Реактивная мощность
Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.
Мгновенная электрическая мощность
Мгновенная электрическая мощность P (t), выделяющаяся на элементе электрической цепи — произведение мгновенных значений напряжения U (t) и силы тока I (t) на этом элементе:
 |
Если элемент цепи — резистор c электрическим сопротивлением R, то
|
 , где U и I — действующие значения напряжения и тока, φ — угол сдвига фаз между ними. Для цепей несинусоидального тока электрическая мощность равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую и электромагнитную). Активная мощность может быть также выражена через силу тока, напряжение и активную составляющую сопротивления цепи r или её проводимость g по формуле  . В любой электрической цепи как синусоидального, так и несинусоидального тока активная мощность всей цепи равна сумме активных мощностей отдельных частей цепи, для трёхфазных цепей электрическая мощность определяется как сумма мощностей отдельных фаз. С полной мощностью S активная связана соотношением  . Единица активной мощности — ватт (W, Вт). Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом активной мощности является мощность, поглощаемая нагрузкой.Реактивная мощность
Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи I и напряжения U на её зажимах: S = U×I; связана с активной и реактивной мощностями соотношением: » width=»» height=»» />, где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0). Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (VA, ВА).
Эффективность работы энергосистемы со временем ухудшается из-за воздействия на нее реактивной мощности и энергии. Иными словами, из-за загрузки генераторов реактивными токами происходит сильное увеличение расхода топлива, что провоцирует увеличение потерь в внутри проводящих сетей и в приемниках, а также ускоряется спад показателей напряжения. Дополнительную нагрузку на электролинии оказывает реактивный ток , вследствие чего происходит увеличение сечения кабельно-проводниковой продукции. Данный процесс чреват ростом расходов как на внешние, так и на внутриплощадочные сети. Избежать возникновения подобных последствий, а также решить проблему энергосбережения на разного рода предприятиях поможет компенсация реактивной мощности . По анализам как отечественных, так и зарубежных специалистов, выяснилось, что энергоресурсы занимают большую часть от стоимости продукции (до 40%). Что, как не этот факт, может послужить сильным аргументом для руководителя предприятия, чтобы всерьез заняться аудитом и анализом потребления энергии? Компенсация реактивной мощности является главным решением вопроса энергосбережения. Для того, чтобы разработать эффективную методику, первоначально необходимо разобраться в том, какие потребители реактивной мощности существуют. Виды потребителей реактивной мощности Для начала нужно понять, что есть реактивная мощность ? Реактивная мощность – это такая физическая величина, которая характеризует нагрузки, появляющиеся в электроустановках из-за колебания энергии электромагнитного поля в электроцепи с синусоидальным переменным током. Грубо говоря, реактивная мощность представляет собой энергию, которая переходит от источника к реактивным элементам приемника, после чего возвращается назад к источнику в период одного колебания. Показатель реактивной мощности напрямую зависит от полной и активной мощностей. Самым главным потребителем являются асинхронные двигатели , потребляющие до 40% мощности в совокупности с иными (бытовыми, собственными) нуждами. После них идут трансформаторы (до 35%), преобразователи (до 10%), электропечи (до 8%), ЛЭП (7%). Переменный магнитный поток внутри электромашин напрямую зависит от обмоток. Именно поэтому протекание переменного тока через обмотки вызывает индуктирование реактивных электродвижущих сил (ЭДС), которые обуславливают сдвиг по фазе (напряжение-ток). Данный сдвиг ( fi ), как правило, растет, но косинус при небольших нагрузках становится меньше. Приведем пример: cos fi двигателя переменного тока (полная нагрузка) равен приблизительно 0,75-0,80, значит, что при малой нагрузке показатель снизится до 0,20-0,40. Трансформаторы с малой нагрузкой аналогично отличаются низким коэффициентом cos fi (т.е. коэффициент мощности). Следовательно, прибегая к методу компенсации реактивной мощности, результирующий cos fi энергосистемы будет низким, а ток нагрузки системы (без компенсации) будет расти при одинаковом показателе потребляемой активной мощности. Следовательно, в момент компенсации реактивной мощности (с применением автоматических компенсаторных установок — КРМ ), показатель потребляемого из электросети тока понижается (на 30-50%, в зависимости от cos fi ). Данный процесс напрямую влияет на уменьшение нагрева проводящих проводов и на предотвращение старения изоляционного материала. Стоит помнить, что реактивная мощность, как и активная, учитывается поставщиком электрической энергии. То есть, подразумевается полная оплата по действующему тарифу, а это является внушительной частью затрат на электричество. Методы уменьшения потребления реактивной мощности Наилучший метод снижения показателя реактивной мощности – использование специального оборудования, а именно конденсаторных установок. Для чего используются автоматические КРМ?
Торговая сеть «Планета Электрика» является официальным партнером НЭМЗ ( Новосибир ский Электромеханический Завод ), поэтому мы представляем широкий выбор продукции от данного производителя. В ассортимент товаров входит средневольтное оборудование , в том числе установки компенсации реактивной мощности, которые Вы можете приобрести напрямую с завода. Статьи
Посмотреть все новости и статьи Мы используем файлы «cookie», как собственные, так и третьих сторон, для улучшения пользования сайтом и нашими услугами, путем анализа навигации по нашему веб-сайту. Если вы продолжите навигацию по нему, мы сочтем, что вы согласны с их использованием. Дополнительную информацию вы можете найти в нашей Политике в отношении файлов «cookie». Уважаемые покупатели!Ввиду текущей ситуации многие производители приостановили либо подвергли пересмотру действующие прайс-листы. В этой связи, напоминаем, что, согласно условиям оферты, цена товара в каталоге является ориентировочной. Окончательная цена товара определяется чеком, выставляемым менеджером. Если Вы согласны с новыми условиями, нажмите принять. Что такое активная и реактивная электроэнергия на счетчикеС одной стороны, работу тока можно легко посчитать, зная силу тока, напряжение и сопротивление нагрузки. До боли знакомые формулы из курса школьной физики выглядят так.
И здесь нет ни слова про реактивную составляющую. С другой стороны, ряд физических процессов на самом деле накладывают свои особенности на эти расчёты. Речь идёт о реактивной энергии. Проблемы с пониманием реактивных процессов приходят вместе со счетами за электроэнергию в крупных предприятиях, ведь в бытовых сетях мы платим только за активную энергию (размеры потребления реактивной энергии настолько малы, что ими просто пренебрегают). Чтобы понять суть физических процессов начнём с определений. Активная электроэнергия – это полностью преобразуемая энергия, поступающая в цепь от источника питания. Преобразование может происходить в тепло или в другой вид энергии, но суть остаётся одна – принятая энергия не возвращается обратно в источник. Пример работы активной энергии: ток, проходя через элемент сопротивления, часть энергии преобразует в нагрев. Эта совершённая работа тока и является активной. Реактивная электроэнергия – это энергия, возвращаемая обратно источнику тока. То есть ранее полученный и учтённый счётчиком ток, не совершив работы, возвращается. Помимо прочего ток совершает скачок (на короткое время нагрузка сильно возрастает). Тут без примеров сложно понять процесс. Самый наглядный – работа конденсатора. Сам по себе конденсатор не преобразует электроэнергию в полезную работу, он её накапливает и отдаёт. Конечно, если часть энергии всё-таки уходит на нагрев элемента, то её можно считать активной. Реактивная же выглядит так: 1. При питании ёмкости переменным напряжением, вместе с увеличением U растёт и заряд конденсатора. 2. В момент начала падения напряжения (второй четвертьпериод на синусоиде) напряжение на конденсаторе оказывается выше, чем у источника. И поэтому конденсатор начинает разряжаться, отдавая энергию обратно в цепь питания (ток течёт в обратном направлении). 3. В следующих двух четвертьпериодах ситуация полностью повторяется, то только напряжение меняется на противоположное. Ввиду того, что сам конденсатор работы не совершает, принимаемое напряжение достигает своего максимального амплитудного значения (то есть в √2=1,414 раза больше действующего 220В, или 220·1,414=311В). При работе с индуктивными элементами (катушки, трансформаторы, электродвигатели и т.п.) ситуация аналогична. График показателей можно увидеть на изображении ниже.
Рис. 2. Графики показателей Ввиду того, что современные бытовые приборы состоят из множества разных элементов с «реактивным» эффектом питания и без него, то реактивный ток, протекая в обратном направлении, совершает вполне реальную работу по нагреву активных элементов. Таким образом, реактивная мощность цепи – по сути выражается в побочных потерях и скачках напряжения. Очень сложно отделить один показатель мощности от другого при расчётах. А система качественного и эффективного учёта стоит дорого, что, собственно, и привело к отказу от измерения объёма потребления реактивных токов в быту. В крупных коммерческих объектах наоборот, объем потребления реактивной энергии намного больше (из-за обилия силовой техники, снабжаемой мощными электродвигателями, трансформаторами и другими элементами, порождающими реактивный ток), поэтому для них вводится раздельный учёт. Как считается активная и реактивная электроэнергия Большинство производителей счётчиков электроэнергии для предприятий реализуют простой алгоритм. Здесь из полной мощности S отнимается активная мощность P (в облегчённом для понимания виде). Таким образом, производителю не обязательно организовывать полностью раздельный учёт. Что такое cosϕ (косинус фи) Ввиду того, что большой объем фактически паразитных реактивных токов нагружает сети поставщика электроэнергии, последние стимулируют потребителей снижать реактивную мощность. Для числового выражения соотношения активной и реактивной мощностей применяется специальный коэффициент – косинус фи. Вычисляется он по формуле. Где полная мощность – это сумма активной и реактивной. Чем ближе показатель к единице, тем меньше паразитной нагрузки на сеть. Такой же коэффициент указывается на шильдиках электроинструмента, оснащённого двигателями. В этом случае cosϕ используется для оценки пиковой потребляемой мощности. Например, номинальная мощность прибора составляет 600 Вт, а cosϕ = 0,7 (средний показатель для подавляющего большинства электроинструмента), тогда пиковая мощность, необходимая для старта электродвигателя будет считаться как Pномин / cosϕ, = 600 Вт / 0,7 = 857 ВА (реактивная мощность выражается в вольт-амперах). Применение компенсаторов реактивной мощности Чтобы стимулировать потребителей эксплуатировать электросеть без реактивной нагрузки, поставщики электроэнергии вводят дополнительный оплачиваемый тариф на реактивную мощность, но оплату взимают только если среднемесячное потребление превысит определённый коэффициент, например, при соотношении полной и активной мощностей составит свыше 0,9, счёт на оплату реактивной мощности не выставляется. Для того, чтобы снизить расходы, предприятия ставят специальное оборудование – компенсаторы. Они могут быть двух видов (в соответствии с принципом работы):
Что такое активная, реактивная и полная мощность нагрузки стабилизатора?В отличии от вычисления мощности при постоянном токе, формулы для вычисления мощности в цепях переменного тока достаточно сложны. В общем случае электрическая мощность в этом случае имеет интегральные зависимости. Для определения полной мощности нагрузки необходимо вычислить активную и реактивную мощность. Полная мощность определяется как векторное сложение этих величин. Активная мощность — это полезная часть мощности, та часть, которая определяет прямое преобразования электрической энергии в другие необходимые виды энергии. Для каждого электрического прибора вид преобразования энергии свой: в электрической лампочке электроэнергия преобразуется в свет и тепло, в утюге электроэнергия преобразуется в тепло, в электродвигателе электроэнергия преобразуется в механическую энергию. Фактически, активная мощность определяет скорость полезного потребления энергии. Реактивная мощность — мощность определяемая электромагнитными полями, образующимися в процессе работы приборов. Реактивная мощность, как правило, является «вредной» или «паразитной». Реактивная мощность определяется характером нагрузки. Для такого прибора как лампочка она равна нулю, в процессе горения лампы электромагнитные поля практически не образуются. В процессе работы электродвигателя реактивная мощность может достигать больших значений. Понятие реактивной мощности тесно связано с понятием «пусковые токи». При выборе стабилизатора напряжения необходимо определять полную мощность потребителей. Самый точный способ — найти значение полной мощности прибора в его паспорте. Если такой возможности нет, то для определения полной мощности приборов с большими «пусковыми токами» принято использовать повышающий коэффициент «4». Следует также учитывать, что номинальная мощность стабилизатора напряжения может указываться разными производителями стабилизаторов и ИБП в различных диапазонах входных параметров тока. Китайские производители часто завышают реальную мощность устройства в два и более раз. Особое внимание при выборе подходящего стабилизатора напряжения или источника бесперебойного питания следует обратить на возможность использования стабилизатора при реактивной нагрузке. Часто производители указывают, что номинальная мощность стабилизатора или ИБП указана без учета реактивной нагрузки. В паспортных данных стабилизаторов и источников питания можно найти фразу «устройство не может использоваться для реактивной нагрузки». Для работы с приборами, имеющими большую реактивную мощность мы рекомендуем использовать специальные стабилизаторы напряжения и ИБП компании «Бастион». Эти приборы характеризуются большой перегрузочной мощностью и хорошей защитой от помех в сети по нагрузке. Узнайте подробнее об оборудовании здесь Подробные ответы вы можете найти в следующих статьях: |
