Čo je reaktívna sila a ako sa s ňou vysporiadať

Fyzika procesu a prax používania jednotiek kompenzácie jalového výkonu

Aby sme pochopili pojem jalovej energie, najskôr si pripomenieme, čo je elektrická energia. Elektrická energia Je fyzikálna veličina charakterizujúca rýchlosť výroby, prenosu alebo spotreby elektrickej energie za jednotku času.

Čím väčší je výkon, tým viac práce môže elektroinštalácia urobiť za jednotku času. Nameraný výkon vo wattoch (produkt Volt x Ampér). Okamžitá energia je súčin okamžitých hodnôt napätia a prúdu na určitej časti elektrického obvodu.

Fyzika procesov

V obvodoch jednosmerného prúdu sa hodnoty okamžitého a priemerného výkonu za určité časové obdobie zhodujú, ale pojem jalový výkon chýba. V obvodoch striedavého prúdu sa to deje iba vtedy, ak je záťaž čisto aktívna. Ide napríklad o elektrický ohrievač alebo žiarovku. Pri takejto záťaži v obvode striedavého prúdu sa fáza napätia a prúdová fáza zhodujú a všetok výkon sa prenáša na záťaž.

Ak je záťaž induktívna (transformátory, elektrické motory), potom prúd zaostáva vo fáze od napätia, ak je záťaž kapacitná (rôzne elektronické zariadenia), potom prúd vo fáze predbehne napätie. Pretože prúd a napätie sa nezhodujú vo fáze (reaktívne zaťaženie), na záťaž (spotrebiteľ) sa prenáša iba časť energie (plný výkon), ktorá by sa mohla preniesť na záťaž, ak by fázový posun bol nulový (aktívne zaťaženie).

Aktívny a jalový výkon

Vyvolá sa časť celkovej energie, ktorá bola prenesená na záťaž počas obdobia striedavého prúdu činný výkon, Rovná sa produktu prúdové hodnoty napätia a prúdu na cosine fázového uhla medzi nimi (cos φ).

Hovorí sa sila, ktorá nebola prenesená na záťaž, ale viedla k stratám tepla a žiarenia jalový výkon, Rovná sa súčtu prúdových hodnôt prúdu a napätia sínusom fázového uhla medzi nimi (sin φ).

Týmto spôsobom jalový výkon je hodnota charakterizujúca záťaž, Meria sa vo voltívnych reaktívnych ampéroch (var, var). V praxi sa pojem cosine phi častejšie stretáva s množstvom, ktoré charakterizuje kvalitu elektrickej inštalácie z hľadiska úspory energie.

Čím je hodnota cos φ vyššia, tým viac energie privádzanej zo zdroja vstupuje do záťaže. Takže môžete použiť menej výkonný zdroj a menej energie je zbytočné.

Reaktívna sila domácich spotrebiteľov

Takže spotrebitelia striedavého prúdu majú taký parameter ako účinník cos factor.

V grafe je prúd posunutý o 90 ° (kvôli prehľadnosti), to znamená štvrtina periódy. Napríklad elektrické zariadenie má cosφ = 0,8, čo zodpovedá uhlu arkusu 0,8 až 36,8 °. Tento posun je spôsobený prítomnosťou nelineárnych komponentov v spotrebiteľovi elektriny - kondenzátory a induktory (napríklad vinutie elektrických motorov, transformátorov a elektromagnetov).

Na ďalšie pochopenie toho, čo sa deje, je potrebné vziať do úvahy skutočnosť, že čím vyšší je účinník (maximum 1), tým efektívnejšie spotrebiteľ využíva elektrinu prijatú zo siete (to znamená, že viac energie sa premení na užitočnú prácu) - táto záťaž sa nazýva odporová.

Pri odporovej záťaži sa prúd v obvode zhoduje s napätím. A s nízkym účinníkom sa záťaž nazýva reaktívna, to znamená, že časť spotreby energie nevykonáva užitočnú prácu.

V nasledujúcej tabuľke je uvedená klasifikácia odberateľov podľa účinníka.

AC Klasifikácia spotrebiteľa

Nasledujúca tabuľka zobrazuje účinník domácich odberateľov elektrickej energie.

Účinník domácich elektrických spotrebičov

Humorný elektrikár

Čo je jalový výkon? Všetko je veľmi jednoduché!

Metódy kompenzácie jalového výkonu

Z vyššie uvedeného vyplýva, že ak je záťaž induktívna, mala by sa kompenzovať pomocou kondenzátorov (kondenzátorov) a naopak sa kapacitná záťaž kompenzuje pomocou induktorov (tlmivky a reaktory). To pomáha zvyšovať cosine phi (cos φ) na prijateľné hodnoty 0,7-0,9. Tento proces sa nazýva kompenzácia jalového výkonu.

Ekonomický účinok kompenzácie jalového výkonu

Ekonomický účinok zavedenia zariadení na kompenzáciu jalového výkonu môže byť veľmi veľký. Podľa štatistík predstavuje 12 až 50% platby za elektrinu v rôznych regiónoch Ruska. Inštalácia kompenzácie jalového výkonu sa vyplatí najneskôr za rok.

V prípade navrhovaných zariadení umožňuje zavedenie kondenzátorovej jednotky vo vývojovej fáze úsporu nákladov na káblové vedenia znížením ich prierezu. Napríklad automatická inštalácia kondenzátora môže zvýšiť cos φ z 0,6 na 0,97.

zistenie

Zariadenia na kompenzáciu jalového výkonu teda prinášajú hmatateľné finančné výhody. Umožňujú tiež udržiavať zariadenie v pracovnom stave dlhšie.

Tu je niekoľko dôvodov, prečo sa to stalo.

1. Zníženie zaťaženia výkonových transformátorov a zvýšenie ich životnosti.

2. Zníženie zaťaženia vodičov a káblov, schopnosť používať káble menšieho prierezu.

3. Zlepšenie kvality elektrickej energie od spotrebiteľov energie.

4. Odstránenie možnosti pokút za zníženie pokuty φ.

5. Zníženie úrovne vyšších harmonických v sieti.

6. Zníženie úrovne spotreby elektrickej energie.

Comments

[#1 Constantin]

Výkonový faktor je pomer činného výkonu (watty, kilowatty) k zdanlivému výkonu (voltampéry, kilovolt ampéry). Faktor sily je vo všeobecnosti vždy menší ako jednota. Iba pri čisto aktívnej záťaži (osvetlenie, kúrenie) sa rovná jednote. Hodnota účinníka určuje zlomok zdanlivého (plného) výkonu generátora alebo transformátora, ktorý môžu dať elektrickému prijímaču vo forme činného výkonu.

[#2]

Ďakujem vám, skutočne zrozumiteľné informácie.

[#3 Andrew]

To je len článok, ktorý zabudol dodať, že väčšina jalovej energie sa vracia späť do elektrického systému! Ak na prstoch vysvetlíte, prúd prúdi drôtom z oboch strán súčasne, ak sa vyskytnú nezhody - od generátora k zaťaženiu a od zaťaženia (vracia energiu) do generátora. A to je samozrejme možné iba pri AC. A spotrebiteľ PLATÍ za energiu, ktorú v skutočnosti nevyužil! Preto sa niektoré veci (napríklad zníženie úrovne spotreby) vyskytujú iba prakticky z dôvodu idiotického princípu, že merač berie do úvahy odovzdávajúcu energiu a KDE ide na bubon. Kompenzácia je samozrejmosťou, ale väčšinou pre energetické spoločnosti. Ak logicky uvažujete - ako zavedenie doplnkového prvku so stratami v obvode môže zvýšiť jeho účinnosť ???? Ale ako metóda riešenia harmonických a poklesov (prebytkov) napätia v linke je to efektívne, pretože súhlasí s generátorom a zaťažením. Prirodzene je možné použiť tenšie drôty (pre teoretický cos = 0 sa prúd v drôte zdvojnásobí, pretožebude prúdiť drôtom v obidvoch smeroch rovnakým VEDOMOČNÝM). Zaťaženie ovládacích a distribučných zariadení sa tým tiež zníži. A generátory s transformátormi s reverzným prúdom sa nepáči. A tieto procesy sa vyskytujú počas akejkoľvek zmeny zaťaženia (ak to nie je čisto aktívne, čo sa vo všeobecnosti nedeje, ani obyčajná žiarovka má zanedbateľnú indukčnosť). V 70-tych rokoch minulého storočia v Spojených štátoch amerických vďaka DISCONNECTINGU pribudla stovka distribučných transformátorov v niekoľkých štátoch ...

[#4]

Andrey, domáce merače sú „merače aktívnej energie“. So všetkými nasledujúcimi. Nezohľadňujú reaktívnu energiu.

[#5 Maksimov]

AndrewPo prvé, elektráreň je vždy napájaná niekoľkými elektrickými vedeniami. A aj keď je elektráreň úplne bez napájania, čo je v zásade nemožné, pretože vždy existuje niekoľko nezávislých zdrojov dodávok energie, toto nemôže slúžiť ako dôvod pre odpojenie distribučných staníc. Prevádzka je v prevádzke - záťaž je na rozvodniach, závod je odstavený - záťaž sa znížila o určitú hodnotu. Toto nie je núdzový režim pre energetický systém. Môže to byť iba opačne - závod je odpojený od napájania niekoľkých staníc.

Cosine phi (účinník) je pomer aktívneho výkonu k celkovej spotrebe energie. V zásade sa nemôže rovnať nule. Všetky transformátory umiestnené na napájacích staniciach určených na určitý výkon a tento výkon je plný, to znamená, berúc do úvahy aktívny a reaktívny komponent. Spotreba elektrickej energie, hoci je aktívna, dokonca aj reaktívna, vždy ide jedným smerom. Výkon môže mať na tranzitných vedeniach rozvodní iný smer, v tomto prípade v závislosti od stavu konkrétnej časti energetického systému môže mať aktívny a jalový výkon iný smer (spotreba alebo návrat elektrickej energie).

[#6 BAB]

Vážení priatelia (autor článku a komentáre), nesúhlasím s vami vo všetkom, ale nebudem o tom diskutovať. Chcem uviesť svoju víziu fyziky procesu. Všeobecne platí, že taký druh energie (energie), ako je „reaktívna“, samozrejme neexistuje. Existuje však koncept: Reaktívna energia (sila). Tento koncept charakterizuje jav, ktorý sa vyskytuje v elektrických obvodoch striedavého prúdu. Podstata tohto fenoménu je jednoduchá. Indukčné a kapacitné prvky vytvárajú (vznikajú) magnetické a elektrické polia. V obvodoch so striedavým prúdom sú tieto polia prirodzene tiež variabilné. Energia sa vynakladá na vytvorenie týchto polí. Napríklad, keď prúd tečie v indukčnosti, vzniká magnetické pole. Navyše, keď sa prúd zvyšuje, energia z elektrickej siete (t. J. Z generátora) sa spotrebuje na vytvorenie tohto poľa a keď sa prúd zníži, energia uložená v indukčnosti sa vráti do siete. Je zrejmé, že pre každé obdobie sa magnetické pole zdvojnásobí z nuly na maximum a dvakrát klesá v opačnom smere. Podobný jav sa vyskytuje v nádrži. Iba v kapacite oscilujú elektrické polia a to sa stáva synchrónne so zmenou napätia. Oscilačné fázy elektrických polí v kapacite a magnetické pole v indukčnosti sú vždy v antifáze. Podobné javy sa vyskytujú v mechanických systémoch: napríklad, keď je pružina stlačená, energia je vyťažená a keď je nezaťažená, uvoľňuje sa akumulovaná potenciálna energia (prečo nie kapacita?) Alebo napríklad ak chcete zrýchliť vodu na stálu rýchlosť v uzavretom systéme dodávky vody, potom nejaký čas trvá, kým čerpadlo pracuje. vypnite, potom cirkulácia vody bude nejaký čas pokračovať zotrvačnosťou kvôli uloženej kinetickej energii (jedná sa o analóg indukčnosti).

Záver: Reaktívna energia nie je nejaký špeciálny druh energie, je to elektrická energia, ktorá sa periodicky spotrebúva a dodáva reaktívnym prvkom v obvodoch so striedavým prúdom.

PS. - Reaktívna energia (sila) sa dá merať, čo znamená, že existuje.

[#7]

Jediné, čo súhlasím s autorom, je to, že okolo pojmu „reaktívna energia“ je veľa legiend ... Autor zjavne tvrdí svoju pomstu ... zmätený ... rozporuplný ... všetky druhy hojnosti: „“ príde, energia ide ... “Výsledok bol všeobecne šokujúci, pravda sa obrátila hore nohami:„ Záver - reaktívny prúd spôsobuje zahrievanie drôtov bez akejkoľvek užitočnej práce. “Pane, drahý! kúrenie už funguje !!! Môj názor, že ľudia s technickým zázemím bez vektorového diagramu synchrónneho generátora pri zaťažení nedokážu správne spojiť opis postupu a pre tých, ktorí majú záujem, môžem ponúknuť jednoduchú možnosť, bez fantázie.

Takže o reaktívnej energii. 99% elektriny s napätím 220 V alebo viac je generované synchrónnymi generátormi. Používame rôzne elektrické spotrebiče v každodennom živote a práci, väčšina z nich „ohrieva vzduch“, vydáva teplo do tej istej miery ... Cítite televízor, počítačový monitor, dokonca ani nehovorím o kuchynskej elektrickej rúre, všade tam, kde je teplo. Toto sú všetci spotrebitelia aktívnej energie v napájaní synchrónneho generátora. Aktívny výkon generátora je nezvratná strata generovanej energie teplom v drôtoch a zariadeniach. V prípade synchrónneho generátora je prenos aktívnej energie sprevádzaný mechanickým odporom na hnacom hriadeli. Ak vy, drahý čitateľ, ručne otočíte generátor, okamžite by ste cítili zvýšený odpor voči vášmu úsiliu a to by znamenalo, že tento, niekto do vašej siete pridal ďalší počet ohrievačov, to znamená, že sa zvýšila aktívna záťaž. Ak máte ako generátorový pohon naftu, uistite sa, že spotreba paliva sa zvyšuje rýchlosťou blesku, pretože to je aktívne zaťaženie, ktoré spotrebúva palivo. S reaktívnou energiou je to iné ... poviem vám, je to neuveriteľné, ale niektorí spotrebitelia elektrickej energie sami sú zdrojmi elektriny, aj keď na veľmi krátku chvíľu, ale sú. Ak vezmeme do úvahy, že striedavý prúd priemyselnej frekvencie mení svoj smer 50-krát za sekundu, potom títo (reaktívni) spotrebitelia prenášajú svoju energiu do siete 50-krát za sekundu. Viete, ako v živote, ak niekto niečo pridá k originálu, bez jeho následkov to nezostane. Takže za predpokladu, že existuje veľa reaktívnych spotrebiteľov alebo sú dostatočne výkonní, je synchrónny generátor nadšený. Keď sa vrátime k našej predchádzajúcej analógii, v ktorej ste využili svoju svalovú silu ako pohon, všimnete si, že napriek tomu, že ste rytmus nezmenili otáčaním generátora alebo ste nepocítili nárast odporu na hriadeli, svetlá vo vašej sieti náhle zhasli. Paradoxne míňame palivo, otáčame generátorom s nominálnou frekvenciou, ale v sieti nie je žiadne napätie ... Vážený čitateľ, v takejto sieti vypnite reaktívnych spotrebiteľov a všetko sa obnoví. Bez toho, aby sme vstúpili do teórie, k excitácii dochádza, keď magnetické polia vo vnútri generátora, pole budiaceho systému rotujúce spolu s hriadeľom a pole stacionárneho vinutia pripojeného k sieti sa otáčajú v opačnom smere, čím sa navzájom oslabujú. Výroba elektrickej energie klesá so znižujúcim sa magnetickým poľom vo vnútri generátora. Táto technológia zašla ďaleko vpred a moderné generátory sú vybavené automatickými regulátormi budenia a keď reaktívne spotrebitelia „zlyhajú“ napätie v sieti, regulátor okamžite zvýši excitačný prúd generátora, magnetický tok sa obnoví na normálne a napätie v sieti sa obnoví. Je jasné, že budiaci prúd má aktívna zložka, preto prosím pridajte palivo do nafty.V každom prípade reaktívne zaťaženie nepriaznivo ovplyvňuje fungovanie siete, najmä ak je reaktívny spotrebiteľ pripojený k sieti, napríklad asynchrónny elektrický motor ... Pri značnom výkone tohto motora môže všetko náhodou skončiť zle. Na záver môžem pre zvedavého a pokročilého oponenta dodať, že existujú aj reaktívni spotrebitelia s užitočnými vlastnosťami. Sú to všetky tie, ktoré majú elektrickú kapacitu ... Pripojte také zariadenia k sieti a elektrická spoločnosť vám už dlhuje)). V čistej forme sú to kondenzátory. Taktiež vydávajú elektrinu 50-krát za sekundu, súčasne sa však zvyšuje magnetický tok generátora, takže regulátor môže dokonca znižovať budiaci prúd, čím sa šetria náklady. Prečo sme o tom neurobili rezerváciu skôr ... ale prečo ... Vážení čitatelia, choďte okolo domu a hľadajte kapacitného spotrebiteľa tryskových ... nenájdete ... Pokiaľ kazíte televíziu alebo práčku ... ale nebude to jasné .... <

[#8]

Ako keby 50 Hz bola zmena smeru súčasných 100-krát za sekundu, trvalo to ďalší 1 rok ... Takže každý je gramotný.

[#9]

Eugene, v prvom roku seminára alebo v Inštitúte telesnej výchovy? Neboli by zneuctení! Ten, kto má mozog, sa už v triede 7. až 8. naučil, že hertz je celé obdobie oscilácie za sekundu! tj pri sínusovom priebehu vlny s frekvenciou 50 Hz sa značka zmení na opačnú 50-krát za sekundu, ale polovica vlny už bude 100! Čítate tu, peklo to berie: elektrotechnika sa stala pohanskou vierou: všetok tmárstvo a kacírstvo ...

[#10]

Priatelia, znižovaním reaktivity znižujete aktivitu, je to fakt! Počítadlo to tiež zobrazí!

Pamätajte na elementárnu fyziku!

Na zistenie ukazovateľa činného výkonu je potrebné poznať celkový výkon, pre jeho výpočet sa používa tento vzorec: S = U \ I, kde U je napätie siete a I je aktuálna sila siete.

Výpočet činného výkonu berie do úvahy fázový uhol alebo koeficient (cos), potom: S = U * I * cos

Takže urobte kliešte, zmerajte reagenciu, ak je nižšia ako 0,9, dajte Conders na príslušné hodnotenie a budete spokojní!

[#11 Anatoly]

To všetko je správne, ale ak do obvodu s kondenzátorom vložíme diódový mostík (všetky straty činného výkonu na zahrievanie diódového mostíka a kondenzátora sa počítajú ako počítadlo ako aktívny výkon) a po pripojení diódového mostíka sa pripojí elektrolytický kondenzátor a potom sa nabije na maximum sieťové napätie, po ktorom, bez možnosti vybitia, začne nabíjať pri maximálnom sieťovom napätí. Čas nabíjania môže byť ľubovoľne dlhý, ale kondenzátor spotreboval iba prúd zo siete cez diódový mostík, postupne akumuloval svoj náboj a zvyšoval napätie na svojich doskách na maximálne napätie siete a kondenzátor spotreboval iba prúd, ktorý je o 90 fázových stupňov pred fázovým napätím, t.j. jalový prúd zo siete. Áno, kondenzátor nevrátil svoj náboj do elektrickej siete v nasledujúcom štvrťroku obdobia, ako by to mal urobiť, keby bol pripojený k elektrickej sieti bez diodového mostíka. A potom by sa výkon kondenzátora bez zohľadnenia aktívnych strát spôsobených zahrievaním jeho dosiek považoval za čisto jalový výkon. Kondenzátor bol však nabitý prúdom zo zdroja prúdu vo forme diódového mostíka a tento prúd bol reaktívny prúd vzhľadom na elektrickú sieť, pretože v obvode k diódovému mostíku je ďalší kondenzátor. To znamená, že merač nezohľadňoval túto elektrickú energiu, pretože to bol jalový výkon a prúd bol pred napätím takmer o uhol 90 elektrických stupňov a merač ako aktívny výkon berie do úvahy iba energiu, ktorá sa zhoduje s fázou s prúdom. V tomto prípade už nie je možné elektrolytický kondenzátor pripojený po diódovom mostíku vybiť do siete, po nabití na maximálne napätie v sieti zostane v nabitom stave.To znamená, že časť elektrickej energie, ktorú glukomer nezohľadňuje, je vybraná z elektrickej siete. Ak sa kondenzátor vybije dostatočne rýchlo na určité zaťaženie, napríklad na rezistor, potom sa náboj nahromadený elektrolytickým kondenzátorom prevedie na tepelnú energiu a odpor sa zahrieva. Kondenzátor sa znova nabíja zo siete. Ak prúd nepretržite tečie cez odpor, kondenzátor vyhladí vlnenie usmerneného napätia a dobije zo siete reaktívny prúd. Zároveň však samotným odporom pretečie usmernený reaktívny prúd. Rozsah poklesu napätia cez odpor bude závisieť od veľkosti jeho odporu. Konštantná zložka prúdu cez odpor nebude schopná ovplyvniť elektrický uhol medzi prúdom a napätím v časti obvodu k diódovému mostíku, pretože napätie za diódovým mostíkom je 1,41 krát vyššie ako napätie k diódovému mostíku. Samozrejme, vzhľadom na to, že záťažové napätie na diódovom mostíku sa zhoduje vo fáze s odtokom pri zvlňovacom prúde a zvlnenia usmerneného napätia sú úplne vyhladené, merač nebude brať do úvahy časť záťažového výkonu ako aktívny výkon v sieti so striedavým prúdom. Pre veľký výkon záťaže je taký obvod neprijateľný kvôli veľkosti kondenzátorov a vysokým prúdom. Takáto schéma sa však používa v schémach napájania LED žiaroviek s predradníkom. Ak je namiesto kondenzátora predradníka nainštalovaný predradník, spotreba energie LED žiarovky sa okamžite zvýši o 20 - 25-násobok kvôli veľkým stratám pri zahrievaní predradníka. Takúto schému je možné použiť iba pri nízkych kapacitách a výlučne na premenu elektrickej energie na teplo, napríklad na teplú energiu pri vnútornom odpore diód LED s emisiou svetla.

[#12 Sergei]

Všetci komentátori sú takí chytrí, že píšete alebo kopírujete komentáre z rôznych stránok alebo kníh. Takže mi povedzte, čo žijeme v takom kreténe, že musíme študovať druhy energie sami a ako to funguje a za čo platíme. Úcta k autorovi.

[#13 škrečok]

v komentároch je napísaná ešte horšia ako v článku - nikto nie je jasný

[#14 Serž]

A aký druh triku je tento druh. Aktívna energia je 53435. Reaktívne spotrebované-7345 a reaktívne uvoľnené-36456, a to podľa merača. Prečo existuje taký rozdiel medzi reaktívnymi energiami a je správne, že sme za to nútení platiť

[#15 Elena Alexandrovna]

Odkiaľ ste získali tieto vzorce?! Hrubý výkon: S = koreň (P * P + Q * Q), kde P je aktívny a Q je jalový výkon. Na nájdenie reaktívneho je potrebné vynásobiť aktívny (ktorý P) určitým koeficientom (tg f), ktorý sa nachádza od cos f podľa pasových údajov prijímača (ak ich potrebujete, ľahko ich nájdete). Arr ... Teraz hľadáte informácie na internete a narazíte na nezmysly ... Zníženie jalového výkonu v žiadnom prípade neznižuje činnosť !!! Naopak, plná sila by sa mala usilovať o aktívne !!!

[#16 VVM]

"...pri teoretickom cos = 0 sa prúd v drôte zdvojnásobí„m ... áno!
Nakreslite už tento kruh prekliatych jednotiek a to aj pre sebazasraný Kartézsky kríž so šípkami (jedna doprava, jedna hore).