تبلیغات
مهندسی برق - مفهوم توان اکتیو و راکتیو

مهندسی برق

دنیای مهندسی برق

میزان کیلو وات ساعت اندازه گیری شده توسط کنتور های الکتریکی دقیقاً معادل انرژی مصرف شده توسط بارهای الکتریکی در یک بازه زمانی مشخص است. به نظر شما میزان کیلو وار ساعت اندازه گیری شده توسط کنتور معرف چیست؟ آیا معرف انرژی مصرفی مجازی (غیر واقعی)است؟ آیا معرف یک کمیت الکتریکی مستقل از مفهوم انرژی است؟ آیا دقیقاً معادل انرژی مبادله شده بین تولید کننده و مصرف کننده در یک بازه زمانی مشخص به دفعات متناسب با فرکانس برق شهر است؟ معرف چه چیزی است؟


ادامه مطلب را بخوانید

توان اکتیو = توان واته = توان مفید = توانی که به اجبار از شبکه میکشیم = توانی که ما دوست داریم مصرف بشه = توانی که باعث روشنایی در لامپ میشه = توانی که باعث گردش شافت موتورها می شه = توانی که در خطوط انتقال ارسال می کنیم = P
توان راکتیو = توان دواته = توان غیر مفید = توانی که به اجبار با توان اکتیو منتقل میشه = توانی که ما دوست نداریم مصرف بشه = توانی که باعث روشنایی در لامپ نمیشه = توانی که باعث گردش شافت موتورها نمی شه = توانی که تنها با عث افزایش جریان در سیمها می شه = توانی که اجبارا با توان اکتیو در خطوط انتقال عبور می کند = Q
یک مثال ساده:
یک جاده با عرض ۱۰ کامیون تصور کنید
تمامی ۱۰ کامیون به طور همزمان بار مشخصی را از نقطه ۱ به نقطه ۲ انتقال میدن و بار خود را در نقطه ۲ خالی می کنند اما ۲ کامیون بار خود را تخلیه نمی کنند و با بار به نقطه اول بر می گردند. به طور ساده تر هم میتونیم بگیم که ۸ کامیون توان اکتیو و ۲ کامیون بار راکتیو هستند.
در مبحث برقی نیز توان راکتیو همان توانی است که باعث اضافه جریان در سیمها می شود اما این اضافه جریان باعث انجام کاری نمیشود و اجبارا از سیمها عبور می کند
خازن در این مدارات به مفهوم یک بازرس در موقع تخلیه بار در آن کامیونها می باشد!!!!
روابط توان اکتیو و راکتیو:
توان لحظه ای نرخ تغییرات انرژی در هر لحظه است.بنابراین در یک لحظه ممکن است مقدار انرژی بسیار کم باشد اما نرخ تغییراتش زیاد، در آن صورت توان راکتیو معرف ماکزیمم توان لحظه ای راکتیو یا ماکزیمم نرخ تغییرات انرژی در یک بازه زمانی قابل تکرار است. برای ولتاژ، جریان و توان لحظه ای می توان نوشت:
V=Vm COS ωt
I=Im COS (ωt-θ)
P=V.I = Vm.Im COS ωt COS (ωt-θ)
P = Vm/√۲ .Im/√۲ COS θ (۱+ COS 2ωt) + Vm/√۲ .Im/√۲ SIN θ SIN 2ωt
در معادله بالا جمله اول معرف توان اکتیو لحظه ای و جمله دوم به عنوان توان راکتیو  لحظه ای تعریف شده است. همانطور که مشاهده می کنید جمله متغیر با زمان اول از یک مقدار متوسط غیر صفر برخوردار است که به آن توان اکتیو می گویند. در واقع انتگرال زمانی تابع مذکور در بازه تکرار تابع معرف یک مقدار اسکالر مستقل از زمان است که به آن اصطلاحاً توان اکتیو می گویند. حاصلضرب این مقدار در زمان معرف کمیت فیزیکی انرژی است که به طور مستقیم توسط کنتورهای واته اندازه گیری می شود
Pa = Vm/√۲ .Im/√۲ COS θ= Vr ms . Ir ms COS θ
W= Pa. t
اما در مورد جمله دوم معادله ذکر شده، انتگرال زمانی تابع در بازه تکرار آن برابر صفر است. با این حال در تشابه با توان اکتیو مقدار ماکزیمم این تابع متغیر را اصطلاحاً توان راکتیو می خوانند. حاصلضرب این مقدار در زمان معرف هیچ کمیت فیزیکی تیست، بلکه تنها یک بیان ریاضی!! است.
Qr = Vm/√۲ .Im/2 Sin θ = Vr ms . Ir ms Sinθ
حتی در صورتی که بخواهیم از انرژی رد و بدل شده بین منبع و بار صحبت کنیم ، باید انتگرال مزبور برای یک نیم سیکل مثبت و یا منفی در پریود تغییرات تابع محاسبه شده و پس از آن نیز باید از تعداد دفعات مبادله انرژی بین منبع و بار در یک بازه زمانی تعریف شده سخن به میان آورد. در آن صورت نیز تنها مضربی از جمله معروف توان راکتیو، در معادلات وارد می شود.
در واقع انرژی راکتیو ( البته نه آن چیزی که کنتورهای راکتیو نشان می دهند، چون اساساً کمیت نشان داده شده توسط کنتور از دیمانسیون انرژی برخوردار نیست )، یک مقدار اندک انرژی است ( در مقایسه با توان اکتیو تبادل شده در شبکه) که توسط سیستم تحریک ژنراتورها تولید می شود. این انرژی یکبار موقع برقدار کردن شبکه تولید و موقع بی برق نمودن آن مصرف می شود. بین این دو زمان نیز مقدار انرژی مذکور ثابت و بین منبع و مصرف کننده تبادل می شود.
بنابر این کمیت توان راکتیو یک کمیت کاملا بی فایده است که موجب زیاد شدن جریان و تلفات می شود. البته این پارامتر به ذخیره انرژی در المان های ذخیره کننده انرژی مثل سلف و خازن کمک می کند. اما در کل مایلیم که این پارامتر را کاهش دهیم.
بیان توان اکتیو و راکتیو بصورت دقیقتر:
CosΦ= , CosΦ =
اگر در حالت کلی مقادیر فازور ولتاژ و جریان مداری بترتیب برابر و
باشند ، در صوریتکه (مدار اندکتیو ) ، ضریب قدرت یا CosΦ پس فاز بوده ، CosΦ>0 و SinΦ>0 می باشند و لذا مدار مذکور قدرت راکتیو را جذب می کند.در یک مدار کاپاسیتیو  بوده و ضریب قدرت پیش فاز می باشد و لذا قدرت راکتیو جذب شده منفی است و بمعنی این است که مدار مذکور تولید کننده قدرت راکتیو می باشد.یک مقاومت خالص فقط قدرت اکتیو |V||I| یا R|I|2 جذب می نماید و دارای قدرت راکتیو صفر است.سیم پیچ خالص قدرت اکتیو جذب نمی کند بلکه فقط قدرت راکتیو جذب می نماید و خازن خالص بدون مصرف قدرت اکتیو فقط قدرت راکتیو تولید می کند.
کاربرد خازن در سیستم های توزیع انرژی:
همانطور که می دانیم در شبکه های جریان متناوب توان ظاهری که از مولدها دریافت می شود به دو بخش توان مفید و غیر مفید تقسیم می شود . نحوه این تقسیم به شرایط مدار بستگی دارد به این معنی که هر قدر ضریب توان (CosΦ) به یک نزدیکتر باشد سهم توان مفید بیشتر است. ] ۱≥CosΦ ≤۰[. این اتفاق در مدارتی رخ می دهد که مصارف اهمی آن بیشتر است .مانند سیستمهای روشنایی یا تولید گرما توسط انرژی برق . اما می دانیم که سهم عمده مصارف شبکه ها را مصرف کننده های (اهمی – سلفی ) دریافت می کنند . مانند الکتروموتورها – ترانسفورماتورهای توزیع – چوکها و …. که درآنها سیم پیچ یا سلف نقش اصلی را ایفا می کند . در سیم پیچها به علت خاصیت ذخیره سازی انرژی الکتریکی بصورت میدان مغناطیسی، توان همواره بین شبکه و سلف رد و بدل می شود . سلف در یک چهارم زمان تناوب توان دریافت می کند و در یک چهارم بعدی زمان ، توان را به شبکه پس می دهد . درست است که نتیجه ریاضی این عمل یعنی عدم مصرف انرژی، زیرا توان داده شده به سلف با توان دریافت شده از ان برابر است اما در عمل این اتفاق رخ نمی دهد زیرا توان پس داده شده به شبکه امکان استفاده را برای مولد ایجاد نمی کند و این همان توانی است که از مولد دریافت شده است و برای رسیدن به مصرف کننده اهمی – سلفی از شبکه توزیع شامل : سیمها – کابلها و … عبور کرده است .
بطور خلاصه تر، سلف توانی را از مولد دریافت می کند اما این توان را به شبکه پس می دهد . این توان قابل استفاده نیست و در مسیر عبور تلف می شود؛ پس مقداری از توان تلف می شود .
اثرات نا مطلوب ضریب توان پایین:
ضریب توان پایین اثرات نامطلوبی روی دستگاهها و تجهیزات الکتریکی می گذارد که در زیر این اثرات را مورد بررسی قرار می دهیم:
ü در توان ثابت با کوچک شدن ضریب توان، توان راکتیو بزرگ شده و در نتیجه مقدار موثر جریان خط افزایش می بابد.
ü با افزایش جریان به علت کوچک شدن ضریب توان، توان راکتیو بزرگ شده و در نتیجه مقدار موثر جریان خط افزایش می یابد.
ü با افزایش جریان به علت کوچک شدن ضریب توان، سطح مقطع کابلها یا سیم ها بزرگ شده و در نتیجه قیمت تاسیسات افزایش می یابد.
ü با افزایش جریان هزینه کلیدها، فیوزها، تابلوها، دستگاههای اندازه گیری و وسایل حفاظتی و بلاخره هزینه کلیه تجهیزات مربوط به انتقال و توزیع زیادتر می گردد.
ü با افزایش جریان، افت ولتاژ زیادتر می گردد.
ü با کم شدن ضریب توان، توان تولیدی ژنراتورها کمتر می گردد و راندمان مولدها، ترانسفورماتورها و همینطور ضریب بهره کل تاسیسات الکتریکی کاهش می یابد.
موتورها، موتورهای تک فاز با قدرت پایین،ترانس های جوشکاری و کوره های اندکسیونی از جمله وسایلی هستند که باعث کاهش ضریب توان می شوند.این دستگاهها علاوه بر مصرف انرژی اکتیو موجب مصرف انرژی راکتیو نیز می گردند.
بنابراین با بکار بردن خازنهای موازی می توان ضریب توان را اصلاح کرد.کارخازنهای موازی تزریق کیلووار به سیستم در نقطه نصب است.یک خازن موازی اثری مشابه به یک کندانسور سنکرون در حالت فوق تحریک دارد. با نصب خازن تولی کیلووار، کیلووار مصرفی بارهای سلفی(مثلا موتورهای اندکسیونی)تامین می گردد.نصب خازن موازی در محل با دارای مزایای به شرح زیر است:
o کاهش مولفه راکتیو جریان مدار
o افزایش سطح ولتاژ در محل بار
o بهبود تنظیم ولتاژ اگر خازن به طور صحیح به مدار وارد و از آن خارج شود.
o کاهش تلفات I2R در سیستم به دلیل کاهش اندازه جریان
o کاهش تلفات راکتیو I2X در سیستم بخاطر کاهش اندازه جریان
o افزایش ضریب قدرت ژنراتور منبع
o کاهش بارگذاری روی ژنراتور منبع (Kva) و روی فیدرهای مربوطه در نتیجه آزاد شدن ظرفیت برای رشد بار
o با ازفزایش ضریب توان قدرت تغذیه منبع بالا می رود.
o با بالا رفتن قدرت تغذیه منبع، سرمایه گذاری برای تامین واحدها و خطوط جدید به تعویق می افتد.
o کاهش هزینه های پرداختی به سازمان برق.
شکل الف وب اصلاح ضریب توان را برای یک سیستم داده شده نشان می دهد.همانطور که مشاهده میشود خازن جریان پیش فاز راکتیو از منبع می کشد ویا به عبارت دیگر جریان راکتیو پس فاز به بار میدهد.
P P
Q1 Q2=Q1-QC
فرض کنید که بار توان حقیقی P و توان راکتیو Q1 را جذب می نماید .قدرت ظاهری با S1 و ضریب توان پس فاز آن ۱CosΦ است.
= ۱CosΦ
وقتی که یک خازن موازی با قدرت QC به موازات بار قرار می گیرد ضریب توان از ۱CosΦ به
CosΦ۲=
۲CosΦ تغییر می کند دراین صور:
همانطور که در شکل مشاهده می شود توان ظاهری و توان راکتیو به ترتیب ازS1 S2 و از Q1 به Q2 کاهش می یابند.البته کاهش توان راکتیو باعث کاهش جریان کلی و هزینه سوخت از طریق آزاد کردن ظرفیت کیلو ولت آمپر و کاهش تلفات در تمام تجهیزات بین نقطه نصب خازن ومنبع قدرت شامل خطوط توزیع، ترانسفورماتور توزیع و خطوط انتقال می شود. بنابراین ضریب توان اقتصادی آن است که به ازای نصب خازن، هزینه صرفه جویی شده مساوی هزینه خازن مصرف شده باشد.درگذشته ضریب توا ناقتصادی حدود .۹۵۰ بود. امروزه باافزایش هزینه واحدهای تولید الکتریسیته و هزینه سوخت، فاکتور های اقتصادی ضریب توان به سمت ۱٫۰۰ میل می دهد.
محاسبه Kva و ظرفیت خازنهای قدرت:
اگر قدرت راکتیو پیش از اصلاح ضریب توان برابر :
Q1=P tanΦ۱
Q2=P tanΦ۲
باشد بعد از اصلاح ضریب توان :
می گردد.توان راکتیو نامی خازن از رابطه :
QC = Q1- Q2 = P(tanΦ۱-tanΦ۲)
بدست می آید.
* کسینوس زاویه بین جریان و ولتاژ گیرنده توان، ضریب توان یا CosΦ نام دارد.

نظرات() 
دکوراسیون منزل
نهم بهمن 96 20:01
ممنون
بک لینک
نهم بهمن 96 20:00
بسیار عالی
www.january-river.com
سی ام دی 96 07:37
Its such as you learn my thoughts! You appear to know so much about
this, like you wrote the guide in it or something. I feel that
you simply could do with a few % to drive the message home
a little bit, however instead of that, that is wonderful blog.
A great read. I will certainly be back.
lipsy london promo code
نوزدهم دی 96 18:07
Do you have a spam problem on this website; I also am a blogger, and I was wanting to know your situation; we have created some nice methods and we are looking to swap strategies with
other folks, please shoot me an e-mail if interested.
فرانک
دوازدهم آذر 96 21:54
بسیار خوب
علی
دوازدهم آذر 96 21:53
عالی
vender relojes
پنجم آذر 96 23:50
Heyy theгe ɡreat blog! Does running a blog ѕimilar tto this
take a great deal of woгk? I've abѕolutely no knnowledge of programming һowever I was hoping tо start my
оwn blog soon. Anyways, ѕhould you have any recommendations oг
tips for new blog owners рlease share. I кnow this іs ᧐ff
subject hoѡeveг I simply needeed tօ ask. Kudos!
هجدهم آبان 96 15:01
خیلی ساده و قابل فهم
عالی بود
چهارم شهریور 96 19:10
What is the Ilizarov method?
هفدهم مرداد 96 01:43
Hello! Would you mind if I share your blog with my facebook group?
There's a lot of people that I think would really enjoy your content.
Please let me know. Thanks
freddaarizzi.hatenablog.com
ششم مرداد 96 19:39
I have been browsing online more than three hours today, yet I never found any interesting article like yours.
It is pretty worth enough for me. In my view, if all webmasters and bloggers made good content as you did, the net will be much more useful than ever before.
نهم تیر 96 19:07
عالی بود ممنون
BHW
بیست و پنجم فروردین 96 06:04
Fantastic beat ! I would like to apprentice while you amend your website,
how could i subscribe for a blog web site?

The account aided me a acceptable deal. I had been a little bit acquainted of this your broadcast provided bright clear concept
manicure
بیستم فروردین 96 05:23
My brother suggested I may like this website. He used to be totally
right. This submit actually made my day. You cann't imagine just how a lot time I had spent for this info!
Thanks!
BHW
یازدهم فروردین 96 00:20
Hi there, i read your blog from time to time and i own a similar one and i was just wondering if you get a lot of
spam comments? If so how do you prevent it, any plugin or anything
you can recommend? I get so much lately it's
driving me insane so any help is very much appreciated.
manicure
دهم فروردین 96 17:10
Very soon this website will be famous among all blogging and site-building people, due
to it's good content
وحید
نوزدهم دی 95 03:11
نظر
وحید
نوزدهم دی 95 03:09
با مظروف دوستمون موافقم، نویسنده هنوز خودش هم ندونسته توان راکتیو چی هست...
و یا اینکه میدونند ولی معلم خوبی نیستند
البه همه ی سایتهای فارسی اکثرا این مشکل رو دارند
شانزدهم دی 95 11:57
تعریف اولیه اش عالی
بیست و هشتم آذر 95 23:06
با سلام بسیارساده عالی بود با تشکر
محمدرضا محمدی
سوم آذر 95 22:05
باسلام
ممنون از مطلب مفید و ارزشمندتون
خیلی رسا و ساده بود
دوازدهم مهر 95 09:57
Bah salam Tashkori zayad
دوازدهم مهر 95 09:57
Bah salam Tashkori zayad
جلال
پانزدهم خرداد 95 00:14
متشکرم خیلی عالی بود
یازدهم خرداد 95 23:49
فراترازعالی
کاوه زارعی
هفتم خرداد 95 13:20
عالیییییییی بود .مرسی.
سعید
دوم خرداد 95 07:46
ممنون عالی بود
بیست و ششم اردیبهشت 95 16:24
مرسی عالی بود
محمود
پانزدهم اردیبهشت 95 14:48
خیلی خیلی عالی بود. از مثالهای ساده ای که در این مقاله ارائه شد، کاملا مشخص است که نگارنده بر موضوع مقاله اشراف کامل دارد. سپاسگزارم.
علی
بیست و دوم فروردین 95 09:32
خواهش میکنم تاسف نخور چون قرار نیست یک مطلب پیچیده علمی رو برای فهم عموم همونگونه ارائه بدی و لازم هست برای درک مطلب با مثالهایی که فهم مطلب رو نزدیک میکنه استفاده کنی!
از نویسنده کمال تشکر را دارم
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نمایش نظرات 1 تا 30

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :