Measure of electric reactive power

• Autorzy: Kosobudzki G. , Nawrocki Z. , Nowak J.

Warianty tytułu

PL

Miara elektrycznej mocy biernej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Generated electric power can either be dissipated or occur in the form of an electric field and a magnetic field. By replacing the voltage in the well-known equation for dissipated power (energy) with its derivative (a function orthogonal to the voltage) the average electric and magnetic field power exchanged between an electrical object and the rest of the closed electric power system was obtained. The measure of the (reactive) power is the surface area of the closed loop, which the objects characteristic forms in current-voltage coordinates.

PL

Z równań elektrodynamiki wynika, że występują tylko dwa zasadnicze procesy elektroenergetyczne: energia elektryczna może być rozpraszana oraz może być gromadzona w postaci pola elektrycznego i magnetycznego. Proces rozpraszania energii elektrycznej można opisać za pomocą mocy czynnej, której miarą może być powierzchnia zamkniętej pętli jaką tworzy charakterystyka obiektu we współrzędnych prąd elektryczny - strumień magnetyczny. Dla opisu właściwości energetycznych obiektu stosuje się, oprócz mocy czynnej, również inne parametry mocy elektrycznej: moc pozorną oraz moc bierną. Moc pozorna jest największą wartością mocy czynnej możliwą do osiągnięcia dla danej wartości skutecznej napięcia. Moc bierna jest jednoznacznie zdefiniowana dla sinusoidalnych przebiegów napięcia i prądu. Dla przebiegów niesinusoidalnych moc bierną definiuje się, najczęściej przy założeniu, że prąd w przewodach systemu elektroenergetycznego da się rozłożyć na składowe ortogonalne. Badania prawdziwości tego założenia prowadzone są od ponad 70 lat. Jeśli moc bierna ma opisywać proces wymiany energii pola elektrycznego i magnetycznego, to jej miarę można określić podobnie jak miarę mocy czynnej. Ponieważ w obiekcie zachodzą tylko dwa podstawowe procesy elektroenergetyczne, z których jeden jest opisany przez moc czynną, to drugi można opisać zamieniając w równaniu definiującym moc czynną, na przykład napięcie, na pochodną napięcia względem czasu, czyli na funkcję ortogonalną do napięcia. Miarą tak zdefiniowanej mocy biernej jest powierzchnia zamkniętej pętli, jaką tworzy charakterystyka obiektu we współrzędnych prąd - napięcie. Miara ta jest jednoznaczna. Charakterystyka obiektu w tych współrzędnych redukuje się do odcinka linii (nie tworzy pętli), gdy parametrem zastępczym obiektu jest tylko rezystancja jednoznacznie zależna od napięcia, czyli gdy między obiektem a resztą systemu elektroenergetycznego nie jest wymieniana energia pola elektrycznego i magnetycznego. Takich właściwości nie mają charakterystyki w innych współrzędnych. Również moc bierna definiowana według innych koncepcji nie zawsze jest równa zeru, gdy w obiekcie nie ma zmiennego w czasie pola elektrycznego i magnetycznego. Jeśli zależność rezystancji zastępczej od napięcia nie jest jednoznaczna, to oznacza, że do obiektu jest dostarczana dodatkowa energia bezpośrednio nie pochodząca ze źródła napięcia, która zakłóca stan równowagi powodując dodatkowe oscylacje, a więc pojawienie się mocy biernej.

Słowa kluczowe

EN

electric power; reactive power

PL

moc elektryczna; moc bierna

• Wydawca: Komitet Metrologii i Aparatury Naukowej PAN
• Czasopismo: Metrology and Measurement Systems
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 12, nr 2
• Strony: 131--149
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kosobudzki G.

• Wrocław University of Technology, Institute of Electrical Machines, Drives and Metrology, Wrocław, Poland

autor

Nawrocki Z.

• Wrocław University of Technology, Institute of Electrical Machines, Drives and Metrology, Wrocław, Poland

autor

Nowak J.

• Wrocław University of Technology, Institute of Electrical Machines, Drives and Metrology, Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Bajorek J., Kolasa J., Kosobudzki G., Nowak J.: Geometrical Interpretation of Power of Nonsinusoidal Currents, Conference Proceedings, Elektrotechnika Prądów Niesinusoidalnych - EPN2000, Zielona Góra 2000 (in Polish).
• 2. Budeanu C.I.: Reactive and Fictitious Powers, Romanian National Institute, Bucharest, Pub. no. 2, 1927.
• 3. Czarnecki L.S.: Powers and Compensation in Circuits with Periodic Voltages and Currents, Part 1: Budeanu’s Power Theory: 60 Years of Illusions , Jakośći Użytkowanie Energii Elektrycznej, 1997, vol. 3, no. 1, pp. 37 - 43, 1997 (in Polish).
• 4. Czarnecki L.S.: Powers and Compensation in Circuits with Periodic Voltages and Currents, Part 2: Outline of the History of Power Theory Development, Jakośći Użytkowanie Energii Elektrycznej, 1997, vol. 3, no. 2, pp. 37 - 46 (in Polish).
• 5. Emanuel A.E.: Power in Nonsinusoidal Situations, A Review of Definitions and Physical Meaning, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 5, no. 3, 1990.
• 6. Erlicki M., Emanuel-Eigeles A.: New Aspects of Power Factor Improvement, IEEE Transactions on Industry and General App., vol. IGA - 4, no. 4, July/August 1968.
• 7. Filipski P. S.: Apparent Power - a Misleading Quantity in the Non-Sinusoidal Power Theory: Are all Non-Sinusoidal Power Theories Doomed to Fail? ETEP vol. 3, no. 1, 1993, pp. 21 - 26.
• 8. Filipski P.S., Baghzoul Y., Cox M.D.: Discussion of Power Definitions Contained in the IEEE Dictionary, IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 9, no. 3, 1994.
• 9. Fryze S.: Active, Reactive and Apparent Powers in Networks with Nonsinusoidal Waveforms of Voltage and Current, Przegląd Elektrotechniczny, no. 7, 8, 1931 (in Polish).
• 10. Iliovici M.: the definition and measurement reactive power and energy, Bull. Soc. Franc. Electriciens, 1925 vol. 5, pp. 931 - 956. (in French)
• 11. Kosobudzki G.: Reactive power - simulation and measurement Reports of the Institute of Electrical Machines, Drives and Metrology of the Wroclaw University of Technology. 2004 Ser. PRE no. 5 - PhD dissertation (in Polish).
• 12. Kusters N.L., Moore W. J. M.: On the Definition of Reactive Power under Non-Sinusoidal Conditions, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, vol. PAS - 99, no. 5, 1980.
• 13. Sharon D.: Power Factor Definitions and Power Transfer Quality in Nonsinusoidal Situation. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 45, no. 3, 1996.
• 14. Shepherd W., Zakikhani P.: Suggested definition and power factor improvement in nonlinear systems, Proc IEE 1972 119, 1361 - 1362.
• 15. Shepherd W., Zakikhani P.: Power-factor compensation of thyristor-controlled single-phase load. PROC. IEE, 1973, vol. 120, no. 2, pp. 245 - 246.
• 16. Shepherd W., Zakikhani P.: Reactive-Power Definitions and Power-Factor Improvement in Nonlinear Systems. PROC. IEE, 1973, vol. 120, no. 6, pp. 704 - 706.
• 17. Superti Furga G., Pinola L.: The Mean Generalized Content: A Conservative Quantity in Periodically-Forced Non-Linear Networks. ETEP 1994 vol. 4, no. 3, pp. 205 - 211.
• 18. Superti Furga G.: Searching for a Generalization of the Reactive Power - a Proposal, ETEP 1994 vol. 4, no. 5, pp. 411 - 417.
• 19. Willems J. L., Ferrero A.: Is there a relationship between Non-Active Currents and Fluctuations in the Transmitted Power? ETEP 1998 Vol. 8, No. 4, pp. 265 - 270.
• 20. Fodor G., Tevan G.: Powers and Compensation in Networks in Periodic State, Archiv fur Elektrotechnik 65, pp. 3 - 40, 1982.
• 21. Kosobudzki G.: Integrated Method of Calculating Power In Single-Phase Circuit With Non-Sinusoidal Current And Voltage, Scientific Papers of the Institute of Electrical Machines, Drives and Metrology of the Wroclaw University of Technology, no. 53, Wrocław 2003, pp. 375 - 382 (in Polish).
• 22. Kolasa J., Kosobudzki G.: Relations between powers of linear receiver supplied nonsinusoidal voltage, Conference Proceedings, Kongres Metrologii KM2004, Wrocław 2004 (in Polish).
• 23. Majewskij O., A. , Goncarov P. Ju. Defining reactive power of electric non-linear circuits, Elektricestvo. no. 3/1967, pp. 22 - 27 (in Russian).