Как рассчитать мощность трехфазного тока

Мощность постоянного тока в электрической цепи определяется простым способом, путем умножения силы тока и напряжения. Эти величины являются постоянными и не подвержены изменениям во времени, поэтому и значение мощности будет постоянным, поскольку вся система находится в уравновешенном состоянии.

Переменный ток по всем параметрам отличается от постоянного, особенно наличием количества фаз. Очень часто возникают ситуации, когда нужно выполнить расчет мощности трехфазного тока, для того чтобы правильно определить характеристики подключаемой нагрузки. Проведение таких расчетов требует специальных знаний о работе трехфазной системы питания. Трехфазные сети, наряду с однофазными, получили широкое распространение в связи с низкими материальными затратами и удобством эксплуатации.

Характеристики трехфазной системы

Трехфазные цепи как правило соединяются двумя основными способами – звездой (рис. 1) и треугольником, который будет рассмотрен ниже. На всех схемах для более удобного пользования фазы обозначаются символами А, В, С или U, V, W.

При использовании схемы «звезда» (рис. 1), значение суммарного напряжения в точке пересечения фаз N является равным нулю. В этом случае трехфазный ток, по сравнению с однофазным, будет обладать постоянной мощностью. Данное положение указывает на уравновешенность трехфазной системы, а мгновенная полная мощность будет выражена в виде формулы:

Соединение звездой характеризуется двумя видами напряжения – фазным (рис. 2) и линейным (рис. 3). В первом случае напряжение определяется между одной из фаз и нулевой точной пересечения N. Линейное напряжение соответствует напряжению, существующему между самими фазами.

Таким образом, значение полной мощности для соединения звездой отображается следующей формулой:

Однако следует учитывать разницу между линейным и фазным напряжением, составляющую √3. Поэтому считать необходимо сумму мощностей всех фаз. Для расчетов активной мощности применяется формула Р = 3 х U_ф х I_ф х cosφ, а для реактивной – Р = √3 х U_л х I_ф х cosφ.

Другим распространенным способом фазного соединения считается «треугольник».

Данный вид соединения предполагает одинаковое значение фазного (U_ф) и линейного (U_л) напряжения. Соотношение между фазными и линейными токами определяется в виде формулы I = √3 х I_ф, в соответствии с которой значение фазного тока составит I_ф = I х √3.

Таким образом, мощности линейных величин при данном способе соединения будут выражаться с помощью следующих формул:

• Полная мощность: S = 3 х S_ф = √3 х U х I;
• Активная мощность: Р = √3 х U х I х cosφ;
• Реактивная мощность: Q = √3 х U х I х sinφ.

На первый взгляд формулы мощности для каждого вида соединений кажутся одинаковыми. При отсутствии достаточных знаний и опыта, это может привести к неправильным выводам. Чтобы избежать подобных ошибок, следует рассмотреть пример типового расчета.

• Соединение электродвигателя выполнено в виде треугольника, напряжение в сети составляет 380 В, сила тока – 10 А. Поэтому значение полной мощности будет следующим: S = 1,73 х 380 х 10= 6574 В х А.
• Далее этот же электродвигатель был соединен звездой. В этом случае на каждую обмотку фазы стало поступать напряжение в 1,73 раза ниже, чем при подключении треугольником, хотя сетевое напряжение осталось прежним. Соответственно сила тока в обмотках также уменьшилась в 1,73 раза. Существует еще один важный момент: если при соединении треугольником линейный ток в 1,73 раза превышал фазный, то в дальнейшем, когда схема изменилась на звезду, их значение стало равным. В результате, уменьшение линейного тока составило: 1,73 х 1,73 = 3 раза.
• Таким образом, в одной и той же формуле используются разные значения: S = 1,73 х 380 х 10/3= 2191 В х А, следовательно при переподключении электродвигателя со схемы треугольника на звезду, происходит снижение мощности в 3 раза.

Измерение мощности ваттметром

В электрических сетях измерение мощности осуществляется специальным прибором – ваттметром. Схемы подключения могут быть разными, в зависимости от подключения нагрузки и ее характеристик. В случае симметричной нагрузки (рис. 1), для проведения измерений используется только одна фаза, а полученные результаты, затем, умножаются на три. Данный способ является наиболее экономичным, позволяя существенно снизить размеры измерительного прибора. Он используется в тех случаях, когда нет необходимости в получении точных данный по каждой фазе.

В случае несимметричной нагрузки (рис. 2) измерения будут более точными. Однако для замеров мощности каждой фазы потребуется три прибора с большими габаритными размерами. Обрабатывать показания также придется со всех трех приборов.

ТОЭ Лекции- №40 Мощность трехфазной цепи и способы ее измерения

Активная и реактивная мощности трехфазной цепи, как для любой сложной цепи, равны суммам соответствующих мощностей отдельных фаз:

где IA, UA, IB, UB, IC, UC – фазные значения токов и напряжений.

В симметричном режиме мощности отдельных фаз равны, а мощность всей цепи может быть получена путем умножения фазных мощностей на число фаз:

В полученных выражениях заменим фазные величины на линейные. Для схемы звезды верны соотношения Uф/Uл/√3, Iф=Iл, тогда получим:

Для схемы треугольника верны соотношения: Uф=Uл ; Iф=Iл / √3 , тогда получим:

Следовательно, независимо от схемы соединения (звезда или треугольник) для симметричной трехфазной цепи формулы для мощностей имеют одинаковый вид:

В приведенных формулах для мощностей трехфазной цепи подразумеваются линейные значения величин U и I, но индексы при их обозначениях не ставятся.

Активная мощность в электрической цепи измеряется прибором, называемым ваттметром, показания которого определяется по формуле:

где Uw, Iw — векторы напряжения и тока, подведенные к обмоткам прибора.

Для измерения активной мощности всей трехфазной цепи в зависимости от схемы соединения фаз нагрузки и ее характера применяются различные схемы включения измерительных приборов.

Для измерения активной мощности симметричной трехфазной цепи при-меняется схема с одним ваттметром, который включается в одну из фаз и измеряет активную мощность только этой фазы (рис. 40.1). Активная мощность всей цепи получается путем умножения показания ваттметра на число фаз: P=3W=3UфIфcos(φ). Схема с одним ваттметром может быть использована только для ориентированной оценки мощности и неприменима для точных и коммерческих измерений.

Для измерения активной мощности в четырехпроводных трехфазных цепях (при на¬личии нулевого провода) применяется схема с тремя приборами (рис. 40.2), в которой произво¬дится измерение активной мощности каждой фазы в отдельности, а мощность всей цепи оп¬ределяется как сумма показаний трех ваттметров:

Для измерения активной мощности в трехпроводных трехфазных цепях (при отсутствии нулевого провода) применяется схема с двумя приборами (рис. 40.3).

При отсутствии нулевого провода линейные (фазные) ток связаны между собой урав¬нением 1-го закона Кирхгофа: IA+IB+IC=0. Сумма показаний двух ваттметров равна:

Таким образом, сумма показаний двух ваттметров равна активной трехфазной мощности, при этом показание каждого прибора в отдельности зависит не только величины нагрузки но и от ее характера.

На рис. 40.4 показана векторная диаграмма токов и напряжений для сим¬метричной нагрузки. Из диаграммы следует, что показания отдельных ваттметров могут быть определены по формулам:

Анализ полученных выражений позволяет сделать следующие выводы. При активной нагрузке (φ = 0), показания ваттметров равны (W1 = W2).

При активно-индуктивной нагрузке(0 ≤ φ ≤ 90°) показание первого ватт-метра меньше, чем второго (W1 < W2), а при φ>60° показание первого ваттметра становится отрицательным (W1 < 0).

При активно-емкостной нагрузке(0 ≥ φ≥ -90°) показание второго ватт-метра меньше, чем первого (W1 больше W2), а при φ(меньше)-60 ° показание второго ватт-метра становится отрицательным.

Как рассчитать 3-фазную мощность

Обновлено 12 ноября 2018 г.

Ли Джонсон

Трехфазная мощность — это широко используемый метод для производства и передачи электроэнергии, но расчеты, которые вам нужно будет выполнить, немного сложнее. чем для однофазных систем. Тем не менее, при работе с уравнениями трехфазной мощности вам не нужно делать многого, поэтому вы сможете легко решить любую поставленную перед вами задачу трехфазной мощности. Главное, что вам нужно сделать, это найти ток с учетом мощности в цепи или наоборот.

TL;DR (слишком длинный; не читал)

Выполните расчет трехфазной мощности по формуле:

​ P = √3 × pf × I × V — коэффициент мощности, I — ток, V — напряжение, P — мощность.

Однофазное и трехфазное питание

Однофазное и трехфазное питание — это термины, описывающие электричество переменного тока (AC). Ток в системах переменного тока постоянно изменяется по амплитуде (т. Е. Размеру) и направлению, и это изменение обычно принимает форму синусоиды. Это означает, что он плавно изменяется с серией пиков и впадин, описываемых функцией синуса. В однофазных системах такая волна бывает только одна.

Двухфазные системы разделяют это на две части. Каждая секция тока не совпадает по фазе с другой на полпериода. Так, когда одна из волн, описывающих первую часть переменного тока, находится на пике, другая — на минимальном значении.

Однако двухфазное питание встречается нечасто. Трехфазные системы используют тот же принцип разделения тока на противофазные составляющие, но с тремя вместо двух. Три части тока не совпадают по фазе на треть цикла каждая. Это создает более сложную схему, чем двухфазное питание, но они нейтрализуют друг друга таким же образом. Каждая часть тока равна по размеру, но противоположна по направлению двум другим вместе взятым частям.

Формула трехфазной мощности

Наиболее важные уравнения трехфазной мощности связывают мощность (​ P ​, в ваттах) с током (​ I ​, в амперах) и зависят от напряжения (​ В ​). В уравнении также присутствует «коэффициент мощности» (​ pf ​), учитывающий разницу между реальной мощностью (которая совершает полезную работу) и полной мощностью (которая подводится к цепи). Большинство типов расчетов трехфазной мощности выполняется с использованием этого уравнения:

​ P = √3 × pf × I × V ​

Здесь просто указано, что мощность равна квадратному корню из трех (около 1,732), умноженному на коэффициент мощности (обычно от 0,85 до 1, см. Ресурсы), тока и напряжения. Не позволяйте всем символам отпугнуть вас, используя это уравнение; как только вы поместите все соответствующие части в уравнение, его будет легко использовать.

Преобразование кВт в Амперы

Допустим, у вас есть напряжение, общая мощность в киловаттах (кВт) и коэффициент мощности, и вы хотите узнать силу тока (в амперах, А) в цепи. Изменение приведенной выше формулы расчета мощности дает:

​ I = P / (√3 × pf × V) ​

Если ваша мощность выражена в киловаттах (т. е. тысячах ватт), лучше либо преобразовать ее в ватты (умножив на 1000), либо сохранить ее в киловаттах убедитесь, что ваше напряжение указано в киловольтах (кВ = вольты ÷ 1000). Например, если у вас коэффициент мощности 0,85, мощность 1,5 кВт и напряжение 230 В, просто укажите свою мощность как 1500 Вт и рассчитайте:

​ I = P / (√3 × pf × V) ​

= 1500 Вт / √3 × 0,85 × 230 В

= 4,43 А

Эквивалентно, мы могли бы работать с кВ (учитывая, что 230 В = 0,23 кВ), и найти то же самое:

​ I = P / (√3 × pf × V) ​

= 1,5 кВт / √3 × 0,85 × 0,23 кВ

= 4,43 А

Преобразование ампер в кВт

Для обратного процесса используйте формулу, приведенную выше:

× Pf = √ × I × V ​

Просто перемножьте известные значения, чтобы найти ответ. Например, с I ​ = 50 А, ​ В ​ = 250 В и ​ pf ​ = 0,9, это дает:

​ P = √3 × pf × I × V 0,9 × 50 А × 250 В

= 19 486 Вт

Поскольку это большое число, преобразуйте его в кВт, используя (значение в ваттах) / 1000 = (значение в киловаттах).

19 486 Вт / 1000 = 19,486 кВт

Формулы мощности в однофазных и трехфазных цепях постоянного и переменного тока

Вернемся к основам. Ниже приведены простые формулы для расчета электроэнергии для однофазной цепи переменного тока, трехфазной цепи переменного тока и цепи постоянного тока. Вы можете легко найти электрический мощность в ваттах с использованием следующих формул электрической мощности в электрических цепях .

Содержание

Основные формулы мощности в цепях переменного и постоянного тока

• Cosθ = коэффициент мощности
• R = Сопротивление
• z = импеданс (сопротивление в схемах переменного тока, то есть x _L , x _C и R , известный как Индуктивный реактивный реактив , емкость . СПАСИТЕЛЬНОСТЬ СПАСИТЕЛЬНОСТЬ СПАСИТЕЛЬНОСТЬ . СПАСИТЕЛЬНОСТЬ СПАСИТЕЛЬНОСТЬ СПАСИТЕЛЬНОСТЬ . СПАСИТЕЛЬНОСТЬ . . СПАСИТЕЛЬНАНСА . СПАСИТЕЛЬНАНСА .

Cosθ = кВт/кВА

Где

• Cosθ = коэффициент мощности
• кВт = реальная мощность в ваттах
• кВА = полная мощность в вольт-амперах или ваттах

Дополнительные формулы, используемые для расчета коэффициента мощности.

• Cosθ = P / V I
• Cosθ = кВт/кВА
• Cosθ = Истинная мощность/Полная мощность

Где

• В _{среднеквадратичное значение}   & I _{среднеквадратичное значение}  – среднеквадратичное значение напряжения и тока соответственно.

  No related posts.