Что такое реактивная мощность и как с ней бороться; Сайт для электриков - статьи, советы, примеры, диаграммы - услуги электромонтажа, строительства и ремонта

В цепях постоянного тока мгновенная мощность и средняя мощность за определенный период времени одинаковы, и понятие реактивной мощности не существует. В цепях переменного тока это происходит только тогда, когда нагрузка является чисто активной. Это, например, электрический нагреватель или лампа накаливания. При таком типе нагрузки в цепи переменного тока фаза напряжения и фаза тока совпадают, и вся мощность передается нагрузке.

Содержание

Что такое реактивная мощность и как с ней бороться

Реактивная мощность описывает периодический обмен электрической энергией между источником и нагрузкой энергии при удвоенной частоте переменного тока без преобразования ее в другую форму энергии, и может рассматриваться как характеристика скорости обмена электрической энергией между источником и магнитным полем нагрузки энергии.

Полная энергия, связанная с существованием этой мгновенной составляющей мощности, равна нулю. Его появление, очевидно, связано с наличием в системе генерации, передачи и распределения энергии элементов, в которых можно периодически накапливать и затем возвращать определенное количество энергии. В противном случае обмен электроэнергией между источником и потребителем был бы невозможен.

Физика процессов и применение устройств компенсации реактивной мощности

Чтобы понять концепцию реактивной мощности, давайте сначала вспомним, что такое электричество. Электрическая энергия – это физическая величина, которая описывает скорость выработки, передачи или потребления электрической энергии в единицу времени.

Чем больше мощность, тем больше работы может выполнить электрическая система за единицу времени. Мощность измеряется в ваттах (произведение Вольта на Ампер). Мгновенная мощность – это произведение мгновенных значений напряжения и тока в цепи.

Физика процессов

В цепях постоянного тока мгновенная мощность и средняя мощность за определенный период времени одинаковы, и понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока это происходит только тогда, когда нагрузка является чисто активной. Это, например, электрический нагреватель или лампа накаливания. При таком типе нагрузки в цепи переменного тока фаза напряжения и фаза тока совпадают, и вся мощность передается на нагрузку.

Если нагрузка индуктивная (трансформаторы, электродвигатели), фаза тока отстает от фазы напряжения; если нагрузка емкостная (различные электронные устройства), фаза тока опережает фазу напряжения. Поскольку ток и напряжение не совпадают по фазе (пассивная нагрузка), в нагрузку (потребителю) передается только часть мощности (полная мощность), которая поступала бы в нагрузку, если бы сдвиг фаз был равен нулю (активная нагрузка).

Активная и реактивная мощность

Часть полной мощности, которая была подведена к нагрузке во время переменного тока, называется активная мощность. Он равен произведению среднеквадратичных значений тока и напряжения, умноженному на косинус угла сдвига фаз между ними (cos φ ).

Мощность, которая не была передана в нагрузку, но которая вызвала потери на нагрев и излучение, называется реактивная мощность. Он равен произведению среднеквадратичных значений тока и напряжения на синус фазового угла между ними (sin φ ).

Таким образом, реактивная мощность – это величина, характеризующая нагрузку. Он измеряется в вольтах, реактивных амперах (var, вар). На практике понятие “косинус фи” чаще всего встречается как величина, характеризующая качество электроустановки с точки зрения экономии энергии.

Чем выше cos φ, тем больше энергии от источника поступает в нагрузку. Это позволяет использовать источник меньшей мощности и тратить меньше энергии.

Реактивную мощность можно рассматривать как характеристику скорости обмена электрической энергией между источником и магнитным полем приемника энергии. В отличие от активной мощности, реактивная мощность не выполняет непосредственно полезную работу; она используется для генерации переменных магнитных полей в индуктивных нагрузках (например, асинхронных двигателях, силовых трансформаторах и т.д.) путем непрерывной циркуляции между источником и потребляющими ее нагрузками.

Реактивная мощность бытовых нагрузок

Таким образом, потребители переменного тока имеют такой параметр, как коэффициент мощности cosφ.

На схеме ток смещен на 90° (для наглядности), то есть на четверть периода. Например, электрические приборы имеют cosφ = 0,8, что соответствует углу arccos 0,8 ≈ 36,8°. Это изменение вызвано наличием нелинейных компонентов в электрической нагрузке, таких как емкости и индуктивности (например, обмотки двигателя, трансформаторы и электромагниты).

Чтобы лучше понять происходящее, рассмотрим, что чем выше коэффициент мощности (максимум 1), тем эффективнее потребитель использует полученную из сети электроэнергию (т.е. больше энергии преобразуется в полезную работу) – такая нагрузка называется резистивной.

При резистивной нагрузке ток в цепи равен напряжению. Нагрузка с низким коэффициентом мощности называется реактивной нагрузкой, что означает, что часть потребляемой мощности не выполняет никакой полезной работы.

В следующей таблице приведена классификация потребителей по коэффициенту мощности.

Классификация нагрузок переменного тока

В таблице ниже приведены значения коэффициента мощности типичных бытовых приборов.

Коэффициент мощности электроприборов в домашних хозяйствах

Юмор электрика

Что такое реактивная мощность? Это очень просто!

Методы компенсации реактивной мощности

Из вышесказанного следует, что если нагрузка индуктивная, то ее следует компенсировать конденсаторами, и наоборот, емкостные нагрузки следует компенсировать индуктивностями (дросселями и реакторами). Это позволяет увеличить коэффициент мощности (cos φ) до приемлемого значения от 0,7 до 0,9. Этот процесс называется компенсацией реактивной мощности. коррекция коэффициента мощности.

Экономические эффекты компенсации реактивной мощности

Экономический эффект от установки устройств компенсации реактивной мощности может быть очень большим. По статистике, в разных регионах России она составляет от 12 до 50% от суммы оплаты за электроэнергию. Система компенсации реактивной мощности окупается не более чем за год.

Для проектируемых объектов внедрение конденсаторных установок на стадии проектирования позволяет сэкономить на стоимости кабельных линий за счет уменьшения их площади поперечного сечения. Например, автоматическая конденсаторная батарея может увеличить cos φ с 0,6 до 0,97.

Выводы

Таким образом, системы компенсации реактивной мощности предлагают заметные финансовые преимущества. Они также позволяют оборудованию дольше оставаться в эксплуатации.

Вот несколько причин.

1. снижение нагрузки на силовые трансформаторы, тем самым продлевая срок их службы.

2. снижение нагрузки на кабели и провода, что позволяет использовать кабели меньшего калибра.

Мощность, указанная в техническом паспорте этих устройств, представляет собой как активную, так и реактивную мощность. Это тот случай, когда мощность нагрузки можно определить по формуле, знакомой из школьной физики, умножив ток нагрузки на напряжение сети. Ток измеряется в амперах (А), напряжение – в вольтах (В), а мощность – в ваттах (Вт). Конфорка 220-вольтовой электроплиты на 4,5 ампера потребляет 4,5 x 220 = 990 Вт.

Активная и реактивная мощность

Когда речь заходит об активной и реактивной мощности, сталкиваются противоречивые интересы потребителей и поставщиков электроэнергии. Потребителю выгодно платить только за полезную энергию, которую он потребляет; поставщику выгодно платить за сумму активной и реактивной мощности. Можно ли примирить эти, казалось бы, противоречивые требования? Да, если уменьшить реактивную мощность до нуля.

Активная мощность

Существуют потребители электроэнергии, полная и активная мощности которых одинаковы. Это потребители, в которых нагрузка представлена активными резисторами (сопротивлениями). Примерами таких приборов являются лампочки, электроплиты, фритюрницы и духовки, обогреватели, утюги, паяльники и т.д.

Мощность, указанная на заводской табличке этих устройств, является активной и реактивной мощностью. Это тот случай, когда мощность нагрузки можно определить по формуле, знакомой из школьной физики, умножив ток нагрузки на напряжение сети. Ток измеряется в амперах (А), напряжение – в вольтах (В), а мощность – в ваттах (Вт). Конфорка электроплиты, включенной в сеть 220 В с током 4,5 А, потребляет 4,5 x 220 = 990 Вт.

Реактивная мощность

Иногда, проходя по улице, вы можете заметить, что окна на балконах покрыты изнутри тонкой глянцевой пленкой. Эта пленка снимается с дефектных электрических конденсаторов, установленных для определенных целей на распределительных подстанциях, питающих потребителей большой мощности. Конденсатор является типичным потребителем реактивной мощности. В отличие от активных потребителей энергии, где основным элементом является какой-либо проводящий материал (вольфрамовый проводник в лампе накаливания, нихромовая спираль в электроплите и т.д.), в конденсаторе основным элементом является непроводящий диэлектрик (тонкая пластиковая пленка или пропитанная маслом бумага).

Емкостная реактивная мощность

Красивые блестящие пленки, которые вы видели на балконе, – это обкладки конденсатора, сделанные из тонкого проводящего материала. Конденсатор необычен тем, что он может накапливать электрическую энергию, а затем высвобождать ее – своего рода батарея. Если конденсатор подключен к источнику постоянного тока, он заряжается коротким импульсом тока, после чего ток через него не протекает. Конденсатор можно вернуть в исходное состояние, отключив его от источника напряжения и подключив к его клеммам нагрузку. Электрический ток будет протекать через заряд в течение некоторого времени, и идеальный конденсатор отдает нагрузке ровно столько электроэнергии, сколько он получил во время зарядки. Лампочка, подключенная к контактам конденсатора, может кратковременно вспыхнуть, электрический резистор нагреется, а неосторожного человека может “шатать” или даже убить, если на контактах имеется достаточное напряжение и накоплен достаточный ток.

Интересная картина возникает при подключении конденсатора к источнику переменного электрического напряжения. Потому что источник переменного напряжения имеет постоянно меняющуюся полярность и мгновенное значение напряжения (в домашней электросистеме – по закону почти синусоиды). Конденсатор будет постоянно заряжаться и разряжаться, и через него будет постоянно протекать переменный ток. Однако этот ток не будет совпадать по фазе с напряжением источника переменного тока, а будет опережать его на 90°, т.е. на четверть периода.

В результате конденсатор будет забирать энергию из сети в течение половины периода переменного напряжения и отдавать ее в течение половины этого периода, так что общая активная потребляемая электрическая мощность будет равна нулю. Но поскольку через конденсатор протекает значительный ток, который можно измерить амперметром, принято говорить, что конденсатор является потребителем реактивной мощности.

Реактивная мощность рассчитывается как произведение тока и напряжения, но единицей измерения теперь является не ватт, а реактивный вольт-ампер (VAR). Например, электрический конденсатор емкостью 4 мкФ, подключенный к сети 220 В с частотой 50 Гц, потребляет ток приблизительно 0,3 А. Это означает, что конденсатор потребляет 0,3 x 220 = 66 ватт реактивной мощности, сравнимой с мощностью средней лампочки, но в отличие от лампочки, конденсатор не освещается и не нагревается.

Индуктивная реактивная мощность

Если в конденсаторе ток течет перед напряжением, существуют ли приемники, в которых ток течет после напряжения? Да, и такие приемники, в отличие от емкостных, называются индуктивными приемниками, оставаясь приемниками реактивной мощности. Типичная индуктивная электрическая нагрузка представляет собой катушку с определенным количеством витков хорошо проводящей проволоки, намотанной на замкнутый сердечник из специального магнитного материала.

На практике хорошим приближением к чисто индуктивной нагрузке является ненагруженный трансформатор (или стабилизатор напряжения с автотрансформатором). Хорошо спроектированный трансформатор потребляет очень мало активной мощности на холостом ходу, потребляя в основном реактивную мощность.

Фактические потребители электроэнергии и общий объем электроэнергии

При рассмотрении характеристик емкостных и индуктивных нагрузок возникает интересный вопрос: что произойдет, если емкостные и индуктивные нагрузки соединить параллельно. Из-за их противоположной реакции на приложенное напряжение, эти два ответа начнут компенсировать друг друга. Общая нагрузка будет только емкостной или индуктивной, и в каком-то идеальном случае возможна полная компенсация. Это будет выглядеть парадоксально – подключенные амперметры будут регистрировать значительные (и одинаковые!) токи через конденсатор и индуктор, и никакого тока в общей цепи, которая их соединяет. Описанная картина несколько искажена лишь тем, что идеальных конденсаторов и индукторов не существует, но эта идеализация помогает понять суть происходящих процессов.

Давайте вернемся к реальным потребителям электроэнергии. В повседневной жизни мы в основном используем чисто активные потребители (примеры приведены выше), а также смешанные активно-индуктивные. К ним относятся электродрели, перфораторы, электродвигатели для холодильников, стиральных машин и других бытовых приборов. Сюда также входят электрические трансформаторы для питания бытовой электроники и стабилизаторы напряжения. В случае такой смешанной нагрузки, в дополнение к активной (полезной) мощности, нагрузка также потребляет реактивную мощность, в результате чего кажущаяся мощность отклоняется в большей степени, чем активная. Кажущаяся мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и всегда является произведением тока в нагрузке и напряжения на этой нагрузке.

Загадочный “косинус фи”

Отношение активной мощности к полной мощности в электротехнике называется “косинус фи”. Это называется cos φ. Это соотношение также называется коэффициентом мощности. Нетрудно видеть, что для чисто активной нагрузки, где полная мощность равна активной мощности, cos φ = 1. Для чисто емкостной или индуктивной нагрузки, где активная мощность равна нулю, cos φ = 0.

Для смешанных нагрузок значение коэффициента мощности составляет от 0 до 1. Для бытовых приборов он обычно составляет от 0,5 до 0,9. В среднем можно принять значение 0,7; более точное значение можно найти в техническом паспорте прибора.

За что мы платим?

Наконец, самый интересный вопрос касается того, за какую энергию платит потребитель. Если предположить, что реактивная составляющая общей энергии не приносит никакой пользы потребителю и что часть реактивной энергии в данный период потребляется, а часть отдается, то нет причин платить за реактивную мощность. Но дьявол, как мы знаем, кроется в деталях. Поскольку смешанная нагрузка увеличивает ток сети, на электростанциях, где электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами, возникают проблемы, а именно: индуктивная нагрузка “возбуждает” генератор, и для его восстановления в прежнее состояние уже требуется фактическая активная мощность для его “повторного возбуждения”.

Поэтому заставить потребителя платить за индуктивную реактивную мощность вполне справедливо. Это побуждает потребителя компенсировать реактивную составляющую своей нагрузки, а поскольку эта составляющая в основном индуктивная, компенсация заключается в подключении конденсаторов заранее определенной емкости.

Потребитель находит возможность платить меньше

Если потребитель платит отдельно за потребленную активную и реактивную мощность. Он готов пойти еще дальше и установить на своем заводе конденсаторные батареи, которые включаются строго в соответствии со статистикой среднего потребления энергии в определенные часы суток.

Также можно установить специальные устройства (компенсаторы реактивной мощности), которые автоматически включают конденсаторы в зависимости от величины и характера потребления электроэнергии в данный момент времени. Эти компенсаторы позволяют повысить коэффициент мощности с 0,6 до 0,97, т.е. почти до единицы.

Также предполагается, что если отношение потребленной реактивной энергии к общей энергии не превышает 0,15, корпоративный потребитель освобождается от платы за реактивную энергию.

Что касается индивидуальных потребителей, то из-за их относительно низкого энергопотребления не принято разделять счета за потребление электроэнергии на активную и реактивную энергию. Бытовые однофазные счетчики электроэнергии учитывают только активную мощность электрической нагрузки, и именно за нее выставляется счет. Другими словами, в настоящее время даже технически невозможно выставить счет индивидуальному потребителю за реактивную мощность.

У потребителя нет особого стимула компенсировать индуктивную составляющую нагрузки, и сделать это технически сложно. Постоянно подключенные конденсаторы бесполезно нагружают линии питания при отключении индуктивной нагрузки. За счетчиком электроэнергии (перед счетчиком тоже, но потребитель за это не платит), что приведет к активному потреблению электроэнергии с соответствующим увеличением счета, а автоматические компенсаторы стоят дорого и вряд ли оправдают затраты на их покупку.

Другая проблема заключается в том, что производитель иногда устанавливает компенсирующие конденсаторы на входе нагрузок с индуктивной составляющей нагрузки. Эти конденсаторы, если они правильно подобраны, немного уменьшат потери энергии в линиях питания, при этом немного увеличив напряжение подключенного оборудования за счет уменьшения падения напряжения в линиях питания.

Но суть в том, что компенсация реактивной энергии у любого потребителя, от жилого дома до крупного предприятия, уменьшит токи во всех питающих линиях, от электростанции до домашнего распределительного щита. За счет реактивной составляющей общего тока это позволит снизить потери энергии в линиях и повысить эффективность электрических систем.

Поэтому cos (φ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузки увеличивается. Необходимо приложить усилия для увеличения cos(φ), поскольку низкий cos(φ) вызывает следующие проблемы:

Реактивная мощность что это такое

Здоровье и безопасность
Устройства компенсации реактивной мощности

Термин “реактивная мощность” происходит от необходимости различать мощность, потребляемую нагрузкой, компонентом, который генерирует электромагнитное поле и обеспечивает вращающий момент двигателя. Этот компонент возникает, когда нагрузка имеет индуктивный характер. Например, при подключении электродвигателей. Практически все бытовые нагрузки, не говоря уже о промышленном производстве, в той или иной мере являются индуктивными.

В электрических цепях, когда нагрузка активна (резистивна), ток течет в фазе (не проводит и не задерживает) с напряжением. Когда нагрузка индуктивная (двигатели, трансформаторы при отсутствии нагрузки), ток запаздывает по отношению к напряжению. Когда нагрузка емкостная (конденсаторы), ток опережает напряжение.

Общий ток, потребляемый двигателем, определяется векторной суммой:

I_а – активный ток
I – реактивный ток индуктивного характера

Мощность, потребляемая двигателем, связана с этими токами.

Р – активная мощность связана с Ia (для всех гармоник вместе взятых)
Q – реактивная мощность связана с Iri (для всех гармоник вместе взятых)
A – общая мощность, потребляемая двигателем. (для всех гармоник вместе взятых)

Реактивная мощность не производит механической работы, хотя она необходима для работы двигателя, поэтому она должна быть получена на месте, чтобы ее не потребляла энергокомпания. Это снижает нагрузку на провода и кабели, повышает напряжение на клеммах двигателя, снижает нагрузку реактивной мощности и позволяет подключать дополнительные машины за счет снижения тока, потребляемого от силового трансформатора.

Параметр, определяющий потребление реактивной мощности, называется Cos (φ)

P_1арм – активная мощность первой гармоники на частоте 50 Гц
A_1harm – полная мощность первой гармоники на частоте 50 Гц

Поэтому cos (φ) уменьшается, когда потребление реактивной мощности нагрузки увеличивается. Следует стремиться к увеличению cos(φ), поскольку низкий cos(φ) вызывает следующие проблемы:

Высокие потери мощности в электрических линиях (протекание реактивного тока);
Высокие перепады напряжения в электросетях (например, 330…370 В вместо 380 В);
Необходимость увеличения размеров генераторов, сечения кабелей и мощности силовых трансформаторов.

Из вышесказанного ясно, что компенсация реактивной мощности необходима. Этого можно легко достичь, используя активные компенсаторы. Конденсаторы, которые компенсируют реактивную мощность двигателей.

Потребители реактивной мощности

Потребители реактивной мощностиэто как отдельные компоненты передачи (трансформаторы, линии, дроссели), так и устройства, преобразующие электрическую энергию в другой вид энергии, использующие в своей работе магнитные поля (асинхронные двигатели, индукционные печи и т.д.). До 80-85% всей реактивной мощности, вызванной образованием магнитных полей, потребляется асинхронными двигателями и трансформаторами. Относительно небольшой вклад в общий баланс реактивной мощности вносят другие потребители, такие как индукционные печи, сварочные трансформаторы, преобразователи, люминесцентное освещение и т.д.

Трансформатор как потребитель реактивной мощности. Трансформатор является одним из основных звеньев в передаче электроэнергии от электростанции к потребителю. В зависимости от расстояния между электростанцией и потребителем и в зависимости от схемы передачи электроэнергии количество ступеней трансформатора варьируется от двух до шести. Поэтому мощность установленных трансформаторов обычно в несколько раз превышает суммарную мощность генераторов в энергосистеме. Каждый трансформатор сам по себе является потребителем реактивной мощности. Реактивная мощность необходима для создания переменного магнитного потока, который передает энергию от одной обмотки трансформатора к другой.

Асинхронный двигатель как потребитель реактивной мощности. Асинхронные двигатели, помимо активной мощности, потребляют до 60-65% реактивной мощности нагрузок энергосистемы. По принципу действия асинхронный двигатель похож на трансформатор. Как и в трансформаторе, энергия в первичной обмотке двигателя (статор) передается во вторичную обмотку (ротор) с помощью магнитного поля.

Индукционные печи как потребители реактивной мощности. Крупными потребителями электроэнергии, для работы которых требуется высокий уровень реактивной мощности, являются в первую очередь индукционные печи промышленной частоты для плавки металлов. По сути, эти печи являются мощными, но не трансформаторно неэффективными по своей конструкции трансформаторами, вторичная обмотка которых представляет собой металл (фиолетового цвета), расплавленный индуктированными в ней токами.

Конвертация единиц измеренияВыпрямители, преобразующие переменный ток в постоянный с помощью выпрямителей, также являются крупными потребителями реактивной мощности. Выпрямительные системы широко используются в промышленности и на транспорте. Например, генераторы большой мощности с ртутными преобразователями используются для подачи электроэнергии в изоляционные ванны, например, при производстве алюминия, каустической соды и т.д. Железнодорожный транспорт в нашей стране почти полностью электрифицирован, и на значительной части железнодорожных линий используются преобразователи постоянного тока.

C=I/(w*U), где w – угловая частота.

Коэффициент потребления электроэнергии

При подключении ламп и нагревателей коэффициент мощности равен единице. Этот показатель снижается до 0,7 или менее, когда в цепь добавляются энергоемкие электродвигатели, другие компоненты с реактивными элементами.

Правильное применение определений и расчетов мощности помогает оптимизировать проектирование электрической сети с учетом конкретных подключаемых нагрузок. Приведенная выше информация полезна для определения размеров проводников, автоматических выключателей и блоков предохранителей. Совместное использование этих знаний позволит повысить надежность электроснабжения и предотвратить возникновение и развитие аварий.

Приборы для экономии электроэнергии можно приобрести в Интернете. Компенсаторы реактивной мощности. Важно не переусердствовать. Хотя компенсатор хорошо смотрелся бы рядом с работающим компрессором холодильника или мотором пылесоса, обременять квартиру измерениями при включенных лампочках – сомнительная затея. Перед установкой компенсатора проверьте сдвиг фаз между напряжением и током и правильно рассчитайте емкость блока конденсаторов, как указано. В противном случае попытки сэкономить деньги таким образом не увенчаются успехом, если только вы не попадете пальцем в небо и не попадете в цель.

Что предлагается под видом энергосбережения

В Интернете они предлагают приобрести энергосберегающие устройства. Компенсаторы реактивной мощности. Важно не переусердствовать. Допустим, компенсатор хорошо бы смотрелся рядом с компрессором холодильника, мотором пылесоса, плохая идея нагружать квартиру лампочками. Перед установкой устройства убедитесь, что вы знаете разницу фаз между напряжением и током, и правильно определите размер конденсаторной батареи. В противном случае попытки сэкономить деньги таким образом не увенчаются успехом, если только вы случайно не укажете пальцем в небо и не попадете в точку.

Вторым аспектом компенсации реактивной мощности является учет. Это используется в больших установках с мощными двигателями, которые создают большие фазовые углы. Вводятся специальные счетчики реактивной мощности, которые оплачиваются по тарифу. Для расчета коэффициента нагрузки используются оценки потерь тепла в проводниках, износа кабельной сети и других факторов.

2. Тип реактивной нагрузки характеризуется тем, что сначала (на определенный период времени) накапливает энергию, поступающую от источника питания. Накопленная энергия затем высвобождается (в течение определенного периода времени) обратно в источник. К таким нагрузкам относятся компоненты электрической цепи, такие как конденсаторы и индукторы, а также устройства, содержащие их. В такой нагрузке происходит сдвиг фаз между напряжением и током на 90 градусов. Поскольку основной целью существующих систем электроснабжения является полезная доставка электроэнергии от производителя непосредственно к потребителю (а не перекачка ее туда-сюда), компонент реактивной мощности обычно считается вредной характеристикой цепи.

Активная и реактивная электроэнергия

При расчете электрической мощности, потребляемой любым электроприбором или бытовой техникой, обычно учитывается так называемая кажущаяся мощность электрического тока, который совершает определенную работу в цепи для данной нагрузки. Термин “кажущаяся мощность” относится ко всей мощности, потребляемой электроприбором, и включает в себя как активную, так и реактивную составляющие, которые, в свою очередь, зависят от типа нагрузки, используемой в цепи. Активная мощность всегда измеряется и указывается в ваттах (Вт), а видимая мощность обычно указывается в вольт-амперах (ВА). Различные устройства, являющиеся потребителями электроэнергии, могут работать в цепях, которые имеют как активную, так и реактивную составляющую электрического тока.

Активный компонент Активная составляющая энергии, поставляемой любой нагрузкой, выполняет полезную работу и преобразуется в необходимую нам энергию (тепло, свет, звук и т.д.). Некоторые электроприборы работают в основном на этом компоненте энергии. К ним относятся лампы накаливания, электроплиты, обогреватели, электроплиты, утюги и т.д.
Если прибор имеет активную потребляемую мощность 1 кВт, он будет потреблять от сети полную мощность 1 кВА.

Реактивный компонент Компонент электрического тока возникает только в цепях, содержащих реактивные элементы (индуктивности и емкости), и обычно рассеивается за счет бесполезного нагрева проводников, составляющих цепь. Примерами таких реактивных нагрузок являются электродвигатели различных типов, портативные электрические инструменты (электродрели, болторезы и т.д.) и различные электронные устройства. Полная мощность этих устройств, измеряемая в вольт-амперах, и активная мощность (в ваттах) связаны друг с другом через коэффициент мощности cosφ, который может принимать значения от 0,5 до 0,9. Эти устройства обычно сообщают активную мощность в ваттах и значение коэффициента cosφ. Чтобы определить общую потребляемую мощность в ВА, разделите значение активной мощности (в ваттах) на cos ϕ.

Пример: Если мощность дрели составляет 600 Вт, а cosφ = 0,6, то из этого следует, что общая потребляемая мощность инструмента составляет 600/0,6=1000 ВА. Если cosφ недоступен, можно взять приблизительное значение, которое для бытового электроинструмента составляет примерно 0,7.

Рассматривая активную и реактивную составляющие электроэнергии (точнее, ее мощность), мы обычно имеем в виду явления, происходящие в цепях переменного тока. Было обнаружено, что различные нагрузки в цепях переменного тока ведут себя очень по-разному. Некоторые нагрузки используют переданную энергию по назначению (т.е. для выполнения полезной работы), в то время как другие нагрузки накапливают энергию и затем передают ее обратно источнику питания.

В зависимости от их поведения в цепях переменного тока, различные нагрузки на приемники делятся на следующие два типа:

1. Активные нагрузки Поглощает всю энергию, полученную от источника, и преобразует ее в полезную работу (например, свет от лампы), причем форма тока в нагрузке точно такая же, как и напряжение на ней (нет сдвига фаз).

2. Тип реактивной нагрузки характеризуется тем, что первоначально (в течение определенного периода времени) накапливает энергию, поступающую от источника питания. Накопленная энергия затем высвобождается (в течение определенного периода времени) обратно в источник питания. К таким нагрузкам относятся компоненты электрической цепи, такие как конденсаторы и индукторы, а также устройства, содержащие их. В такой нагрузке происходит сдвиг фаз между напряжением и током на 90 градусов. Поскольку основной целью существующих энергосистем является выгодная доставка электроэнергии от производителя непосредственно к потребителю (а не перекачка ее туда-сюда), компонент реактивной мощности обычно считается вредной характеристикой цепи.

Потери реактивной мощности в сети напрямую зависят от значения коэффициента мощности, рассмотренного выше, т.е. чем выше cosφ потребителя, тем меньше будут потери мощности в линии и тем дешевле будет передача электроэнергии потребителю.
Таким образом, коэффициент мощности говорит нам о том, насколько эффективно используется рабочая мощность источника электроэнергии. Для улучшения коэффициента мощности (cosφ) во всех типах электрических систем используются специальные методы компенсации реактивной мощности.
Обычно для увеличения коэффициента мощности (путем уменьшения сдвига фаз между током и напряжением, т.е. угла φ) в операционной системе используются специальные компенсирующие устройства, называемые вспомогательными генераторами емкостного тока.
Кроме того, очень часто для компенсации потерь, связанных с индуктивной составляющей цепи, в качестве синхронных компенсаторов используется конденсаторная батарея, подключенная параллельно рабочей нагрузке.

нет Публикация: 2011 0 4 Полученная премия 0 1

Читайте далее: