무효 전력이 전압에 영향을 미치는 이유는 무엇입니까?

무효 전력이 전압에 영향을 미치는 이유는 무엇입니까? 무효 부하가 큰 (약한) 전원 시스템이 있다고 가정하십시오. 갑자기 부하를 분리하면 전압 피크가 발생합니다.

왜 이런 일이 일어나는지 잘 설명되어 있습니까?

왜 전압 레벨과 무효 전력이 신뢰할 수있는 소스와 밀접하게 관련되어 있는지에 관심이있는 사람들을 위해 빠른 분리 된 부하 흐름 알고리즘 (IEEE에 액세스해야 함)을 설명하는 원본 문서는 다음과 같습니다.

"Stott and O. Alsac,"빠른 분리 된 부하 흐름 "PAS의 IEEE Trans., vol. 93, no. 3, pp. 859-869, 1974 년 6 월

books.google의 Wood / Wollenberg이이 교재에서 79 페이지를 참조하십시오 .

전력 시스템에 관한 이 교재 의 저자 인 Roger C Dugan의 인용문 :

전송 라인을 통해 유효 전력 (와트)을 전달하기 위해 전압을 유지하려면 무효 전력 (var)이 필요합니다. 모터 부하 및 기타 부하에는 전자 흐름을 유용한 작업으로 변환하기 위해 무효 전력이 필요합니다. 무효 전력이 충분하지 않으면 전압이 저하되어 부하에 의해 요구되는 전력을 라인을 통해 푸시 할 수 없습니다.

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무효 전력이 전압에 영향을 미치는 이유는 무엇입니까? 무효 부하가 큰 (약한) 전원 시스템이 있다고 가정하십시오. 갑자기 부하를 분리하면 전압 피크가 발생합니다.

먼저 정확히 무엇을 요구하는지 정의해야합니다. 이것이 opamp 또는 기타의 출력이 아닌 유틸리티 규모의 전력 시스템에 관한 것이라고 말 했으므로 "무효 전력"의 의미를 알고 있습니다. 이것은 전력 산업에서 사용되는 지름길입니다. 이상적으로 시스템의 부하는 저항력이 있지만 실제로는 부분적으로 유도 적입니다. 이들은이 부하를 순수한 저항 및 순수한 유도 성 구성 요소로 분리하고 저항에 "실제 전력"으로 전달되는 것과 인덕턴스에 "무효 전력"으로 전달되는 것을 말합니다.

이것은 전송 라인에 대한 커패시터가 상대적인 발전기와 같은 흥미로운 것들을 야기합니다. 그렇습니다. 이상하게 들리지만, 위의 무효 전력의 정의를 따르면, 이것은 모두 일관되며 물리가 위반되지 않습니다. 실제로 커패시터는 때때로 무효 전력을 "생성"하는 데 사용됩니다.

발전기에서 나오는 실제 전류는 작은 위상 각으로 전압을 지연시킵니다. 이것을 크기 및 위상 각으로 생각하는 대신, 하나의 위상은 0 위상이고 다른 하나는 90도 위상의 별도의 크기를 갖는 두 개의 개별 구성 요소로 생각됩니다. 전자는 실제 전력과 후자의 무효 전력을 일으키는 전류입니다. 전압과 관련하여 전체 전류를 설명하는 두 가지 방법은 수학적으로 동일합니다 (각각 다른 것으로 명확하게 변환 될 수 있음).

따라서 왜 전압이 90 ° 지연되는 발전기 전류가 전압을 낮추는가에 대한 의문이 제기됩니다. 나는 이것에 대한 두 가지 대답이 있다고 생각합니다.

첫째, 위상에 관계없이 모든 전류는 여전히 시스템의 불가피한 저항에서 전압 강하를 일으 킵니다. 이 전류는 전압 피크에서 0을 교차하므로 전압 피크에 영향을 미치지 않아야한다고 말할 수 있습니다. 그러나 전압 피크 직전의 전류는 음입니다. 이것은 실제로 개방 회로 전압 피크 직전에 겉보기 (직렬 저항에서 전압 강하 후) 전압 피크를 조금 더 크게 일으킬 수 있습니다. 달리 말하면, 소스 저항이 0이 아니기 때문에 겉보기 출력 전압은 개방 회로 전압과 다른 위치에서 다른 피크를 갖습니다.

나는 진정한 대답은이 질문에 내재 된 추정되지 않은 가정과 관련이 있다고 생각한다. 무효 부하를 제거하여 실제로 반응하는 것은 베어 발생기의 반응이 아니라 부하의 변화를 보상하는 제어 시스템이있는 발생기의 반응입니다. 다시 말하지만, 시스템에서 불가피한 저항은 무효 전류의 실제 손실을 초래합니다. "저항"중 일부는 직접적인 전기 저항이 아니라 전기 시스템에 기계적 문제가 발생할 수 있습니다. 이러한 실제 손실은 발전기의 실제 부하에 추가되므로 무효 부하를 제거하면 여전히 실제 부하가 완화됩니다.

이 메커니즘은 무효 전력을 생성하는 "시스템"이 더 넓어 질수록 더욱 실질적입니다. 시스템에 전송 라인이 포함 된 경우, 무효 전류로 인해 전송 라인에서 실제 I ² R 손실이 발생하여 발전기에 실제 부하가 발생합니다.

약한 전력 시스템의 소스 임피던스는 저항성 및 반응성 구성 요소 (즉, RL 조합과 직렬 인 "이상적인"전압 소스)를 모두 가지고 있습니다. 저항 부하가 소스와 함께 "전압 분배기"를 형성하는 것처럼 무효 부하도 동일하게 수행됩니다. 표준 전압 분배기 규칙을 복잡한 임피던스에 적용함으로써 관찰 된 결과의 이유 (순전히 저항하는 것보다 유도 성 부하에서 더 큰 전압 강하)가 분명해집니다.

다시 말해, 무효 소스 임피던스에서 더 많은 전류를 얻는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 전압 강하를 증가시키는 것이고, 두 번째는 유도 성 부품의 위상 편이를 증가시키는 것입니다. 복잡한 임피던스의 "표시"가 동일한 무효 부하를 추가하면 위상 변이가 줄어 듭니다 (시스템의 결과 AC 전류가 소스의 "이상적인"구성 요소의 전압과 동일한 위상에서 부하에서 전압을 생성하기 때문에) 동일한 부하 전류를 제공하기 위해 소스 임피던스의 전압 강하를 증가시켜야합니다.

문제의 다른 해석은 과도 현상과 관련이 있습니다. 인덕터 (모든 배선에는 유도 특성이 있음)를 통과하는 큰 전류가 중단되면 붕괴 자계가 di / dt에 비례하여 인덕터의 전압 상승을 유도합니다. 이것은 사이클의 일부분에 대해 부하에서 과도 피크를 생성하지만, 시스템에 상당한 정전 용량이있는 경우, 링 (발진)이 발생하여 과도를 몇 사이클에 걸쳐 확산시킬 수 있습니다. 이러한 과도 현상으로 인해 유도 부하가 큰 스위칭을 설계하기가 어렵습니다.

"갑자기 부하를 분리하면 전압 피크가 발생합니다." 나는 당신이 Ferranti 효과 를 찾아 볼 것을 제안합니다 . 하중을 제거하면 본질적으로 약간 하중이있는 선이 생성됩니다.