων ηλεκτρικών μορφοτροπέων μέτρησης που βασίζονται στην τεχνολογία μικροεπεξεργαστή επιτρέπει την ακριβέστερη εκτίμηση της ποσότητας ενέργειας που επιστρέφεται από ένα επαγωγικό και χωρητικό φορτίο σε μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης
Φαινόμενη δύναμη
Η μονάδα συνολικής ηλεκτρικής ισχύος είναι volt-ampere (ρωσική ονομασία: VA, VA, kVA-kilo-volt-ampere· διεθνής: V A, kVA).
Η συνολική ισχύς είναι μια τιμή ίση με το γινόμενο των ενεργών τιμών του περιοδικού ηλεκτρικού ρεύματος I στο κύκλωμα και της τάσης U στους ακροδέκτες του: ; Ο λόγος της συνολικής ισχύος με την ενεργό και την άεργο ισχύ εκφράζεται ως εξής: 
όπου P είναι ενεργή ισχύς, Q είναι άεργος ισχύς (με επαγωγικό φορτίο Q›0 και με χωρητικό φορτίο Q‹0).
Η διανυσματική σχέση μεταξύ ολικής, ενεργού και άεργου ισχύος εκφράζεται με τον τύπο: 
Η συνολική ισχύς έχει πρακτική σημασία, ως ποσότητα που περιγράφει τα πραγματικά φορτία που επιβάλλονται από τον καταναλωτή στα στοιχεία του δικτύου τροφοδοσίας (καλώδια, καλώδια, πίνακες διανομής, μετασχηματιστές, γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας), καθώς τα φορτία αυτά εξαρτώνται από το ρεύμα που καταναλώνεται και όχι από την ενέργεια που πραγματικά χρησιμοποιείται από τον καταναλωτή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η συνολική ισχύς των μετασχηματιστών και των πινάκων διανομής μετράται σε βολτ-αμπέρ και όχι σε Watt.
Όλες οι παραπάνω περιγραφές τύπου και κειμένου των συνολικών, αντιδραστικών και ενεργών δυνάμεων είναι οπτικά και διαισθητικά σαφείς στο παρακάτω σχήμα:-)
Οι ειδικοί της εταιρείας του ομίλου NTS (TM Elektrokaprizam-NET) έχουν μεγάλη εμπειρία στην επιλογή εξειδικευμένου εξοπλισμού για κτιριακά συστήματα για την παροχή ζωτικών εγκαταστάσεων με αδιάλειπτη παροχή ρεύματος. Μπορούμε να λάβουμε υπόψη όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά μια ποικιλία ηλεκτρικών και λειτουργικών παραμέτρων, που μας επιτρέπουν να επιλέξουμε μια οικονομικά εφικτή επιλογή για την κατασκευή ενός συστήματος αδιάλειπτης τροφοδοσίας με χρήση σταθμών ηλεκτροπαραγωγής καυσίμων και άλλο σχετικό εξοπλισμό.
© Το υλικό προετοιμάστηκε από ειδικούς της εταιρείας του ομίλου NTS (TM Electrokaprizam-NET) χρησιμοποιώντας πληροφορίες από ανοιχτές πηγές, συμπεριλαμβανομένου από την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια Wikipedia https://ru.wikipedia.org
Κατά τον υπολογισμό της ηλεκτρικής ισχύος που καταναλώνεται από οποιαδήποτε ηλεκτρική ή οικιακή συσκευή, συνήθως λαμβάνεται υπόψη η λεγόμενη συνολική ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος που εκτελεί μια συγκεκριμένη εργασία στο κύκλωμα ενός δεδομένου φορτίου. Ο όρος «φαινομενική ισχύς» σημαίνει όλη την ισχύ που καταναλώνεται από μια ηλεκτρική συσκευή και περιλαμβάνει τόσο ένα ενεργό εξάρτημα όσο και ένα ενεργό εξάρτημα, το οποίο με τη σειρά του καθορίζεται από τον τύπο του φορτίου που χρησιμοποιείται στο κύκλωμα. Η ενεργός ισχύς μετριέται πάντα και αναφέρεται σε watt (W), ενώ η φαινόμενη ισχύς αναφέρεται συνήθως σε βολτ-αμπέρ (VA). Διάφορες συσκευές που καταναλώνουν ηλεκτρική ενέργεια μπορούν να λειτουργήσουν σε κυκλώματα που έχουν ενεργά και αντιδραστικά συστατικά ηλεκτρικού ρεύματος.
Ενεργό συστατικόΗ ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος που καταναλώνεται από οποιοδήποτε φορτίο κάνει χρήσιμη εργασία και μετατρέπεται στους τύπους ενέργειας που χρειαζόμαστε (θερμική, φωτεινή, ηχητική κ.λπ.). Ορισμένες ηλεκτρικές συσκευές λειτουργούν κυρίως με αυτό το στοιχείο της ισχύος. Πρόκειται για λαμπτήρες πυρακτώσεως, ηλεκτρικές εστίες, θερμάστρες, ηλεκτρικούς φούρνους, σίδερα κ.λπ.
Με την τιμή ενεργού κατανάλωσης ισχύος 1 kW που αναγράφεται στο διαβατήριο της συσκευής, θα καταναλώνει συνολική ισχύ 1 kVA από το δίκτυο.
Αντιδραστικό συστατικόΤο ηλεκτρικό ρεύμα εμφανίζεται μόνο σε κυκλώματα που περιέχουν αντιδραστικά στοιχεία (επαγωγή και χωρητικότητα) και συνήθως δαπανάται για άχρηστη θέρμανση των αγωγών από τους οποίους αποτελείται αυτό το κύκλωμα. Ένα παράδειγμα τέτοιων αντιδραστικών φορτίων είναι οι ηλεκτροκινητήρες διάφορα είδη, φορητά ηλεκτρικά εργαλεία (ηλεκτρικά τρυπάνια, μύλοι, κυνηγοί τοίχου κ.λπ.), καθώς και διάφορες οικιακές ηλεκτρονικές συσκευές. 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 cosφ.
Παράδειγμα: εάν ένα ηλεκτρικό τρυπάνι υποδεικνύει τιμή ισχύος 600 W και cosφ = 0,6, τότε η συνολική ισχύς που καταναλώνει το εργαλείο είναι 600/0,6 = 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.
Όταν εξετάζουμε το ζήτημα των ενεργών και ενεργών συστατικών του ηλεκτρισμού (ακριβέστερα, της ισχύος του), εννοούμε συνήθως εκείνα τα φαινόμενα που συμβαίνουν σε κυκλώματα εναλλασσόμενου ρεύματος. Αποδείχθηκε ότι διαφορετικά φορτία σε κυκλώματα AC συμπεριφέρονται εντελώς διαφορετικά. Ορισμένα φορτία χρησιμοποιούν την ενέργεια που μεταφέρεται σε αυτά για τον προορισμό τους (δηλαδή για να εκτελέσουν χρήσιμη εργασία), ενώ ένας άλλος τύπος φορτίου αποθηκεύει πρώτα αυτήν την ενέργεια και στη συνέχεια την επιστρέφει στην πηγή ενέργειας.
Με βάση τη συμπεριφορά τους στα κυκλώματα AC, τα διάφορα φορτία καταναλωτή χωρίζονται στους ακόλουθους δύο τύπους:
1. Τύπος ενεργού φορτίουαπορροφά όλη την ενέργεια που λαμβάνεται από την πηγή και τη μετατρέπει σε χρήσιμη εργασία (φως από έναν λαμπτήρα, για παράδειγμα), και το σχήμα του ρεύματος στο φορτίο επαναλαμβάνει ακριβώς το σχήμα της τάσης σε αυτό (δεν υπάρχει μετατόπιση φάσης).
2. Τύπος αντιδραστικού φορτίουχαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι πρώτα (σε μια ορισμένη χρονική περίοδο), η συσσώρευση ενέργειας που παρέχεται από την πηγή ενέργειας συμβαίνει σε αυτό. Στη συνέχεια, η αποθηκευμένη ενέργεια (σε μια ορισμένη χρονική περίοδο) επιστρέφεται σε αυτήν την πηγή. Παρόμοια φορτία περιλαμβάνουν τα ακόλουθα στοιχεία ηλεκτρικά κυκλώματα, όπως πυκνωτές και επαγωγείς, καθώς και συσκευές που τους 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 ωφέλιμη παράδοση ηλεκτρικής ενέργειας από τον παραγωγό απευθείας στον καταναλωτή (αντί να την αντλεί εμπρός και πίσω) - η άεργη συνιστώσα της ισχύος θεωρείται συνήθως επιβλαβές χαρακτηριστικό του κυκλώματος.
Οι απώλειες λόγω του αντιδραστικού στοιχείου στο δίκτυο σχετίζονται άμεσα με την τιμή του συντελεστή ισχύος που συζητήθηκε παραπάνω, δηλ. Όσο υψηλότερο είναι το cosφ του καταναλωτή, τόσο μικρότερες θα είναι οι απώλειες ισχύος στη γραμμή και τόσο φθηνότερη θα είναι η μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας στον καταναλωτή.
Έτσι, είναι ο συντελεστής ισχύος που μας λέει πόσο αποτελεσματικά χρησιμοποιείται η ισχύς λειτουργίας της πηγής ηλεκτρικής ενέργειας. Για την αύξηση του συντελεστή ισχύος (cosφ), χρησιμοποιούνται ειδικές μέθοδοι αντιστάθμισης άεργου ισχύος σε όλους τους τύπους ηλεκτρικών εγκαταστάσεων.
Συνήθως, για την αύξηση του συντελεστή ισχύος (με τη μείωση της μετατόπισης φάσης μεταξύ ρεύματος και τάσης - γωνία φ), στο υπάρχον δίκτυο περιλαμβάνονται ειδικές αντισταθμιστικές συσκευές, οι οποίες είναι βοηθητικές γεννήτριες ρεύματος οδηγού (χωρητικού).
Επιπλέον, πολύ συχνά, για να αντισταθμίσει τις απώλειες που προκύπτουν από το επαγωγικό στοιχείο του κυκλώματος, χρησιμοποιεί συστοιχίες πυκνωτών που συνδέονται παράλληλα με το φορτίο εργασίας και χρησιμοποιούνται ως σύγχρονοι αντισταθμιστές.
Μέσω πολλών μετασχηματιστών υποβάθμισης, παρέχεται εναλλασσόμενο ρεύμα στον καταναλωτή, ο σχεδιασμός του οποίου διαχωρίζει τις περιελίξεις του χαμηλού και υψηλή τάση. 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 cosφ.
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 της ισχύος θεωρείται γενικά επιβλαβές χαρακτηριστικό του κυκλώματος.
Προκειμένου να αντισταθμιστεί η αντίδραση της άεργης ενέργειας, χρησιμοποιούνται ειδικοί εγκατεστημένοι πυκνωτές. Αυτό καθιστά δυνατή την ελαχιστοποίηση των αναδυόμενων αρνητικών επιπτώσεων 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) αρκετά συχνά τίθενται ξεχωριστά ειδικές συσκευές, τα οποία παρακολουθούν όχι μόνο την ίδια την αντιδραστική 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 μια πλαστική θήκη, όπου είναι εγκατεστημένοι 3 μετασχηματιστές και μια μονάδα μέτρησης 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.
Οι μονάδες μέτρησης της ηλεκτρικής ενέργειας ορίζονται και καθορίζονται στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων.
Η χρήση οικιακών ηλεκτρικών συσκευών στο σπίτι αναγκάζει τους χρήστες να μετρούν την ηλεκτρική ενέργεια και να γνωρίζουν τις μονάδες στις οποίες μετράται.
Μονάδα μέτρησης ηλεκτρικής ενέργειας
Δυναμικό
Η τάση (U) στο δίκτυο μετράται σε βολτ (V).
ΣΕ μονοφασικό δίκτυο, που χρησιμοποιείται συνήθως για την παροχή ρεύματος σε ιδιώτες καταναλωτές με τάση 220V.
Σε τριφασικό δίκτυο - τάση - 380V. 1 kilovolt (kV) ισούται με 1000V.
Η τάση 220 και 380 V είναι ισοδύναμη με την ονομασία τάσης ως 0,22 και 0,4 kV.
Τρέχουσα δύναμη
Το καταναλωθέν φορτίο που παράγεται από οικιακές συσκευές, εξοπλισμό και άλλους καταναλωτές ονομάζεται ένταση ρεύματος (I) και μετράται σε αμπέρ (Α).
Αντίσταση
Η αντίσταση (R) είναι ένας εξίσου σημαντικός δείκτης και δείχνει την ποσότητα αντίστασης των υλικών στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Στην καθημερινή ζωή, η μέτρηση της αντίστασης υποδηλώνει ακεραιότητα ηλεκτρικές συσκευές, μετρημένο σε (Ωμ). Για να μετρήσετε μια μεγάλη τιμή αντίστασης, για παράδειγμα, όταν μετράτε την ακεραιότητα ενός ηλεκτρικού κινητήρα, χρησιμοποιήστε ένα megger 1 ohm ισούται με 0,000001 megaohm (mOhm).
1 κιλό (kOhm) ισούται με 1000 Ohm.
Η αντίσταση του ανθρώπινου σώματος κυμαίνεται από 2 έως 10 kOhm.
Η ειδική αντίσταση του αγωγού χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της αντίστασης των υλικών για τη μετέπειτα χρήση τους στην κατασκευή ηλεκτρικών προϊόντων, εξαρτάται από την περιοχή της διατομής και το μήκος του αγωγού.
Εξουσία
Ισχύς είναι η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται από μια συγκεκριμένη οικιακή συσκευή για μια ορισμένη μονάδα χρόνου, μετρημένη σε watt (W) και kiloW (kW) - 1000 W σε βιομηχανική κλίμακα, τέτοιες μονάδες μέτρησης όπως megawatt - 1 εκατομμύριο W και gigawatt (gW) – 1 δισεκατομμύριο watt.
Πώς μετριέται η ηλεκτρική ενέργεια στο μετρητή;
Για τον προσδιορισμό της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται , χρησιμοποιούνται ηλεκτρικοί μετρητέςενεργή ενέργεια, χρησιμεύουν για να την λογοδοτήσουν. Στη βιομηχανία υπάρχουν επίσης μετρητές άεργης ενέργειας.
Για να προσδιορίσετε πώς μετράται η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα διαμέρισμα, χρησιμοποιείται 1 kW*h. Για μετρητές άεργου ενέργειας, η ενσωματωμένη άεργος ισχύς μετράται ως 1 kVar*h. Πρέπει να σημειωθεί ότι κατά την καταγραφή της ενέργειας που καταναλώνεται, ο μετρητής πρέπει να είναι σωστά γραμμένος, η ισχύς πολλαπλασιαζόμενη επί το χρόνο.