Ce este puterea reactivă și cum să faci față

Fizica procesului și practica utilizării unităților de compensare a puterii reactive

Pentru a înțelege conceptul de putere reactivă, amintim mai întâi ce este energia electrică. Energie electrică Este o cantitate fizică care caracterizează rata de generare, transmisie sau consum de energie electrică pe unitate de timp.

Cu cât este mai mare puterea, cu atât mai multă muncă poate face instalația electrică pe unitatea de timp. Putere măsurată în wați (produs Volt x Ampere). Puterea instantanee este produsul valorilor instantanee ale tensiunii și puterii curentului pe o parte a circuitului electric.

Fizica procesului

În circuitele cu curent continuu, valorile puterii instantanee și medii pentru o anumită perioadă de timp coincid, dar conceptul de putere reactivă este absent. În circuitele de curent alternativ, acest lucru se întâmplă numai dacă sarcina este pur activă. Acesta este, de exemplu, un încălzitor electric sau o lampă cu incandescență. Cu o astfel de sarcină în circuitul de curent alternativ, faza de tensiune și faza de curent coincid și toată puterea este transferată sarcinii.

Dacă sarcina este inductivă (transformatoare, motoare electrice), atunci curentul rămâne în fază de tensiune, dacă sarcina este capacitivă (diverse dispozitive electronice), atunci curentul în fază depășește tensiunea. Întrucât curentul și tensiunea nu coincid în fază (sarcină reactivă), doar o parte din putere (putere completă) este transferată sarcinii (consumator), care ar putea fi transferată la sarcină dacă deplasarea de fază a fost zero (sarcină activă).

Putere activă și reactivă

Partea din puterea totală care a fost transferată sarcinii în perioada curentului alternativ se numește putere activă. Este egal cu produsul valorile curentului de tensiune și curent pe cosinusul unghiului de fază dintre ele (cos φ).

Puterea care nu a fost transferată în sarcină, dar a dus la pierderi în încălzire și radiații, este numită puterea reactivă. Este egal cu produsul valorilor curente ale curentului și tensiunii prin sinusul unghiului de fază dintre ele (sin φ).

În acest fel puterea reactivă este o valoare care caracterizează sarcina. Se măsoară în amperi reactivi volt (var, var). În practică, noțiunea de cosin Phi este mai des întâlnită ca o cantitate care caracterizează calitatea unei instalații electrice în ceea ce privește economia de energie.

Într-adevăr, cu cât cos φ este mai mare, cu atât mai multă energie furnizată de la sursă intră în sarcină. Deci, puteți utiliza o sursă mai puțin puternică și mai puțină energie este irosită.

Puterea reactivă a consumatorilor casnici

Deci, consumatorii de curent alternativ au un astfel de parametru precum factorul de putere cosφ.

Pe grafic, curentul este deplasat cu 90 ° (pentru claritate), adică un sfert din perioadă. De exemplu, echipamentele electrice au cosφ = 0,8, ceea ce corespunde unui unghi arccos de 0,8 ≈ 36,8 °. Această schimbare se datorează prezenței componentelor neliniare la consumatorul de energie electrică - condensatoare și inductanțe (de exemplu, înfășurări ale motoarelor electrice, transformatoarelor și electromagnetilor).

Pentru a înțelege în continuare ce se întâmplă, este necesar să se țină seama de faptul că cu cât factorul de putere este mai mare (maxim 1), cu atât consumatorul utilizează mai mult energia electrică primită din rețea (adică o cantitate mai mare de energie este transformată în muncă utilă) - această sarcină este numită rezistivă.

Cu o sarcină rezistivă, curentul din circuit coincide cu tensiunea. Și cu un factor de putere scăzut, încărcătura se numește reactivă, adică o parte din consumul de energie nu face muncă utilă.

Tabelul de mai jos prezintă clasificarea consumatorilor după factorul de putere.

Clasificarea consumatorilor AC

Următorul tabel prezintă factorul de putere al consumatorilor de energie electrică casnici

Factorul de putere al aparatelor electrice de uz casnic

Electrician cu umor

Ce este puterea reactivă? Totul este foarte simplu!

Metode de compensare a puterii reactive

Din cele de mai sus rezultă că, dacă sarcina este inductivă, atunci trebuie compensată cu ajutorul condensatoarelor (condensatoare) și invers încărcarea capacitivă este compensată cu ajutorul inductorilor (șocurilor și reactoarelor). Acest lucru ajută la creșterea cosi phi (cos φ) la valori acceptabile de 0,7-0,9. Acest proces se numește compensarea puterii reactive.

Efectul economic al compensării puterii reactive

Efectul economic al introducerii instalațiilor de compensare a puterii reactive poate fi foarte mare. Conform statisticilor, aceasta reprezintă de la 12 la 50% din plata pentru energie electrică în diferite regiuni ale Rusiei. Instalarea compensării puterii reactive plătește în cel mult un an.

Pentru instalațiile proiectate, introducerea unei unități de condensare în stadiul de dezvoltare permite economisirea costurilor liniilor de cablu prin reducerea secțiunii lor transversale. O instalare automată a condensatorului, de exemplu, poate ridica cos φ de la 0,6 la 0,97.

constatări

Deci, centralele de compensare a puterii reactive aduc beneficii financiare concrete. De asemenea, vă permit să mențineți echipamentul în stare de lucru mai mult timp.

Iată câteva motive pentru care se întâmplă acest lucru.

1. Reducerea sarcinii pe transformatoarele de putere, crescând în legătură cu aceasta viața lor de serviciu.

2. Reducerea sarcinii pe fire și cabluri, capacitatea de a utiliza cabluri cu secțiune transversală mai mică.

3. Îmbunătățirea calității energiei electrice de la consumatorii de energie electrică.

4. Eliminarea posibilității amenzilor pentru reducerea cosului φ.

5. Reducerea nivelului de armonice superioare din rețea.

6. Scăderea nivelului consumului de energie electrică.

Comments

[#1 Constantin]

Factorul de putere este raportul dintre puterea activă (wați, kilowati) și puterea aparentă (volt-amperi, kilovolt-amperi). Factorul de putere în cazul general este întotdeauna mai mic decât unitatea. Doar cu o sarcină pur activă (iluminat, dispozitive de încălzire) este egală cu unitatea. Valoarea factorului de putere determină fracția din puterea aparentă (completă) a generatorului sau a transformatorului pe care aceștia îl pot oferi receptorului electric sub formă de putere activă.

[#2]

Mulțumesc foarte mult, informații cu adevărat de înțeles.

[#3 Andrew]

Doar că articolul a uitat să adauge că cea mai mare parte a puterii reactive este returnată înapoi la sistemul electric! Dacă explicați pe degete, curentul curge prin fir în ambele părți în același timp, dacă există dezacorduri - de la generator la sarcină și de la sarcină (returnează energie) la generator. Și în mod natural, acest lucru este posibil doar cu AC. Iar consumatorul plătește pentru energie pe care nu a folosit-o de fapt! Prin urmare, unele lucruri (cum ar fi scăderea nivelului de consum) apar doar practic datorită principiului idiot potrivit căruia contorul consideră energia care trece, și UNDE merge pe tambur. Desigur, compensația este necesară, dar în mare parte pentru companiile de energie. Ei bine, dacă vă gândiți logic - cum introducerea unui element suplimentar cu pierderi în circuit poate crește eficiența acestuia ???? Dar, ca metodă de combatere a armonicilor și a dependenței (exceselor) de tensiune într-o linie, este eficientă, deoarece generator de potrivire și încărcare. În mod natural, se pot utiliza fire mai subțiri (pentru teoretic cos = 0, curentul din sârmă se va dubla, deoareceva curge prin fir în ambele direcții la fel SIMULTANE). Sarcina pe dispozitivele de control și distribuție va scădea, de asemenea, din cauza aceleași Și generatoarele cu transformatoare de curent invers nu le place. Și aceste procese au loc în timpul ORICE schimbare de încărcare (dacă nu este pur activă, ceea ce, în general, nu se întâmplă cu adevărat, chiar și o lampă obișnuită are o inductanță neglijabilă). În anii 70 în Statele Unite, din cauza DISCONECTĂRII, fabrica imediat sub linie a adus sub o sută de transformatoare de distribuție în mai multe state ...

[#4]

Andrey, contoarele de uz casnic sunt „contoare de energie activă”. Cu toate ce rezultă. Nu iau în considerare energia reactivă.

[#5 MaksimovM]

AndrewÎn primul rând, instalația este alimentată întotdeauna de mai multe linii electrice. Chiar dacă instalația este complet energizată, ceea ce este în principiu imposibil, întrucât există întotdeauna mai multe surse independente de furnizare a energiei, acest lucru nu poate servi drept motiv pentru de-energizarea stațiilor de distribuție. Instalația funcționează - încărcarea se află la sub-stații, instalația s-a oprit - sarcina a scăzut cu o anumită valoare. Acesta nu este un mod de urgență pentru sistemul de alimentare. Nu poate decât invers - instalația este de-energizată ca urmare a de-energizării mai multor stații.

Cosin phi (factorul de putere) este raportul dintre puterea activă și consumul total de energie. În principiu, acesta nu poate fi egal cu zero. Toate transformatoarele amplasate la sub-stații, proiectate pentru o anumită putere și această putere este completă, adică ținând cont de componenta activă și reactivă. Energia electrică consumată, deși activă, chiar reactivă, merge întotdeauna într-o direcție. Puterea poate avea o direcție diferită pe liniile de tranzit ale stațiilor, în acest caz, în funcție de starea unei anumite secțiuni a sistemului de alimentare, puterea activă și reactivă poate avea o direcție diferită (consumul sau returnarea energiei electrice).

[#6 BAB]

Dragi prieteni (autorul articolului și comentarii), nu sunt de acord cu voi cu privire la toate, dar nu voi discuta despre acest lucru. Vreau să îmi exprim viziunea asupra fizicii procesului. În general, în natură, un astfel de tip de energie (putere) ca „Reactiv”, desigur, nu există. Există însă un concept: energia reactivă (puterea). Acest concept caracterizează fenomenul care apare în circuitele electrice cu curent alternativ. Esența fenomenului este simplă. Elementele inductive și capacitive creează (apar) câmpuri magnetice și electrice. În circuitele cu curent alternativ, aceste câmpuri sunt în mod natural, de asemenea, variabile. Energia este cheltuită pentru crearea acestor câmpuri. De exemplu, atunci când un curent curge într-o inductanță, apare un câmp magnetic. Mai mult, când curentul crește, energia din rețeaua electrică (adică din generator) este consumată pentru a crea acest câmp, iar când curentul scade, energia stocată în inductanță este returnată rețelei. Evident, pentru fiecare perioadă, câmpul magnetic se dublează de la zero la maxim și de două ori scade în direcția opusă. Un fenomen similar are loc în rezervor. Doar în capacitate câmpurile electrice oscilează și acest lucru se întâmplă sincron cu o modificare a tensiunii. Fazele de oscilație ale câmpurilor electrice într-o capacitate și câmpurile magnetice într-o inductanță sunt întotdeauna în față. Fenomenele similare apar în sistemele mecanice: de exemplu, atunci când un arc este comprimat, energia este cheltuită, iar atunci când nu este închisă, energia potențială stocată este eliberată (de ce nu capacitatea?), Sau de exemplu, pentru a pompa apa la o viteză constantă într-un sistem de alimentare cu apă închis, durează ceva timp pentru ca pompa să funcționeze, dacă după aceea pompa opriți apoi circulația apei va continua pentru o perioadă de inerție datorită energiei cinetice stocate (acesta este un analog al inductanței).

Concluzie: Energia reactivă nu este un tip de energie special, ci este energie electrică, care este consumată periodic în circuite de curent alternativ și cedată de elemente reactive.

PS. - Energia reactivă (puterea) poate fi măsurată, adică există.

[#7]

Singurul lucru cu care sunt de acord cu autorul este că există o mulțime de legende în jurul conceptului de „energie reactivă” ... Se pare că autorul și-a propus propria răzbunare ... Confuz ... contradictoriu ... tot felul de abundență: "' vine, energia merge ... "Rezultatul a fost în general șocant, adevărul a fost răsturnat:" Concluzie - curentul reactiv determină încălzirea firelor fără a face nicio lucrare utilă "Domnule, dragă! încălzirea este deja funcțională !!! Părerea mea, aici persoanele care au un fond tehnic fără o diagramă vectorială a unui generator sincron sub sarcină nu pot lipi corect descrierea procesului, iar pentru cei interesați, pot oferi o opțiune simplă, fără niciun chef.

Deci despre energia reactivă. 99% din energia electrică cu o tensiune de 220 volți sau mai mare este generată de generatoare sincrone. Folosim diferite aparate electrice în viața și munca de zi cu zi, majoritatea „încălzesc aerul”, degajă căldura într-un grad sau altul ... Simți televizorul, monitorul computerului, nici măcar nu vorbesc despre cuptorul electric din bucătărie, oriunde se simte cald. Aceștia sunt toți consumatorii de energie activă în sursa de alimentare a unui generator sincron. Puterea activă a generatorului este pierderea iremediabilă a energiei generate de căldură în fire și dispozitive. Pentru un generator sincron, transferul de energie activă este însoțit de rezistență mecanică pe arborele de antrenare. Dacă dumneavoastră, dragă cititor, ați rotit generatorul manual, ați simți imediat o rezistență crescută la eforturile dvs. și asta ar însemna că acesta, cineva a inclus un număr suplimentar de încălzitoare în rețeaua dvs., adică încărcarea activă a crescut. Dacă aveți motorină ca generator, asigurați-vă că consumul de combustibil crește la viteza fulgerului, deoarece este sarcina activă care vă consumă combustibilul. Cu energia reactivă, este diferit ... Vă voi spune, este incredibil, dar unii consumatori de energie electrică sunt surse de electricitate, deși pentru un moment foarte scurt, dar așa sunt. Și dacă luăm în considerare faptul că curentul alternativ al frecvenței industriale își schimbă direcția de 50 de ori pe secundă, atunci astfel de consumatori (reactivi) își transferă energia în rețea de 50 de ori pe secundă. Știi cum în viață, dacă cineva adaugă ceva la originalul său, fără consecințe, acesta nu rămâne. Aici, cu condiția să existe o mulțime de consumatori reactivi sau să fie suficient de puternici, generatorul sincron este încântat. Revenind la analogia noastră anterioară în care v-ați folosit puterea musculară ca unitate, veți observa că, în ciuda faptului că nu ați schimbat ritmul prin rotirea generatorului sau nu ați simțit o suprasolicitare a arborelui, luminile din rețeaua dvs. s-au stins brusc. Paradoxal, cheltuim combustibil, rotim generatorul cu o frecvență nominală, dar nu există tensiune în rețea ... Stimate cititor, opriți consumatorii reactivi într-o astfel de rețea și totul va fi restaurat. Fără a intra în teorie, excitația apare atunci când câmpurile magnetice din interiorul generatorului, câmpul sistemului de excitație rotind împreună cu axul și câmpul înfășurării staționare conectate la rețea se rotește în direcția opusă, slăbindu-se astfel. Generarea de energie electrică scade odată cu scăderea câmpului magnetic în interiorul generatorului. Tehnologia a mers mult mai departe, iar generatoarele moderne sunt echipate cu regulatoare automate de excitație, iar atunci când consumatorii reactivi „defectează” tensiunea din rețea, regulatorul va crește imediat curentul de excitație al generatorului, fluxul magnetic se va reface la normal și tensiunea din rețea se va restabili Este clar că curentul de excitație are component activ, așa că vă rugăm să adăugați combustibil în motorină ..În orice caz, sarcina reactivă afectează negativ funcționarea rețelei, mai ales atunci când consumatorul reactiv este conectat la rețea, de exemplu, un motor electric asincron ... Cu o putere semnificativă a acestuia din urmă, totul se poate termina prost, din greșeală. În concluzie, pot adăuga pentru un adversar curios și avansat că există și consumatori reactivi cu proprietăți utile. Acestea sunt toate cele care au capacitate electrică ... Conectați astfel de dispozitive la rețea și compania electrică vă datorează deja)). În formă pură, acestea sunt condensatoare. De asemenea, ele emit energie electrică de 50 de ori pe secundă, dar, în același timp, fluxul magnetic al generatorului, dimpotrivă, crește, astfel încât regulatorul poate reduce chiar și curentul de excitație, economisind costurile. De ce nu făceam o rezervare în acest sens înainte ... de ce ... Stimate cititor, mergeți în jurul casei dvs. și căutați un consumator cu jet capacitiv ... nu veți găsi ... Dacă nu stricați un televizor sau o mașină de spălat ... dar nu va fi clar .... <

[#8]

Ei bine, de parcă 50 Hz ar fi o schimbare în direcția actuală de 100 de ori pe secundă, a durat încă 1 an ... Deci toată lumea este alfabetizată.

[#9]

Eugene, în primul an de seminar sau la Institutul de educație fizică? Nu ar fi necinstit! Cel care are un creier a învățat chiar și într-o clasă, în acest mod, în secolul 7 - 8, că hertzul este o perioadă completă de oscilație pe secundă! Ie cu o formă de undă sinusoidală cu o frecvență de 50 Hz, semnul se schimbă la opus de 50 de ori pe secundă, dar jumătatea undei va fi deja 100! Citiți aici, el ia o eroare: inginerie electrică a devenit acum ca o credință păgână: obscurantism și erezie ...

[#10]

Prieteni, prin scăderea reactivității, reduceți activul, este un fapt! Contorul va arăta și asta!

Amintiți-vă fizica elementară!

Pentru a afla indicatorul puterii active, este necesar să cunoaștem puterea totală, pentru calculul său se utilizează următoarea formulă: S = U \ I, unde U este tensiunea rețelei, iar I este puterea curentă a rețelei.

Calculul puterii active are în vedere unghiul sau coeficientul de fază (cos), apoi: S = U * I * cos

Așadar, luați căpușe, măsurați reactivul, dacă este mai mic de 0,9, puneți Conders cu ratingul corespunzător și veți fi fericiți!

[#11 Anatoli]

Toate acestea sunt corecte, dar dacă punem o punte de diodă în circuit cu un condensator (toate pierderile de putere activă pentru încălzirea podului și condensatorului diodei, desigur, vor fi luate în considerare de contor ca putere activă), iar după conectarea podului diodei, conectați condensatorul electrolitic, atunci acesta se va încărca la maxim tensiunea de rețea, după care, neavând nicio cale pentru descărcarea sa, va începe să rămână încărcată la tensiunea maximă de rețea. Timpul de încărcare poate fi arbitrar lung, dar condensatorul a consumat doar curent din rețea prin puntea diodei, acumulând treptat încărcarea sa și crescând tensiunea pe plăcile sale până la tensiunea maximă a rețelei, iar condensatorul a consumat doar curentul, care este cu 90 de faze înaintea tensiunii de fază, adică curentul reactiv din rețea. Da, condensatorul nu și-a întors sarcina în rețeaua electrică în următorul trimestru al perioadei, așa cum ar fi trebuit să se facă dacă ar fi fost conectat la rețeaua electrică fără o punte de diodă. Și atunci puterea condensatorului fără a ține cont de pierderile active datorate încălzirii plăcilor sale ar fi considerată o putere pur reactivă. Dar condensatorul a fost încărcat cu curent de la o sursă de curent sub forma unei punți de diodă, iar acest curent a fost un curent reactiv în ceea ce privește rețeaua electrică, deoarece există un alt condensator în circuit până la podul diodei. Adică, contorul nu a ținut cont de această energie electrică, deoarece era o putere reactivă, iar curentul era înaintea tensiunii cu aproape un unghi de 90 de grade electrice, iar contorul ca putere activă ține cont doar de puterea care coincide în fază cu curentul. În acest caz, condensatorul electrolitic conectat după puntea diodei nu mai poate fi descărcat în rețea, după încărcare la tensiunea maximă a rețelei, va rămâne în stare de încărcare.Adică, o parte din energia electrică care nu este luată în considerare de contor este selectată din rețeaua electrică. Dacă condensatorul este descărcat destul de rapid până la o anumită sarcină, cum ar fi un rezistor, atunci sarcina acumulată de condensatorul electrolitic este transformată în energie termică și va încălzi rezistorul. Condensatorul va fi din nou încărcat de la rețea. Dacă un curent curge continuu pe rezistență, condensatorul va netezi ondulările tensiunii redresate, reîncărcându-se din rețea cu curent reactiv. Dar în același timp, un curent reactiv rectificat va curge prin rezistența în sine. Mărimea căderii de tensiune pe rezistor va depinde de mărimea rezistenței sale. Componenta constantă a curentului prin rezistor nu va putea afecta unghiul electric între curent și tensiune în partea de circuit față de podul diodei, deoarece tensiunea după puntea diodei este de 1,41 ori mai mare decât tensiunea față de podul diodei. Desigur, datorită faptului că tensiunea de sarcină de pe podul diodei coincide în fază cu scurgerea la curentul de încărcare și ondulările tensiunii redresate sunt netezite complet, contorul nu va ține cont de o parte din puterea de încărcare ca putere activă în rețeaua de curent alternativ. Pentru o putere mare de încărcare, un astfel de circuit este inacceptabil din cauza dimensiunii condensatorilor și a curenților mari. Dar o astfel de schemă este folosită în schemele de alimentare pentru lămpile LED cu un condensator de balast. Dacă în locul unui condensator de balast este instalat un rezistor de balast, atunci consumul de energie electrică al lămpii cu LED-uri crește imediat de 20-25 de ori din cauza pierderilor mari la încălzirea rezistorului de balast. O astfel de schemă poate fi utilizată doar la capacități reduse și exclusiv pentru transformarea energiei electrice în căldură, de exemplu, în energie caldă pe rezistența internă a LED-urilor cu emisia de lumină.

[#12 Serghei]

Toți comentatorii sunt atât de deștepți, încât scrieți sau copiați comentarii de pe diferite site-uri sau cărți. Așadar, spuneți-mi, ce trăim într-un astfel de tâmpit încât trebuie să studiem tipurile de energie noi înșine și cum funcționează și pentru ce plătim. Respect pentru autor.

[#13 hamster]

în comentarii este scris chiar mai rău decât în ​​articol - nimeni nu este clar

[#14 serj]

Și ce truc este de acest fel. Energia activă este de 53435. Reactiv consumat-7345 și reactiv eliberat-36456 și acest lucru este în funcție de contor. De ce există o astfel de diferență între energiile reactive și este corect să fim obligați să plătim pentru asta

[#15 Elena Alexandrovna]

De unde ați obținut aceste formule ?! Putere brută: S = rădăcina lui (P * P + Q * Q), unde P este activ și Q este putere reactivă. Pentru a găsi cel reactiv, trebuie să înmulțiți cel activ (care P) cu un anumit coeficient (tg f), care este localizat din cos f în funcție de datele de pașaport ale receptorului (dacă aveți nevoie, îl veți găsi cu ușurință). Arr ... Acum, căutați informații pe internet și vă confruntați cu prostii ... Reducerea puterii reactive în niciun caz nu reduce activul !!! Dimpotrivă, puterea deplină ar trebui să se străduiască pentru activ !!!

[#16 VVM]

"...la teoretic cos = 0, curentul din fir se va dubla"m ... da!
Ei bine, atrage deja, chiar și pentru tine, acest cerc de unitate blestemat și astadracului Cruce carteziană cu săgeți (una în dreapta, una în vârf).