Courant alternatif

que cet article traite la puissance dans des systèmes à C. Voir l'électricité de forces de pour l'information sur le courant alternatif Assuré par utilité.

La puissance est définie comme débit du passé d'énergie par point donné. Dans des circuits du courant alternatif , les éléments de stockage de l'énergie tels que les inducteurs et les condensateurs causent des inversions périodiques d'écoulement d'énergie. La partie de flux de puissance a fait la moyenne au-dessus d'un cycle complet de la forme d'onde à C. que des résultats dans le transfert de l'énergie net dans une direction est connus en tant que vraie puissance. La partie de flux de puissance due à l'énergie stockée qui revient à la source dans chaque cycle est connue en tant que puissance réactive.

Vraie, réactive, et apparente puissance

Les ingénieurs emploient les termes suivants pour décrire l'écoulement d'énergie dans un système (et assigner à chacun de eux une unité différente pour différencier entre eux) :
puissance ( P ) W de de

vraie
Variété de la puissance réactive ( Q ) de
Puissance complexe ( S ) de
Puissance apparente (| S |) VA : c. le module du complexe S de puissance.

Dans le diagramme, le P est la vraie puissance, le Q est la puissance réactive (dans ce cas-ci négatif), le S est la puissance complexe et la longueur du S est la puissance apparente.

L'unité pour toutes les formes de puissance est le watt (symbole de : W). Cependant, cette unité est généralement réservée pour le vrai composant de puissance. La puissance apparente est par convention exprimée en volt-amperes (VA) de puisque c'est le produit simple de la tension du RMS et du courant du RMS . L'unité pour la puissance réactive est donnée le " de nom spécial ; VAR" ; , qui représente les volt-amperes réactif de (puisque le flux de puissance réactif ne transfère aucune énergie nette à la charge, ce s'appelle parfois le " ; wattless" ; puissance). Noter qu'elle ne semble pas raisonnable d'assigner une unité simple à la puissance complexe parce que c'est un nombre complexe et il est donc défini comme paire de deux unités : W et VARIÉTÉS.

Compréhension du rapport entre ces mensonges de trois quantités au coeur de l'ingénieurie des centrales électriques d'arrangement. Le rapport mathématique parmi eux peut être représenté par des vecteurs ou être exprimé using des nombres complexes,

$S = P + jQ \, \ !$ (où j est l'unité imaginaire ).

Le complexe S de valeur désigné sous le nom de la puissance complexe .

Considérer un circuit idéal du courant alternatif (C.) de se composant d'une source et d'une charge généralisée, où le courant et la tension sont le sinusoïdal. Si la charge est purement le résistif, les deux quantités renversent leur polarité en même temps, la direction de l'écoulement d'énergie ne s'inverse pas, et seulement de vrais flux de puissance. Si la charge est purement le réactif, alors la tension et le courant sont de 90 degrés hors de phase et il n'y a aucun flux de puissance net. Cette énergie coulant vers l'arrière et expédie est connue comme puissance réactive .

Si un condensateur et un inducteur sont placés en parallèle, alors les courants traversant l'inducteur et le condensateur s'opposent et tendent à décommander dehors plutôt que s'ajoutant. Par convention, des condensateurs sont considérés comme produires de la puissance réactive et des inducteurs de la consommer. C'est le mécanisme fondamental pour commander le facteur de puissance dans la transmission de courant électrique ; des condensateurs (ou les inducteurs) sont insérés dans un circuit pour décommander partiellement la puissance réactive de la charge. Une charge pratique aura les pièces résistives, inductives, et capacitives, et ainsi la vraie et réactive puissance coulera dans la charge.

La puissance apparente est le produit de la tension et du courant. La puissance apparente est maniable pour le classement par taille de l'équipement ou du câblage. Cependant, ajouter la puissance apparente pour deux charges ne donnera pas exactement toute la puissance apparente à moins qu'ils aient le même déplacement entre le courant et la tension.

Facteur de puissance

Le rapport entre la vraie puissance et la puissance apparente dans un circuit s'appelle le facteur de puissance . Là où les formes d'onde sont purement sinusoïdales, le facteur de puissance est le cosinus de l'angle de phase (φ) entre le courant et les formes d'onde sinusoid de tension. Les fiches techniques d'équipement et les plaques signalétiques souvent abrégeront le facteur de puissance comme " ;

\ cos \ phi

" ; pour cette raison.

Le facteur de puissance égale 1 quand la tension et le courant ont lieu dans la phase, et est zéro quand le courant mène ou traîne la tension par 90 degrés. Des facteurs de puissance sont habituellement énoncés comme " ; leading" ; ou " ; lagging" ; pour montrer le signe de l'angle de phase, où la conduite indique un signe négatif. Pour deux systèmes transmettant le même montant de vraie puissance, le système avec le facteur de puissance faible aura les courants plus haut de circulation dus à l'énergie qui revient à la source du stockage de l'énergie dans la charge. Ces courants plus élevés dans un système pratique produiront des pertes plus élevées et réduiront l'efficacité globale de transmission. Un circuit de facteur de puissance faible aura une puissance apparente plus élevée et des pertes plus élevées pour le même montant du vrai transfert de puissance.

Puissance réactive de cause purement capacitive de circuits avec la forme d'onde courante menant la vague de tension par 90 degrés, alors que les circuits purement inductifs causent la puissance réactive avec la forme d'onde courante traînant la forme d'onde de tension par 90 degrés. Le résultat de ceci est que les éléments de circuit capacitifs et inductifs tendent à se décommander dehors.

Flux de puissance réactif

Dans le transport d'énergie et la distribution, l'effort significatif est fait de commander le flux de puissance réactif. Ceci est typiquement fait automatiquement en commutant des inducteurs ou des banques de condensateur dans et dehors, en ajustant l'excitation de générateur, et par des autres moyens. Les détaillants de l'électricité de peuvent utiliser les mètres de l'électricité de qui mesurent la puissance réactive pénalisent financièrement des clients avec des charges de facteur de puissance faible. C'est particulièrement approprié aux clients actionnant les charges fortement inductives telles que des moteurs aux stations de pompage de l'eau.

Systèmes polyphasés non équilibrés

Tandis que la vraie puissance et la puissance réactive sont bien définies dans n'importe quel système, la définition de la puissance apparente pour les systèmes polyphasés non équilibrés est considérée l'une des matières les plus controversées dans l'ingénieurie des centrales électriques. À l'origine, la puissance apparente a surgi simplement comme facteur de mérite. Des délinéations importantes du concept sont attribuées au Stanley 'des phénomènes de de s de retardement les éléments théoriques de dans d'induction de la bobine (1888) et le du Steinmetz 's de la technologie (1915). Cependant, avec le développement de la distribution d'énergie triphasée du , il est apparu clairement que la définition de la puissance apparente et du facteur de puissance ne pourrait pas être appliquée aux systèmes polyphasés du non équilibré . En 1920, un " ; Le Comité mixte spécial de l'AIEE et de l'association nationale de lumière électrique s'est réuni pour résoudre le problème. Ils ont considéré deux définitions :

pf = {PA + Pb + PC \ au-dessus de SA + Sb + Sc}

c'est-à-dire, le quotient des sommes des vraies puissances pour chaque phase au-dessus de la somme de la puissance apparente pour chaque phase.
$pf de = {PA + Pb + PC \ plus de |PA + Pb + PC + j (QA + Qb + QC)|}$

c'est-à-dire, le quotient des sommes des vraies puissances pour chaque phase au-dessus de l'importance de la somme des puissances de complexe pour chaque phase.

Le comité 1920 n'a trouvé aucun consensus et la matière continue pour dominer des discussions. Dans 1930 un autre comité formé et de nouveau pour résoudre la question. Les transcriptions de leurs discussions sont les plus prolongées et les plus controversées jamais éditées par l'AIEE (Emanuel, 1993). Davantage de résolution de cette discussion n'est pas venue jusqu'à la fin des années 1990 < ! -- et le résultat de cette autre résolution était ? -->.

Calculs de base using de vrais nombres

Une résistance parfaite ne stocke aucune énergie, et le courant et la tension ont lieu dans la phase. Par conséquent il n'y a aucun puissance réactive et

P=S

. Par conséquent pour une résistance parfaite :

$Q = 0 \, \ !$

$P = S = V_ \ mathrm {RMS} I_ \ mathrm {RMS} = I_ \ mathrm {RMS} ^2 R = \ frac {V_ \ mathrm {RMS} ^2} {} de R \, \ !$

Pour un condensateur ou un inducteur parfait d'une part il n'y a aucun transfert net de puissance, ainsi toute la puissance est réactive. Par conséquent pour un condensateur ou un inducteur parfait :

$P = 0 \, \ !$

$|Q| = S = V_ \ mathrm {RMS} I_ \ mathrm {RMS} = I_ \ mathrm {RMS} ^2 |X| = \$

de frac {V_ \ mathrm {RMS} ^2} Plus généralement using des phasors/nombres complexes

(Dans des tildes de cette section (~) sera employé pour indiquer que le phasor ou les quantités et les lettres complexes du sans l'annotation sera considéré l'importance de ces quantités.) Dire que nous avons un circuit de série avec de la résistance et de la réactance. De ce qui a été dit avant que nous puissions composer l'expression : =I_ de

\ tilde {S} \ mathrm {RMS} ^2R+jI_ \ mathrm {RMS} ^2X \, \ !

ce qui simplifie :

$\ tilde {S} =I_ \ mathrm {RMS} ^2) (de R+jX \, \ !$

mais le $de l'impédance \ tilde complexes Z$ est simplement :

$\ tilde {Z} =R+jX \, \ !$

ainsi :

$\ tilde {S} = I_ \ mathrm {RMS} ^2 \ tilde {} de Z \, \ !$

Cependant, $I^2 = \ tilde {I} \ cdot \ tilde {I} ^*$ (la multiplication d'un nombre complexe par son conjugé ajuste sa grandeur et fait son angle 0) et $\ tilde {V} = \ tilde {} d'I \ cdot \ tilde {Z}$ ainsi :

$\ tilde {S} = \ tilde {I} _ \ mathrm {RMS} \ tilde {I} _ \ mathrm {RMS} ^* \ tilde {Z} = \ tilde {V} _ \ mathrm {RMS} \ tilde {I} _ \ mathrm {RMS} ^* = \ frac {\ _ de tilde {V} \ _ de mathrm {RMS} \ tilde {V} \ ^* de mathrm {RMS}} {\ ^* de tilde {Z}} = \ frac {V_ \ mathrm {RMS} ^2} {\} ^* de tilde {Z} \, \ !$

Systèmes multiples de fréquence

Puisqu'une valeur de RMS peut être calculée pour n'importe quelle forme d'onde, la puissance apparente peut être calculée à partir de ceci.

Pour la vraie puissance il d'abord s'avérerait que nous devrions calculer des charges des limites de produit et faire la moyenne de tous. Cependant si nous regardons une de ces limites de produit en plus détail nous venons à un résultat très intéressant.

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