Što je reaktivna snaga i kako se nositi s njom

Fizika procesa i praksa upotrebe jedinica za kompenzaciju jalove snage

Da bismo razumjeli koncept jalove snage, prvo se prisjetimo što je električna energija. Električna snaga Je fizička količina koja karakterizira brzinu stvaranja, prijenosa ili potrošnje električne energije po jedinici vremena.

Što je veća snaga, više rada električna instalacija može obaviti u jedinici vremena. Izmjerena snaga u vatima (proizvod Volt x Ampere). Trenutna snaga je proizvod trenutnih vrijednosti napona i jačine struje na nekom dijelu električnog kruga.

Procesna fizika

U krugovima istosmjerne struje vrijednosti trenutne i prosječne snage za određeno vremensko razdoblje podudaraju se, ali koncept jalove snage nema. U AC krugovima to se događa samo ako je opterećenje isključivo aktivno. To je, na primjer, električni grijač ili žarulja sa žarnom niti. S takvim opterećenjem u izmjeničnom krugu, faza napona i faza struje podudaraju se i sva snaga se prenosi na opterećenje.

Ako je opterećenje induktivno (transformatori, elektromotorni motor), tada struja zaostaje u fazi od napona, ako je opterećenje kapacitivno (različiti elektronički uređaji), tada struja u fazi nadmašuje napon. Budući da se struja i napon ne podudaraju u fazi (reaktivno opterećenje), samo se dio snage (pune snage) prenosi na teret (potrošač), koji bi se mogao prenijeti na teret ako bi fazni pomak bio nula (aktivno opterećenje).

Aktivna i reaktivna snaga

Naziva se dio ukupne snage koji je prebačen na opterećenje tijekom razdoblja izmjenične struje aktivna snaga, Jednako je proizvodu trenutne vrijednosti napona i struje na kosinusu faznog kuta između njih (cos φ).

Naziva se snaga koja nije prenesena na opterećenje, ali je dovela do gubitaka u grijanju i zračenju reaktivna snaga, Ona je jednaka proizvodu trenutnih vrijednosti struje i napona sineusom faznog kuta između njih (sin φ).

Na ovaj način jalova snaga je vrijednost koja karakterizira opterećenje, Mjeri se u voltnim reaktivnim amperima (var, var). U praksi se pojam kosinusa phi češće susreće kao količina koja karakterizira kvalitetu električne instalacije u smislu uštede energije.

U stvari, što je veći cos φ, više energije dobiva iz izvora. Na taj način možete koristiti manje snažan izvor i manje energije trošite.

Reaktivna snaga kućanskih potrošača

Dakle, AC potrošači imaju takav parametar kao faktor snage cosφ.

Na grafu se struja pomiče za 90 ° (radi jasnoće), odnosno za četvrtinu razdoblja. Na primjer, električna oprema ima cosφ = 0,8, što odgovara kutu luka od 0,8 ≈ 36,8 °. Taj pomak nastaje zbog prisutnosti nelinearnih komponenti u potrošaču električne energije - kondenzatori i induktori (na primjer, namoti elektromotora, transformatora i elektromagneta).

Da bismo dalje razumjeli što se događa, potrebno je uzeti u obzir činjenicu da što je veći faktor snage (maksimalno 1), to učinkovitije potrošač koristi električnu energiju koja je primljena iz mreže (to je više energije pretvoreno u koristan rad) - to se opterećenje naziva otporno.

Sa otpornim opterećenjem, struja u krugu podudara se s naponom. A s malim faktorom snage, opterećenje se naziva reaktivno, to jest, dio potrošnje energije ne čini korisne radove.

Tablica u nastavku prikazuje klasifikaciju potrošača prema faktoru snage.

AC klasifikacija potrošača

Sljedeća tablica prikazuje faktor snage kućanskih kupaca električne energije.

Faktor snage kućanskih električnih uređaja

Humor električar

Što je jalova snaga? Sve je vrlo jednostavno!

Metode kompenzacije reaktivne snage

Iz navedenog proizlazi da ako je opterećenje induktivno, tada ga treba nadoknaditi pomoću kondenzatora (kondenzatora) i obrnuto, kapacitivno se opterećenje vrši pomoću induktora (prigušnica i reaktora). To pomaže povećati kosinus phi (cos φ) na prihvatljive vrijednosti od 0,7-0,9. Taj se proces zove kompenzacija jalove snage.

Ekonomski učinak kompenzacije jalove snage

Ekonomski učinak uvođenja sredstava za nadoknadu jalove snage može biti vrlo velik. Prema statistikama, to čini od 12 do 50% plaćanja električne energije u raznim regijama Rusije. Instalacija za kompenzaciju reaktivne snage plaća se sama za ne više od godinu dana.

U projektiranim objektima, uvođenje kondenzatorske jedinice u fazi razvoja omogućuje uštedu na troškovima kabelskih vodova smanjujući njihov presjek. Na primjer, automatska kondenzatorska instalacija može povećati cos φ od 0,6 do 0,97.

nalazi

Dakle, postrojenja za kompenzaciju jalove snage donose opipljive financijske koristi. Također vam omogućuju dulje zadržavanje opreme u radnom stanju.

Evo nekoliko razloga zbog kojih se to događa.

1. Smanjivanje opterećenja na energetske transformatore, povećavajući s tim u vezi njihov životni vijek.

2. Smanjenje opterećenja na žicama i kablovima, mogućnost korištenja kabela manjeg presjeka.

3. Poboljšanje kvalitete električne energije od potrošača električne energije.

4. Ukidanje mogućnosti novčanih kazni za smanjenje cos φ.

5. Smanjivanje razine viših harmonika u mreži.

6. Smanjenje razine potrošnje električne energije.

Comments

[#1 Constantin]

Faktor snage je omjer aktivne snage (vata, kilovata) prema prividnoj snazi ​​(volt-amper, kilovolt-amper). Faktor snage u općenitom slučaju uvijek je manji od jedinstva. Jedino s čisto aktivnim opterećenjem (rasvjeta, uređaji za grijanje) jednako je jedinstvu. Vrijednost faktora snage određuje udio prividne (pune) snage generatora ili transformatora koji mogu dati električnom prijemniku u obliku aktivne snage.

[#2]

Puno hvala, stvarno razumljive informacije.

[#3 Andrija]

Upravo je to članak zaboravio dodati da se najveći dio jalove snage vraća u električni sustav! Ako objasnite na prstima, struja teče kroz žicu s obje strane istovremeno ako postoje neslaganja - od generatora do opterećenja i od tereta (vraća energiju) do generatora. I naravno, to je moguće samo s izmjeničnom strujom. A potrošač PLAĆA energiju koju zapravo nije iskoristio! Stoga se neke stvari (poput smanjenja razine potrošnje) događaju gotovo gotovo zbog idiotskog načela da brojilo broji energiju koja prolazi pored njega i GDJE ide na bubanj. Naknada je, naravno, nužna, ali većinom za energetske tvrtke. Pa, ako mislite logično - kako uvođenje DODATNOG elementa s gubicima u krugu može povećati njegovu učinkovitost ???? No, kao metoda bavljenja harmonikom i utapanjem (viškovima) napona u liniji, učinkovita je, jer slaže generator i opterećenje. Naravno, mogu se koristiti i tanje žice (za teoretski cos = 0, struja u žici će se udvostručiti, jerteći će žicom u oba smjera isto SIMULTANEOUSLY). Opterećenje uređaja za upravljanje i distribuciju također će se smanjiti zbog istih. A generatori s transformatorima sa obrnutim strujom ne vole. A ti se procesi događaju tijekom bilo koje promjene opterećenja (ako nije čisto aktivna, što se uglavnom ne događa, čak i obična žarulja ima zanemarivu induktivnost). U 70-ima je u Sjedinjenim Državama, zbog RASPOLOŽIVANJA, postrojenje odmah ispod pruge dovelo ispod stotinu distribucijskih transformatora u nekoliko država ...

[#4]

Andrey, brojila za kućanstvo su "mjerači aktivne energije". Uz sve slijedeće. Ne uzimaju u obzir reaktivnu energiju.

[#5 MaksimovM]

AndrijaPrvo, postrojenje uvijek pokreće nekoliko dalekovoda. Čak i ako je postrojenje potpuno bez napajanja, što je u načelu nemoguće, budući da uvijek postoji nekoliko neovisnih izvora opskrbe energijom, to ne može poslužiti kao razlog za napajanje distribucijskih podstanica. Postrojenje radi - opterećenje je na trafostanicama, postrojenje se ugasilo - opterećenje se smanjilo za neku vrijednost. Ovo nije hitni način za elektroenergetski sustav. Moguće je samo obrnuto - biljka se isključuje iz napona kao posljedica degenerisanja nekoliko trafostanica.

Kozini fi (faktor snage) je omjer aktivne snage i ukupne potrošnje energije. U principu, ne može biti jednaka nuli. Svi transformatori smješteni na trafostanici dizajnirani za određenu snagu, a ta snaga je puna, to jest uzimajući u obzir aktivnu i reaktivnu komponentu. Potrošena električna energija, iako aktivna, čak i reaktivna, uvijek ide u jednom smjeru. Snaga može imati različit smjer na tranzitnim linijama trafostanica, u tom slučaju, ovisno o stanju određenog dijela elektroenergetskog sustava, aktivna i jalova snaga mogu imati različit smjer (potrošnja ili povrat električne energije).

[#6 BAB]

Dragi prijatelji (autor članka i komentirajući), ne slažem se s vama oko svega, ali neću o tome raspravljati. Želim iznijeti svoju viziju fizike procesa. Općenito, u prirodi, takva vrsta energije (snaga) kao "Reaktivna", naravno, ne postoji. Ali postoji koncept: Reaktivna energija (snaga). Ovaj koncept karakterizira fenomen koji se događa u električnim krugovima naizmjenične struje. Suština fenomena je jednostavna. Induktivni i kapacitivni elementi stvaraju (nastaju) magnetska i električna polja. U krugovima naizmjeničnih struja ta su polja također prirodno promjenjiva. Na stvaranje ovih polja troši se energija. Na primjer, kada struja teče u induktivnosti, nastaje magnetsko polje. Štoviše, kada se povećava struja, za stvaranje ovog polja troši se energija iz električne mreže (tj. Iz generatora), a kada se smanjuje struja, energija pohranjena u induktivnosti vraća se u mrežu. Očito se za svako razdoblje magnetsko polje udvostručuje od nule do maksimuma i dvaput smanjuje u suprotnom smjeru. Sličan fenomen događa se u spremniku. Samo u kapacitivnom stanju električna polja osciliraju i to se događa sinkrono s promjenom napona. Faze oscilacije električnih polja u kapacitivnosti i magnetska polja u induktivnosti uvijek su u antifazi. Slični fenomeni događaju se u mehaničkim sustavima: na primjer, kada se opruga stisne, troši se energija, a kada se ne stisne, oslobađa se pohranjena potencijalna energija (zašto ne i kapacitet?) Ili, na primjer, za ubrzanje vode do stalne brzine u zatvorenom vodovodnom sustavu, treba neko vrijeme da pumpa radi, ako nakon toga pumpa Isključite, tada će cirkulacija vode neko vrijeme biti inercijska zbog pohranjene kinetičke energije (ovo je analognost induktivnosti).

Zaključak: Reaktivna energija nije neka posebna vrsta energije, to je električna energija koja se periodično troši i dovodi u reaktivne elemente u krugovima izmjeničnih struja.

PS. - Reaktivna energija (snaga) se može mjeriti, što znači da postoji.

[#7]

Jedino u čemu se slažem s autorom jest da postoji puno legendi oko pojma "jalove energije" ... Očigledno je da je i autor iznio svoju osvetu ... Zbunjen ... oprečan ... sve vrste obilja: "' dolazi, energija ide ... "Rezultat je bio uglavnom šokantan, istina je naopako okrenuta:" Zaključak - reaktivna struja uzrokuje zagrijavanje žica bez ikakvog korisnog posla "Gospodine dragi! grijanje već radi !!! Moje mišljenje, ovdje ljudi s tehničkom pozadinom bez vektorskog dijagrama sinkronog generatora pod opterećenjem ne mogu pravilno sastaviti opis postupka, a za one koji su zainteresirani mogu ponuditi jednostavnu opciju, bez ikakvih fantazija.

Dakle, o reaktivnoj energiji. 99% električne energije s naponom od 220 volti ili više generiraju sinkroni generatori. U svakodnevnom životu i radu koristimo različite električne uređaje, većina njih "zagrijava zrak", toplinu zagrijavamo do jednog ili drugog stupnja ... Osjetite televizor, monitor računala, ne govorim o kuhinjskoj električnoj pećnici, bilo gdje je toplo. To su sve potrošači aktivne snage u napajanju sinkronog generatora. Aktivna snaga generatora je nepovratni gubitak proizvedene energije toplinom u žicama i uređajima. Kod sinkronog generatora prijenos aktivne energije prati mehanički otpor na pogonskoj osovini. Da ste, dragi čitatelju, ručno rotirali generator, odmah biste osjetili povećani otpor svojim naporima i to bi značilo da je ovaj netko uključio dodatni broj grijača u vašu mrežu, odnosno povećalo se aktivno opterećenje. Ako imate dizel kao pogon, budite sigurni da se potrošnja goriva povećava brzinom munje, jer vaše gorivo troši aktivno gorivo. S jalovom energijom to je drugačije ... Reći ću vam, nevjerojatno je, ali neki su i sami potrošači električne energije izvor električne energije, iako na vrlo kratak trenutak, ali jesu. A ako uzmemo u obzir da izmjenična struja industrijske frekvencije mijenja smjer 50 puta u sekundi, onda takvi (reaktivni) potrošači prenose svoju energiju u mrežu 50 puta u sekundi. Znate kako u životu, ako netko doda nešto originalu, ono bez posljedica to ne ostaje. Dakle, ovdje, pod uvjetom da ima puno reaktivnih potrošača ili su dovoljno snažni, sinkroni generator je uzbuđen. Vraćajući se našoj prethodnoj analogiji gdje ste koristili mišićnu snagu kao pogon, primijetit ćete da unatoč činjenici da rotacijom generatora niste promijenili ritam ili niste osjećali nalet otpora na osovini, svjetla u vašoj mreži iznenada su se ugasila. Paradoks, trošimo gorivo, zakretamo generator nazivne frekvencije, ali nema napona u mreži ... Poštovani čitatelju, isključite reaktivne potrošače u takvoj mreži i sve će se obnoviti. Ne ulazeći u teoriju, uzbuđenje nastaje kada se magnetska polja unutar generatora, polja ekscitacijskog sustava koji se okreću zajedno s osovinom i polja stacionarnog namotaja spojena na mrežu okreću u suprotnom smjeru, slabeći tako jedno drugo. Proizvodnja električne energije opada s opadanjem magnetskog polja unutar generatora. Tehnologija je otišla daleko naprijed, a moderni generatori opremljeni su automatskim regulatorima pobuđivanja, a kada reaktivni potrošači "ne uspiju" napon u mreži, regulator će odmah povećati pobudnu struju generatora, magnetski tok će se vratiti u normalu, a napon u mreži će se vratiti. Jasno je da struja uzbude ima aktivna komponenta, pa dodajte gorivo u dizel ..Reaktivno opterećenje u svakom slučaju negativno utječe na rad mreže, posebno kada je reaktivni potrošač spojen na mrežu, na primjer, asinhroni elektromotor ... Uz značajnu snagu potonjeg, sve se može završiti loše, slučajno. Zaključno mogu dodati radoznalom i naprednom protivniku da postoje i reaktivni potrošači s korisnim svojstvima. To su svi oni koji imaju električni kapacitet ... Povežite takve uređaje s mrežom i elektroprivreda vam već duguje)). U čistom obliku, to su kondenzatori. Oni također ispuštaju električnu energiju 50 puta u sekundi, ali istodobno se povećava magnetski tok generatora, tako da regulator može čak i sniziti pobudnu struju, štedeći troškove. Zašto o tome nismo rezervirali prije ... zašto ... Dragi čitatelju, obišli smo kuću i potražili kapacitivnog potrošača mlaznica ... nećete naći ... Ako ne rastavite televizor ili perilicu rublja ... ali neće biti korisno .... <

[#8]

Pa, kao da je 50 Hz promjena smjera struje 100 puta u sekundi trebalo je još 1 godinu ... Dakle, svi su pismeni.

[#9]

Eugene, u prvoj godini sjemeništa ili u Institutu za tjelesni odgoj? Ne bi bio nepošten! Onaj koji ima mozak naučio je čak i u razredu na taj način u 7.-8. Godini da je hertz potpuno razdoblje oscilacija u sekundi! tj s sinusoidnim valnim oblikom s frekvencijom 50 Hz, znak se mijenja u suprotni 50 puta u sekundi, ali pola vala će biti već 100! Čitali ste ovdje, dođavola: elektrotehnika je postala poput poganske vjere: sve zamračenost i hereza ...

[#10]

Prijatelji, smanjujući reaktivnost, smanjujete aktivnu, činjenica je! Na šalteru će se pokazati i ovo!

Sjetite se elementarne fizike!

Da biste saznali pokazatelj aktivne snage, potrebno je znati ukupnu snagu, za njegovo izračunavanje koristi se sljedeća formula: S = U \ I, gdje je U napon mreže, a I trenutna snaga mreže.

Izračun aktivne snage uzima u obzir fazni kut ili koeficijent (cos), tada je: S = U * I * cos

Zato uzmite krpelja, odmjerite reagens, ako je manji od 0,9, stavite kondere odgovarajuće ocjene i bit ćete sretni!

[#11 Anatolij]

Sve je to ispravno, ali ako u krug s kondenzatorom stavimo diodni most (svi gubici aktivne snage za zagrijavanje diodnog mosta i kondenzatora, naravno, uzet će se u obzir brojač kao aktivna snaga), a nakon spajanja diodnog mosta, spojite elektrolitički kondenzator, tada se on napuni do maksimuma mrežnog napona, nakon čega, pošto nema mogućnosti za pražnjenje, počet će stajati nabijen na maksimalnom mrežnom naponu. Vrijeme punjenja može biti proizvoljno dugo, ali kondenzator troši samo struju iz mreže kroz diodni most, postepeno nakupljajući svoj naboj i povećavajući napon na svojim pločama do maksimalnog napona mreže, a kondenzator je trošio samo struju, koja je 90 faznih stupnjeva ispred faznog napona, tj. Jalova struja s mreže. Da, kondenzator nije vratio naboj električnoj mreži u sljedećem tromjesečju razdoblja, kao što je trebao učiniti da je bio spojen na električnu mrežu bez diodnog mosta. I tada bi se snaga kondenzatora bez uzimanja u obzir aktivnih gubitaka uslijed zagrijavanja njegovih ploča smatrala čisto reaktivnom snagom. Ali kondenzator je bio nabijen strujom iz izvora struje u obliku diodnog mosta, a ta struja bila je jalova struja u odnosu na električnu mrežu, budući da u krugu do diodnog mosta postoji još jedan kondenzator. Odnosno, mjerač nije uzeo u obzir tu električnu snagu, jer je bila jalova snaga, a struja je bila ispred napona gotovo za kut od 90 električnih stupnjeva, a brojilo kao aktivna snaga uzima u obzir samo snagu koja se u fazi podudara sa strujom. U ovom slučaju, elektrolitički kondenzator spojen nakon što diodni most više ne može biti ispražnjen u mrežu, nakon što se napuni do maksimalnog napona mreže, ostat će u napunjenom stanju.Odnosno, dio električne energije koji brojilo ne uzima u obzir odabran je iz električne mreže. Ako se kondenzator isprazni dovoljno brzo da dođe do određenog opterećenja, na primjer, otpora, tada se naboj akumuliran elektrolitičkim kondenzatorom pretvara u toplinsku energiju i zagrijava otpornik. Kondenzator će se ponovo napuniti iz mreže. Ako struja neprekidno teče preko otpornika, tada će kondenzator izgladiti valovi ispravljanog napona, punjenjem iz mreže reaktivnom strujom. Ali istodobno će kroz sam otpornik teći ispravljena reaktivna struja. Veličina pada napona preko otpornika ovisit će o veličini njegovog otpora. Konstantna komponenta struje kroz otpornik neće moći utjecati na električni kut između struje i napona u dijelu kruga do diodnog mosta, jer je napon nakon diodnog mosta 1,41 puta veći od napona na diodni most. Naravno, zbog činjenice da se napon opterećenja na diodnom mostu podudara u fazi s odvodom na talasnoj struji, a valovi ispravljenog napona su potpuno izglađeni, mjerač neće uzeti u obzir dio snage opterećenja kao aktivne snage u mreži izmjeničnih struja. Za veliku snagu opterećenja takav je krug neprihvatljiv zbog veličine kondenzatora i velike struje. Ali takva se shema koristi u shemama napajanja za LED svjetiljke s balastnim kondenzatorom. Ako je umjesto balastnog kondenzatora ugrađen balastni otpornik, tada se potrošnja električne energije LED žarulje povećava 20 - 25 puta zbog velikih gubitaka zbog zagrijavanja balastnog otpornika. Takva se shema može koristiti samo pri malim kapacitetima i isključivo za pretvaranje električne energije u toplinu, na primjer, u toplu energiju na unutarnjem otporu LED-a s emisijom svjetlosti.

[#12 Sergej]

Svi su komentatori tako pametni, pišete ili kopirate komentare s različitih stranica ili knjiga. Pa recite mi, što živimo u takvom šupku da sami moramo proučavati vrste energije i kako ona funkcionira i za što plaćamo. Poštovanje autora.

[#13 hrčak]

u komentarima je napisano još gore nego u članku - nitko nije jasan

[#14 serž]

I kakav je trik ova vrsta. Aktivna energija je 53435. Reaktivno potrošeno-7345, a reaktivno pušteno-36456 i to je prema brojilu. Zašto postoji takva razlika između jalove energije i je li točno da smo prisiljeni platiti za nju

[#15 Elena Alexandrovna]

Odakle ste uzeli ove formule ?! Bruto snaga: S = korijen (P * P + Q * Q), gdje je P aktivan, a Q reaktivna snaga. Da biste pronašli reaktivnu, trebate pomnožiti aktivni (koji je P) s određenim koeficijentom (tg f), koji se nalazi od cos f prema pasoškim podacima prijemnika (lako ćete ga naći za bilo koga). Arr ... Sada tražite informacije na internetu i nailazite na gluposti ... Smanjenje jalove snage ni na koji način ne smanjuje aktivnu !!! Naprotiv, puna snaga treba težiti aktivnom !!!

[#16 VVM]

"...pri teoretskom cos = 0, struja u žici će se udvostručiti"m ... da!
Pa, nacrtajte već, čak i za sebe, ovaj prokleti krug jedinica i ovojebeni Kartezijanski križ sa strelicama (jedna na desnoj strani, jedna na vrhu).