Активная электроэнергия: Что такое активная и реактивная электроэнергия?

Что такое активная и реактивная электроэнергия?

Расчет электрической энергии, используемой бытовым или промышленным электроприбором, обычно выполняется с учетом полной мощности электрического тока, протекающего через измеряемую электрическую цепь. При этом выделяют два показателя, отражающих затраты на полную мощность при обслуживании потребителей. Эти показатели называются активной и реактивной энергией. Кажущаяся мощность — это сумма двух. В этой статье мы постараемся рассказать вам, что такое активная и реактивная электроэнергия и как проверить размер начисленных платежей.

Полная мощность

По сложившейся практике потребители платят не за полезную мощность, которая используется непосредственно в компании, а за всю мощность, которую продает поставщик. Эти показатели различаются по единицам измерения: полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), а полезная мощность — в киловаттах.

Активное и реактивное электричество используется всеми электроприборами, подключенными к сети.

Активная электроэнергия

Активная составляющая общей мощности выполняет полезную работу и преобразуется в те виды энергии, которые необходимы потребителю. Для некоторых бытовых приборов и бытовых приборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди этих устройств — электрические плиты, лампы накаливания, электрические духовки, обогреватели, утюги, гладильные прессы и так далее.

Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то суммарная мощность такого устройства составит 1 кВА.

Понятие реактивной электроэнергии

Этот вид электричества присущ цепям, содержащим реактивные элементы. Реактивная электроэнергия — это часть общей отпущенной мощности, которая не расходуется на полезную работу.

В цепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока реактивная составляющая возникает только при наличии индуктивной или емкостной нагрузки. В этом случае возникает несоответствие между фазой тока и фазой напряжения. Этот сдвиг фаз между напряжением и током обозначается символом «φ».

При индуктивной нагрузке в цепи наблюдается отставание по фазе, при емкостной — ее преимущество. Таким образом, до потребителя доходит только часть общей мощности, а основные потери происходят из-за ненужного нагрева приборов и устройств в процессе эксплуатации.

Потери мощности возникают из-за наличия индуктивных катушек и конденсаторов в электрических устройствах. Благодаря им в цепи некоторое время накапливается электричество. Впоследствии накопленная энергия возвращается в схему. Устройства, в потреблении энергии которых присутствует реактивная составляющая электричества, включают переносные электроинструменты, электродвигатели и различные бытовые приборы. Это значение рассчитывается с учетом специального коэффициента мощности, называемого cos.

Расчет реактивной электроэнергии

Коэффициент мощности колеблется от 0,5 до 0,9; точное значение этого параметра можно узнать в паспорте на электроприбор. Полная мощность определяется как отношение активной мощности к коэффициенту.

Например, если в паспорте электродрели указана мощность 600 Вт и значение 0,6, то суммарная мощность, потребляемая устройством, составит 600/06, то есть 1000 ВА. При отсутствии паспортов для расчета общей мощности устройства коэффициент можно принять равным 0,7.

Поскольку одна из основных задач существующих энергосистем — обеспечение полезной мощности конечного потребителя, потери реактивной мощности считаются отрицательным фактором, а увеличение этого показателя ставит под сомнение эффективность электрической схемы в целом. Баланс между активной и реактивной мощностью в цепи можно представить в виде забавной картинки:

Значение коэффициента при учете потерь

Чем выше значение коэффициента мощности, тем меньше будут активные потери электроэнергии, а значит, потребленная электроэнергия будет стоить конечному потребителю немного дешевле. Чтобы увеличить значение этого коэффициента, в электротехнике используются различные методы компенсации недостаточных потерь электроэнергии. Компенсирующие устройства — это ведущие генераторы тока, которые сглаживают фазовый угол между током и напряжением. Иногда с той же целью используются конденсаторные батареи. Они включаются параллельно рабочей цепи и используются как синхронные компенсаторы.

Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов

При индивидуальном потреблении активная и реактивная электроэнергия не разделяется в счетах: с точки зрения потребления доля реактивной энергии невелика. Таким образом, частные потребители с потреблением энергии до 63 А оплачивают счет, в котором вся потребленная электроэнергия считается активной. Дополнительные потери в цепи реактивной электроэнергии отдельно не распределяются и не оплачиваются.

Учет реактивной электроэнергии для предприятий

Бизнес и организация — это нечто другое. На заводах-изготовителях и промышленных цехах установлено огромное количество электрооборудования, а в общей поступающей электроэнергии составляет значительная часть реактивной энергии, которая необходима для работы источников питания и электродвигателей. Активная и реактивная электроэнергия, поставляемая предприятиям и организациям, требует четкого разделения и другой формы оплаты. В этом случае основой для регулирования взаимоотношений поставщика электроэнергии и конечных потребителей является стандартный договор. Согласно правилам, изложенным в этом документе, организациям, потребляющим электроэнергию выше 63А, необходимо специальное устройство, обеспечивающее показания реактивной энергии для учета и оплаты.

Сетевая компания устанавливает счетчик реактивной электроэнергии и взимает плату по его показаниям.

Коэффициент реактивной энергии

Как упоминалось выше, активная и реактивная электроэнергия показывается в счетах отдельными строками. Если соотношение объемов реактивной и потребленной электроэнергии не превышает установленную норму, плата за реактивную энергию не взимается. Коэффициент отношения можно указать по-разному, его среднее значение 0,15. При превышении этого порогового значения предприятию-потребителю рекомендуется установить компенсирующие устройства.

Реактивная энергия в многоквартирных домах

Типичным потребителем электроэнергии является многоквартирный дом с главным предохранителем, который потребляет более 63 А. Таким образом, жильцы многоквартирного дома видят в начисленной оплате только всю электроэнергию, поставленную в дом поставщиком. То же правило касается жилищных кооперативов.

Частные случаи учета реактивной мощности

Бывают случаи, когда в многоэтажном доме есть и коммерческие организации, и квартиры. Электроснабжение таких домов регулируется отдельными законами. Например, размер полезной площади может выступать в качестве деления. Если коммерческие организации занимают в многоквартирном доме менее половины полезной площади, плата за реактивную энергию не взимается. В случае превышения порогового процента возникают обязательства по оплате реактивной электроэнергии.

В некоторых случаях жилые дома не освобождаются от уплаты за реактивную энергию. Например, если в здании есть точки подключения лифтов для квартир, плата за использование реактивной электроэнергии взимается отдельно, только для этого оборудования. Владельцы квартир продолжают платить только за активную электроэнергию.

Понимание сущности активной и реактивной энергии позволяет правильно рассчитать экономический эффект от установки различных компенсирующих устройств, снижающих потери от реактивной нагрузки. По статистике такие устройства позволяют увеличить значение cos с 0,6 до 0,97. Таким образом, устройства автоматической компенсации позволяют экономить до трети электроэнергии, поставляемой потребителю. Значительное снижение тепловых потерь увеличивает срок службы устройств и механизмов на производственных площадках и снижает стоимость готовой продукции.

Активная и реактивная электроэнергия. Активная и реактивная мощность. За что платим и работа

и является суммой двух величин, одна из которых постоянна во времени, а другая пульсирует с двойной частотой.

Среднее значение p(t) за период Т называется активной мощностью и полностью определяется первым слагаемым уравнения (5.1):

Активная мощность ха-рактеризует энергию, расходуемую необратимо источником в единицу времени на производство полезной работы потребителем. Активная энергия, потребляемая электроприёмниками, преобразуется в другие виды энергии : механическую, тепловую, энергию сжатого воздуха и газа и т. п.

Среднее значение от второго слагаемого мгновенной мощности (1.1) (пульсирует с двойной частотой) за время Т равно нулю, т. е. на ее создание не требуется каких-либо материальных затрат и поэтому она не может совершать полезной ра-боты. Однако ее присутствие указывает, что между источником и приемником происходит обратимый процесс обмена энергией. Это возможно, если имеются элементы, способные накапливать и отдавать электромагнитную энергию — емкость и индуктивность . Эта составляющая характеризует реактивную мощность.

Полную мощность на зажимах приемника в комп-лексной форме можно представить следующим образом:

Единица измерения полной мощности S = UI — ВА.

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями (обменом) энергии между источником и приемником. Для синусоидального тока она равна произведению действующих значений тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q = UI sinφ. Единица измерения — ВАр.

Реактивная мощность не связана с полезной работой ЭП и расходуется только на создание переменных электромагнитных полей в электродвигателях, трансформаторах, аппаратах, линиях и т. д.

Для реактивной мощности приняты такие понятия, как генерация, потребление, передача, потери, баланс. Считается, что если ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то реактивная мощ-ность потребляется и имеет положительный знак, а если ток опережает напряжение (емкостный характер нагрузки), то реактивная мощность ге-нерируется и имеет отрицательное значение.

Основными потребителями реактивной мощности на промышленных предприятиях являются асинхронные двигатели (60-65 % общего потреб-ления), трансформаторы (20-25 %), вентильные преобразователи, реакторы, воздушные электрические сети и прочие приемники (10 %).

Передача реактивной мощности загружает электрические сети и установленное в ней оборудование, уменьшая их пропускную способность. Реактивная мощность генерируется синхронными генераторами электростанций, синхронными компенса-торами, синхронными двигателями (регулирование током возбуждения), батареями конденсаторов (БК) и линиями электропередачи.

Реактивная мощность, вырабатываемая емкостью сетей, имеет следующий порядок величин: воздушная линия 20 кВ генерирует 1 кВАр на 1 км трехфазной линии; подземный кабель 20 кВ — 20 кВАр/км; воздушная линия 220 кВ — 150 кВАр/км; подземный кабель 220 кВ — 3 МВАр/км.

Коэффициент мощности и коэффициент реактивной мощности.

Векторное представление величин, характеризующих состояние сети, приводит к представлению реактивной мощности Q вектором, перпендикулярным вектору активной мощности Р (рис. 5.2). Их векторная сумма дает полную мощность S .

Рис. 5.1. Треугольник мощностей

Согласно рис. 5.1 и (5.2) следует, что S 2 = Р 2 + Q 2 ; tgφ = Q/P; cosφ = P/S.

Основным нормативным показателем, характе-ризующим реактивную мощность, ранее был коэффициент мощности cosφ. На вводах, питающих промышленное предприятие, средневзвешенное значение этого коэффициента должно было находиться в пределах 0,92-0,95. Однако выбор соотношения P/S в качестве нормативного не дает четкого представления о динамике изменения реального значения реактивной мощности. Например, при изменении коэффициента мощности от 0,95 до 0,94 реактивная мощность изменяется на 10 %, а при изменении этого же коэффициента от 0,99 до 0,98 приращение реактивной мощности составляет уже 42 %. При расчетах удобнее оперировать соотношением tgφ = Q/P , которое называют коэффициентом реактивной мощности.

Предприятиям, у которых присоединенная мощность более 150 кВт (за исключением «бытовых» потребителей), определены предельные значения коэффициента реактивной мощности , потребляемой в часы больших суточных нагрузок электрической сети — с 7 до 23 часов (Приказ Министерства промышленности и энергетики РФ от 22.02.2007 г. № 49 «О порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии, применяемых для определения обязательств сторон в договорах об оказании услуг по передаче электрической энергии »).

Предельные значения коэффициентов реактивной мощности (tgφ) нормируются в зависимости от положения точки (напряжения) присоединения потребителя к сети. Для напряжения сети 100 кВ tgφ = 0,5; для сетей 35, 20, 6 кВ — tgφ = 0,4 и для сети 0,4 кВ — tgφ = 0,35.

Введение новых директивных документов по компен-сации реактивной мощности было направлено на повышение эффективности работы всей системы электроснабжения от генераторов энергосистемы до приемников электроэнергии.

С введением коэффициента реактивной мощности стало возможным представлять потери активной мощности через активную или реактивную мощности: Р = (P 2 /U 2) R (l + tg 2 φ).

Угол между векторами мощностей Р и S соответствует углу φ между векторами активной составляющей тока I а и полного тока I , который, в свою очередь, представляет собой векторную сумму активного тока I а, находящегося в фазе с напряжением, и реактивного тока I р, находящегося под углом 90° к нему. Это расположение токов является расчетным приемом, связанным с разложением на активную и реактивную мощности, которое можно считать естественным.

Большинство потребителей нуждаются в реактивной мощности, поскольку они функционируют благодаря изменению магнитного поля . Для наиболее употребительных двигателей в нормальном режиме работы можно привести следующие примерные значения tgφ.

В момент пуска двигателей требуется значительное количество реактивной мощности, при этом tgφ = 4-5 (cosφ = 0,2-0,24).

Синхронные машины обладают способностью потреблять или выдавать реактивную мощность в зависимости от степени возбуждения.

В синхронных генераторах и двигателях размеры цепей возбуждения ограничивают возможность поставки реактивной мощности до максимальных значений tgφ = 0,75 (cosφ = 0,8) или до tgφ = 0,5 (cosφ = 0,9) (табл. 5.1).

Синхронные двигатели, выпускаемые отечественной промышленностью, рассчитаны на опережающий коэффициент мощности (cosφ = 0,9) и при номинальной активной нагрузке P ном и напряжении U ном могут вырабатывать номинальную реактивную мощность Q ном ≈ 0,5P ном.

При недогрузке СД по активной мощности β = P/P ном Q /Q ном > 1.

Преимуществом СД, используемым для компенсации реактивной мощности, по сравнению с КБ является возможность плавного регулирования генерируемой реактивной мощности. Недостатком является то, что активные потери на генерирование реактивной мощности для СД больше, чем для КБ.

Дополнительные активные потери в обмотке СД, вызываемые генерируемой реактивной мощностью в пределах изменения cosφ от 1 до 0,9 при номинальной активной мощности СД, равной P ном, кВт:

Р ном = Q 2 ном R /U 2 ном,

где Q ном — номинальная реактивная мощность СД, кВ Ар; R — сопротивление одной фазы обмотки СД в нагретом состоянии, Ом; U ном — номинальное напряжение сети, кВ.

В системах электроснабжения промышленных предприятий КБ компенсируют реактивную мощность базисной (основной) части графиков нагрузок, а СД снижают пики нагрузок графика.

Таблица 5.1

Зависимости коэффициента перегрузки по реактивной мощности синхронных двигателе й

Синхронные компенсаторы.

Разновидностью СД являются синхронные компенсаторы (СК), которые представляют собой СД без нагрузки на валу. В настоящее время выпускается СК мощностью выше 5000 кВ?Ар. Они имеют ограниченное применение в сетях промышленных предприятий. Для улучшения показателей качества напряжения у мощных ЭП с резкопеременной, ударной нагрузкой (дуговые печи, прокатные станы и т. п.) используются СК.

Статические тиристорные компенсирующие устройства.

В сетях с резкопеременной ударной нагрузкой на напряжении 6-10 кВ рекомендуется применение не конденсаторных батарей, а специальных быстродействующих источников реактивной мощности (ИРМ), которые должны устанавливаться вблизи таких ЭП. Схема ИРМ приведена на рис. 5.2. В ней в качестве регулируемой индуктивности используются индуктивности LR и нерегулируемые ёмкости С 1-С 3.

Рис. 5.2. Быстродействующие источники реактивной мощности

Регулирование индуктивности осуществляется тиристорными группами VS , управляющие электроды которых подсоединены к схеме управления. Достоинствами статических ИРМ являются отсутствие вращающихся частей, относительная плавность регулирования реактивной мощности, выдаваемой в сеть, возможность трёх- и четырёхкратной перегрузки по реактивной мощности. К недостаткам относится появление высших гармоник, которые могут возникнуть при глубоком регулировании реактивной мощности.

За счет дополнительных потерь мощности в сети, вызванных потреблением реактивной мощности, увеличивается общее потребление электроэнергии. Поэтому снижение перетоков реактивной мощности является одной из основных задач эксплуатации электрических сетей.

Содержание:

В электротехнике среди множества определений довольно часто используются такие понятия, как активная, реактивная и полная мощность. Эти параметры напрямую связаны с током и напряжением , когда включены какие-либо потребители. Для проведения вычислений применяются различные формулы, среди которых основной является произведение напряжения и силы тока. Прежде всего это касается постоянного напряжения. Однако в цепях переменного разделяется на несколько составляющих, отмеченных выше. Вычисление каждой из них также осуществляется с помощью формул, благодаря которым можно получить точные результаты.

Формулы активной, реактивной и полной мощности

Основной составляющей считается активная мощность. Она представляет собой величину, характеризующую процесс преобразования электрической энергии в другие виды энергии. То есть по-другому является скоростью, с какой . Именно это значение отображается на электросчетчике и оплачивается потребителями. Вычисление активной мощности выполняется по формуле : P = U x I x cosф.

В отличие от активной, которая относится к той энергии, которая непосредственно потребляется электроприборами и преобразуется в другие виды энергии — тепловую, световую, механическую и т.д., реактивная мощность является своеобразным невидимым помощником. С ее участием создаются электромагнитные поля, потребляемые электродвигателями. Прежде всего она определяет характер нагрузки, и может не только генерироваться, но и потребляться. Расчеты реактивной мощности производятся по формуле : Q = U x I x sinф.

Полной мощностью является величина, состоящая из активной и реактивной составляющих. Именно она обеспечивает потребителям необходимое количество электроэнергии и поддерживает их в рабочем состоянии. Для ее расчетов применяется формула: S = .

Как найти активную, реактивную и полную мощность

Активная мощность относится к энергии, которая необратимо расходуется источником за единицу времени для выполнения потребителем какой-либо полезной работы. В процессе потребления, как уже было отмечено, она преобразуется в другие виды энергии.

В цепи переменного тока значение активной мощности определяется, как средний показатель мгновенной мощности за установленный период времени. Следовательно, среднее значение за этот период будет зависеть от угла сдвига фаз между током и напряжением и не будет равной нулю, при условии присутствия на данном участке цепи активного сопротивления. Последний фактор и определяет название активной мощности. Именно через активное сопротивление электроэнергия необратимо преобразуется в другие виды энергии.

При выполнении расчетов электрических цепей широко используется понятие реактивной мощности. С ее участием происходят такие процессы, как обмен энергией между источниками и реактивными элементами цепи. Данный параметр численно будет равен амплитуде, которой обладает переменная составляющая мгновенной мощности цепи.

Существует определенная зависимость реактивной мощности от знака угла ф, отображенного на рисунке. В связи с этим, она будет иметь положительное или отрицательное значение. В отличие от активной мощности, измеряемой в , реактивная мощность измеряется в вар — вольт-амперах реактивных. Итоговое значение реактивной мощности в разветвленных электрических цепях представляет собой алгебраическую сумму таких же мощностей у каждого элемента цепи с учетом их индивидуальных характеристик.

Основной составляющей полной мощности является максимально возможная активная мощность при заранее известных токе и напряжении. При этом, cosф равен 1, когда отсутствует сдвиг фаз между током и напряжением. В состав полной мощности входит и реактивная составляющая, что хорошо видно из формулы, представленной выше. Единицей измерения данного параметра служит вольт-ампер (ВА).

Единственное с чем согласен с автором, так это то что так это что вокруг понятия «реактивная энергия» немало легенд… В отместку видимо автор выдвинул ещё и свою…Путано…противоречиво…изобилие всяких: «»энергия приходит, энергия уходит…» Итог вообще получился шокирующий, истина перевёрнута с ног на ноги: «Вывод — реактивный ток вызывает нагрев проводов, не совершая при этом никакой полезной работы» Господин, дорогой! нагрев это уже работа!!! Мнение моё, тут людям с техническим образованием без векторной диаграммы синхронного генератора под нагрузкой не склеить описание процесса грамотно, а людям интересующимся могу предложить простой вариант, без затей.

Итак о реактивной энергии. 99% электричества напряжением 220 вольт и более вырабатывается синхронными генераторами. Электроприборами в быту и работе мы используем разные, большинство из них «греют воздух», выделяют теплоту в той или иной степени…Пощупайте телевизор, монитор компьютера, о кухонной электропечи я уже не говорю, везде чувствуется тепло. Это всё потребители активной мощности в электросети синхронного генератора. Активная мощность генератора это безвозвратные потери вырабатываемой энергии на тепло в проводах и приборах. Для синхронного генератора передача активной энергии сопровождается механическим сопротивлением на приводном валу. Если бы Вы, уважаемый читатель вращали генератор вручную, Вы бы сразу же почувствовали повышенное сопротивление Вашим усилиям и означало бы это одно, кто-то в вашу сеть включил дополнительное число нагревателей, т.е повысилась активная нагрузка. Если в качестве привода генератора у вас дизель, будьте уверены, расход топлива возрастает молниеносно, т.к именно активная нагрузка потребляет ваше топливо. С реактивной энергией иначе…Скажу я вам, невероятно, но некоторые потребители электроэнергии сами являются источниками электроэнергии, пусть на очень короткое мгновение, но являются. А если учесть что переменный ток промышленной частоты изменяет своё направление 50 раз в секунду, то такие (реактивные) потребители 50 раз в секунду передают свою энергию сети. Знаете как в жизни, если кто-то что-то добавляет к оригиналу своё без последствий это не остаётся. Так и здесь, при условии, что реактивных потребителей много, или они достаточно мощные, то синхронный генератор развозбуждается. Возвращаясь к нашей прежней аналогии где в качестве привода Вы использовали свою мышечную силу, можно будет заметить, что несмотря на то что Вы не изменили ни ритма вращая генератор, ни не почувствовали прилива сопротивления на валу, лампочки в вашей сети вдруг погасли. Парадокс, тратим топливо, вращаем генератор с номинальной частотой, а напряжения в сети нет… Уважаемый читатель, выключи в такой сети реактивные потребители и всё восстановится. Не вдаваясь в теорию развозбуждение происходит когда магнитные поля внутри генератора, поле системы возбуждения вращающейся вместе с валом и поле неподвижной обмотки соединённой с сетью поворачиваются встречно друг другу, тем самым ослабляю друг друга. Генерация электроэнергии при понижении магнитного поля внутри генератора уменьшается. Техника ушла далеко в перёд, и современные генераторы оснащены автоматическими регуляторами возбуждения, и когда реактивные потребители «провалят» напряжение в сети, регулятор сразу же повысит ток возбуждения генератора, магнитный поток восстановится до нормы и напряжение в сети восстановится Понятно, что ток возбуждения имеет и активную составляющую, так что извольте добавить и топливо в дизеле.. В любом случае, реактивная нагрузка негативно влияет на работу электросети, особенно в момент подключения реактивного потребителя к сети, например, асинхронного электродвигателя…При значительной мощности последнего всё может закончится плачевно, аварией. В заключение, могу добавить для пытливого и продвинутого оппонента, что, есть и реактивные потребители с полезными свойствами. Это всё те что обладают электроёмкостью…Включи такие устройства в сеть и уже электрокомпания должна вам)). В чистом виде это конденсаторы. Они тоже отдают электроэнергию 50 раз в секунду, но при этом магнитный поток генератора наоборот увеличивается, так что регулятор может даже понизить ток возбуждения, экономя затраты. Почему мы раньше об этом не оговорились…а зачем…Дорогой читатель обойди свой дом и поищи емкостной реактивный потребитель…не найдешь…Разве только раскурочишь телевизор или стиральную машину…но пользы от этого понятно не будет….

В настоящее время взаимоотношения энергоснабжающих организаций и потребителей электроэнергии рассматриваются широким кругом лиц неэнергетического образования (коммерческие менеджеры, юристы и другие специалисты). Использование понятия реактивная мощность (реактивная энергия) в практике денежных расчетов между поставщиками и потребителями электроэнергии и наличие отдельных счетчиков активной и реактивной энергии вызывает у многих представление о поставке потребителям двух видов продукции. Это не так. По электрической сети не передаются электроны разного цвета — красные активной энергии и голубые реактивной. Так что же такое реактивная мощность и реактивная энергия?

Рассмотрим в самом простом виде свойства переменного тока. Переменный ток называют так не в том смысле, что его значение изменяется в процессе потребления энергии. Оно может оставаться и постоянным. Под переменным током в узком смысле понимают периодический ток, мгновенные значения которого в течение каждого небольшого периода (для переменного тока частоты 50 Гц это 1/50 доля секунды) проходят цикл изменения от минимального до максимального значения, и наоборот. Графически этот цикл отображается синусоидой. Переменным в этом смысле является и напряжение. В целом же для цепей, в которых и напряжение, и ток циклически изменяются, используется термин «цепи переменного тока».

В цепях переменного тока существует много элементов, которые разделены воздушными промежутками — обмотки высокого и низкого напряжения трансформаторов или статор и ротор вращающейся машины (двигателя и генератора) не имеют электрической связи между собой. Тем не менее электрическая энергия передается через это воздушное пространство, являющееся фактически непроводящим ток диэлектриком. Это происходит в связи с возникновением под действием переменного тока переменного магнитного поля в индуктивности, а под действием переменного напряжения — переменного электрического поля в емкости (в комбинации — электромагнитного поля). Полям, как известно, воздух не преграда. Переменное магнитное поле, образуемое одной из разделенных обмоток, постоянно пересекает своими магнитными линиями витки другой обмотки, наводя в ней электродвижущую силу. Ее величина такова, что вся мощность первичной обмотки переходит на вторичную обмотку. В конденсаторе те же самые функции осуществляет электрическое поле.

Магнитное и электрическое поля существуют вокруг любого проводника, который находится под напряжением и по которому идет ток. Теоретически можно передать мощность по воздуху с одной из параллельно проложенных линий на другую. Правда, чтобы передать существенную мощность, линии должны быть длиной в сотни тысяч километров. Для переброски через воздушные промежутки большой мощности в устройстве приемлемого размера нужно сильное магнитное поле, сконцентрированное в небольшом пространстве. Это достигается обматыванием вокруг металлического сердечника (ярма) многочисленных витков, расположенных близко друг к другу, и применением для изготовления сердечников специальной стали, обеспечивающей большую взаимоиндукцию.

Электромагнитная энергия непосредственно преобразуется в тепловую, механическую, химическую и другие виды полезной работы в элементах, обладающих активным сопротивлением, обозначаемым R. В элементах, представляющих собой индуктивность L и емкость С, электромагнитная энергия на половине периода запасается, а на второй половине периода возвращается в источник. При этом синусоида тока, создающего магнитное поле, всегда на четверть периода (90 эл. градусов) отстает от синусоиды напряжения, а синусоида тока, создающего электрическое поле, опережает.

Сопротивления таких элементов связаны с индуктивностью и емкостью и частотой f соотношениями: X L = 2πfL и X С = 1/2πfС. Из этих соотношений видно, что эти сопротивления существуют только в цепях переменного тока, а в цепях постоянного тока (f = 0) X L превращается в 0 (короткое замыкание), а X С — в бесконечность (разрыв цепи). В связи с возвратным характером их действия эти сопротивления называют реактивными, а ток, обусловленный обменной электромагнитной энергией, — реактивным током. Так как реактивный ток сдвинут относительно активного на 90°, то естественно, что полный ток определяется как корень квадратный из суммы квадратов активного и реактивного тока.

Прохождение через сеть «сдвинутого» тока можно сравнить с продвижением людей через проход, пропускная способность которого составляет, например, 10 человек одновременно. При этом в восьми рядах люди все время идут в одном направлении, а в двух рядах одни и те же люди то идут, то возвращаются. В результате число людей, перешедших на другую сторону, следует считать исходя из пропускной способности восемь человек, а проход все время загружен десятью рядами. Аналогична ситуация и с пропускной способностью электрической сети. Разница лишь в том, что активная и реактивная составляющие тока складываются не арифметически, а в квадрате, поэтому реактивная составляющая в меньшей степени занимает сечение. Для полноты сравнения можно считать, что два ряда людей ходят боком и потому занимают меньше места.

Полупериоды запасания и возврата электромагнитной энергии индуктивностью и емкостью сдвинуты на 180° (у первой ток сдвинут на -90°, а у второй на +90°), то есть они находятся в противофазе. Поэтому при наличии рядом сопротивлений X L = X С обменная часть электромагнитной энергии не возвращается в источник, а эти элементы постоянно обмениваются ею между собой. Уже должна возникнуть мысль, а не поставить ли у потребителя электроэнергии, в сетях которого полно индуктивностей, емкость? И пусть они обмениваются между собой этой частью электромагнитной энергии, разгрузив от нее сеть и предоставив ей возможность передавать только ту часть электромагнитной энергии, которая преобразуется в полезную работу? Эта операция и называется компенсацией реактивной мощности (КРМ).

Реактивная энергия не выполняет никакой работы в том смысле, что она не может, как активная энергия, превращаться в тепловую или механическую энергию. Так как в физике понятия энергии и работы тождественны, то, строго говоря, словосочетание «реактивная энергия» физически бессмысленно. Тем не менее, применение на практике этого условного понятия удобно. Раз уж возникает дополнительный ток, названный реактивным, то его произведение на напряжение вроде бы по-другому как мощностью не назовешь, а интегрирование мощности по времени формально называется энергией. Более того, сдвинув на 90° обмотку электрического счетчика, можно заставить его считать произведение на напряжение только тока, сдвинутого на 90°, — появляется наглядное подтверждение существования реактивной энергии (счетчик ведь показывает!).

Реактивный ток не только отнимает у активного тока часть пропускной способности сети, но и на его прохождение по проводам затрачивается определенная часть активной энергии , так как потери мощности ΔР = 3I²R, где I — полный ток. Счетчик активной энергии (по большому счету только ее и можно назвать энергией, поэтому он называется просто счетчик электроэнергии) покажет одно и то же значение и при наличии, и при отсутствии реактивной составляющей тока. Поэтому только по его показаниям нельзя правильно оценить режимы линий передачи электроэнергии (в приведенном выше примере счетчик будет показывать движение восьми рядов, полностью игнорируя два двигающихся туда и обратно). Для оценки же режима сети необходимо знать обе составляющие. Активная и реактивная составляющие полного тока по-разному влияют на напряжение в точках потребления энергии. Потери напряжения от передачи активной составляющей тока в подавляющей степени определяются сопротивлением R, а реактивной — сопротивлением X L . В элементах линий электропередачи обычно X L >> R, поэтому прохождение по сети реактивного тока приводит к гораздо большему снижению напряжения, чем активного тока той же величины.

Итак, в сети переменного тока нет ничего, кроме циклически изменяющихся мгновенных значений тока и напряжения, циклы которых сдвинуты относительно друг друга на некоторую часть периода. При графическом изображении их в виде векторов говорят, что они сдвинуты на некоторый угол φ. Поэтому анекдотический ответ студента на экзамене, что три провода нужны потому, что по первому передается напряжение, по второму ток, а по третьему cos φ, можно считать более близким к истине, чем представление о поставке потребителям двух видов продукции.

При этом выделяются два показателя, отражающие затраты полной мощности при обслуживании потребителя. Эти показатели называются активная и реактивная энергия. Полная мощность представляет собой сумму этих двух показателей. О том, что такое активная и реактивная электроэнергия и как проверить сумму начисленных оплат, попытаемся рассказать в этой статье.

Полная мощность

По сложившейся практике потребители оплачивают не полезную мощность, которая непосредственно используется в хозяйстве, а полную, которую отпускает предприятие-поставщик. Различают эти показатели по единицам измерения — полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), а полезная — в киловаттах. Активная и реактивная электроэнергия используется всеми запитанными от сети электроприборами.

Активная электроэнергия

Активная составляющая полной мощности совершает полезную работу и преобразовывается в те виды энергии, которые нужны потребителю. У части бытовых и промышленных электроприборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди таких устройств — электроплиты, лампы накаливания, электропечи, обогреватели, утюги и и прочее.

Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то полная мощность такого прибора будет составлять 1 кВА.

Понятие реактивной электроэнергии

Этот вид электроэнергии присущ цепям, в составе которых имеются реактивные элементы. Реактивная электроэнергия — это часть полной поступаемой мощности, которая не расходуется на полезную работу.

В электроцепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях реактивная составляющая возникает только в том случае, когда присутствует индуктивная или емкостная нагрузка. В таком случае наблюдается несоответствие фазы тока с фазой напряжения. Данный сдвиг фаз между напряжением и током обозначается символом «φ».

При индуктивной нагрузке в цепи наблюдается отставание фазы, при емкостной — ее опережение. Поэтому потребителю приходит только часть полной мощности, а основные потери происходят из-за бесполезного нагревания устройств и приборов в процессе эксплуатации.

Потери мощности происходят из-за наличия в электрических устройствах индуктивных катушек и конденсаторов. Из-за них в цепи в течение некоторого времени происходит накопление электроэнергии. После этого запасенная энергия поступает обратно в цепь. К приборам, в составе которых имеется реактивная составляющая электроэнергии, относятся переносные электроинструменты, электродвигатели и различная бытовая техника. Эта величина рассчитывается с учетом особого коэффициента мощности, который обозначается как cos φ.

Расчет реактивной электроэнергии

Коэффициент мощности лежит в пределах от 0,5 до 0,9; точное значение этого параметра можно узнать из паспорта электроприбора. Полная мощность должна быть определена как частное от деления активной мощности на коэффициент.

Например, если в паспорте электрической дрели указана мощность в 600 Вт и значение 0,6, тогда потребляемая устройством полная мощность будет равна 600/06, то есть 1000 ВА. При отсутствии паспортов для вычисления полной мощности прибора коэффициент можно брать равным 0,7.

Поскольку одной из основных задач действующих систем электроснабжения является доставка полезной мощности конечному потребителю, реактивные потери электроэнергии считаются негативным фактором, и возрастание этого показателя ставит под сомнение эффективность электроцепи в целом. Баланс активной и реактивной мощности в цепи может быть наглядно представлен в виде этого забавного рисунка:

Значение коэффициента при учете потерь

Чем выше значение коэффициента мощности, тем меньше будут потери активной электроэнергии — а значит конечному потребителю потребляемая электрическая энергия обойдется немного дешевле. Для того чтобы повысить значение этого коэффициента, в электротехнике используются различные приемы компенсации нецелевых потерь электроэнергии. Компенсирующие устройства представляют собой генераторы опережающего тока, сглаживающие угол сдвига фаз между током и напряжением. Для этой же цели иногда используются батареи конденсаторов. Они подключаются параллельно к рабочей цепи и используются как синхронные компенсаторы.

Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов

Для индивидуального пользования активная и реактивная электроэнергия в счетах не разделяется — в масштабах потребления доля реактивной энергии невелика. Поэтому частные клиенты при потреблении мощности до 63 А оплачивают один счет, в котором вся потребляемая электроэнергия считается активной. Дополнительные потери в цепи на реактивную электроэнергию отдельно не выделяются и не оплачиваются.

Учет реактивной электроэнергии для предприятий

Другое дело — предприятия и организации. В производственных помещениях и промышленных цехах установлено огромное число электрооборудования, и в общей поступаемой электроэнергии имеется значительная часть энергии реактивной, которая необходима для работы блоков питания и электродвигателей. Активная и реактивная электроэнергия, поставляемая предприятиям и организациям, нуждается в четком разделении и ином способе оплаты за нее. Основанием для регуляции отношений предприятия-поставщика электроэнергии и конечных потребителей в этом случае выступает типовой договор. Согласно правилам, установленным в этом документе, организации, потребляющие электроэнергию свыше 63 А, нуждаются в особом устройстве, предоставляющем показания реактивной энергии для учета и оплаты.
Сетевое предприятие устанавливает счетчик реактивной электроэнергии и начисляет оплату согласно его показаниям.

Коэффициент реактивной энергии

Как говорилось ранее, активная и реактивная электроэнергия в счетах на оплату выделяются отдельными строками. Если соотношение объемов реактивной и потребленной электроэнергии не превышает установленной нормы, то плата за реактивную энергию не начисляется. Коэффициент соотношения бывает прописан по-разному, его среднее значение составляет 0,15. При превышении данного порогового значения предприятию-потребителю рекомендуют установить компенсаторные устройства.

Реактивная энергия в многоквартирных домах

Типичным потребителем электроэнергии является многоквартирный дом с главным предохранителем, потребляющий электроэнергию свыше 63 А. Если в таком доме имеются исключительно жилые помещения, плата за реактивную электроэнергию не взимается. Таким образом, жильцы многоквартирного дома видят в начислениях оплату только за полную электроэнергию, поставленную в дом предприятием-поставщиком. Та же норма касается жилищных кооперативов.

Частные случаи учета реактивной мощности

Бывают случаи, когда в многоэтажном здании имеются и коммерческие организации, и квартиры. Поставка электроэнергии в такие дома регулируется отдельными Актами. Например, разделением могут служить размеры полезной площади. Если в многоквартирном доме коммерческие организации занимают менее половины полезной площади, то оплата за реактивную энергию не начисляется. Если пороговый процент был превышен, то возникают обязательства оплаты за реактивную электроэнергию.

В ряде случаев жилые дома не освобождаются от оплаты за реактивную энергию. Например, если в доме установлены пункты подключения лифтов для квартир, начисление за использование реактивной электроэнергии происходит отдельно, лишь для этого оборудования. Владельцы квартир по-прежнему оплачивают лишь активную электроэнергию.

Понимание сущности активной и реактивной энергии дает возможность грамотно рассчитать экономический эффект от установки различных компенсационных устройств, снижающих потери от реактивной нагрузки. Согласно статистике, такие устройства позволяют поднимать значение cos φ от 0.6 до 0.97. Тем самым автоматические компенсаторные устройства помогают сэкономить до трети предоставляемой потребителю электроэнергии. Значительное уменьшение тепловых потерь увеличивает срок эксплуатации приборов и механизмов на производственных участках и снижает себестоимость готовой продукции.

Активная и реактивная энергия в счетчиках

Расчет электрической энергии, используемой бытовым или промышленным электротехническим прибором, производится обычно с учетом полной мощности электрического тока, проходящего через измеряемую электрическую цепь. При этом выделяются два показателя, отражающие затраты полной мощности при обслуживании потребителя. Эти показатели называются активная и реактивная энергия. Полная мощность представляет собой сумму этих двух показателей. О том, что такое активная и реактивная электроэнергия и как проверить сумму начисленных оплат, попытаемся рассказать в этой статье.

Полная мощность

По сложившейся практике потребители оплачивают не полезную мощность, которая непосредственно используется в хозяйстве, а полную, которую отпускает предприятие-поставщик. Различают эти показатели по единицам измерения – полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), а полезная – в киловаттах. Активная и реактивная электроэнергия используется всеми запитанными от сети электроприборами.

Активная электроэнергия

Активная составляющая полной мощности совершает полезную работу и преобразовывается в те виды энергии, которые нужны потребителю. У части бытовых и промышленных электроприборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди таких устройств – электроплиты, лампы накаливания, электропечи, обогреватели, утюги и гладильные прессы и прочее.

Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то полная мощность такого прибора будет составлять 1 кВА.

Понятие реактивной электроэнергии

Этот вид электроэнергии присущ цепям, в составе которых имеются реактивные элементы. Реактивная электроэнергия – это часть полной поступаемой мощности, которая не расходуется на полезную работу.

В электроцепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока реактивная составляющая возникает только в том случае, когда присутствует индуктивная или емкостная нагрузка. В таком случае наблюдается несоответствие фазы тока с фазой напряжения. Данный сдвиг фаз между напряжением и током обозначается символом «φ».

При индуктивной нагрузке в цепи наблюдается отставание фазы, при емкостной – ее опережение. Поэтому потребителю приходит только часть полной мощности, а основные потери происходят из-за бесполезного нагревания устройств и приборов в процессе эксплуатации.

Потери мощности происходят из-за наличия в электрических устройствах индуктивных катушек и конденсаторов. Из-за них в цепи в течение некоторого времени происходит накопление электроэнергии. После этого запасенная энергия поступает обратно в цепь. К приборам, в составе потребляемой мощности которых имеется реактивная составляющая электроэнергии, относятся переносные электроинструменты, электродвигатели и различная бытовая техника. Эта величина рассчитывается с учетом особого коэффициента мощности, который обозначается как cos φ.

Расчет реактивной электроэнергии

Коэффициент мощности лежит в пределах от 0,5 до 0,9; точное значение этого параметра можно узнать из паспорта электроприбора. Полная мощность должна быть определена как частное от деления активной мощности на коэффициент.

Например, если в паспорте электрической дрели указана мощность в 600 Вт и значение 0,6, тогда потребляемая устройством полная мощность будет равна 600/06, то есть 1000 ВА. При отсутствии паспортов для вычисления полной мощности прибора коэффициент можно брать равным 0,7.

Поскольку одной из основных задач действующих систем электроснабжения является доставка полезной мощности конечному потребителю, реактивные потери электроэнергии считаются негативным фактором, и возрастание этого показателя ставит под сомнение эффективность электроцепи в целом. Баланс активной и реактивной мощности в цепи может быть наглядно представлен в виде этого забавного рисунка:

Значение коэффициента при учете потерь

Чем выше значение коэффициента мощности, тем меньше будут потери активной электроэнергии – а значит конечному потребителю потребляемая электрическая энергия обойдется немного дешевле. Для того чтобы повысить значение этого коэффициента, в электротехнике используются различные приемы компенсации нецелевых потерь электроэнергии. Компенсирующие устройства представляют собой генераторы опережающего тока, сглаживающие угол сдвига фаз между током и напряжением. Для этой же цели иногда используются батареи конденсаторов. Они подключаются параллельно к рабочей цепи и используются как синхронные компенсаторы.

Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов

Для индивидуального пользования активная и реактивная электроэнергия в счетах не разделяется – в масштабах потребления доля реактивной энергии невелика. Поэтому частные клиенты при потреблении мощности до 63 А оплачивают один счет, в котором вся потребляемая электроэнергия считается активной. Дополнительные потери в цепи на реактивную электроэнергию отдельно не выделяются и не оплачиваются.

Учет реактивной электроэнергии для предприятий

Другое дело – предприятия и организации. В производственных помещениях и промышленных цехах установлено огромное число электрооборудования, и в общей поступаемой электроэнергии имеется значительная часть энергии реактивной, которая необходима для работы блоков питания и электродвигателей. Активная и реактивная электроэнергия, поставляемая предприятиям и организациям, нуждается в четком разделении и ином способе оплаты за нее. Основанием для регуляции отношений предприятия-поставщика электроэнергии и конечных потребителей в этом случае выступает типовой договор. Согласно правилам, установленным в этом документе, организации, потребляющие электроэнергию свыше 63 А, нуждаются в особом устройстве, предоставляющем показания реактивной энергии для учета и оплаты.
Сетевое предприятие устанавливает счетчик реактивной электроэнергии и начисляет оплату согласно его показаниям.

Коэффициент реактивной энергии

Как говорилось ранее, активная и реактивная электроэнергия в счетах на оплату выделяются отдельными строками. Если соотношение объемов реактивной и потребленной электроэнергии не превышает установленной нормы, то плата за реактивную энергию не начисляется. Коэффициент соотношения бывает прописан по-разному, его среднее значение составляет 0,15. При превышении данного порогового значения предприятию-потребителю рекомендуют установить компенсаторные устройства.

Реактивная энергия в многоквартирных домах

Типичным потребителем электроэнергии является многоквартирный дом с главным предохранителем, потребляющий электроэнергию свыше 63 А. Если в таком доме имеются исключительно жилые помещения, плата за реактивную электроэнергию не взимается. Таким образом, жильцы многоквартирного дома видят в начислениях оплату только за полную электроэнергию, поставленную в дом предприятием-поставщиком. Та же норма касается жилищных кооперативов.

Частные случаи учета реактивной мощности

Бывают случаи, когда в многоэтажном здании имеются и коммерческие организации, и квартиры. Поставка электроэнергии в такие дома регулируется отдельными Актами. Например, разделением могут служить размеры полезной площади. Если в многоквартирном доме коммерческие организации занимают менее половины полезной площади, то оплата за реактивную энергию не начисляется. Если пороговый процент был превышен, то возникают обязательства оплаты за реактивную электроэнергию.

В ряде случаев жилые дома не освобождаются от оплаты за реактивную энергию. Например, если в доме установлены пункты подключения лифтов для квартир, начисление за использование реактивной электроэнергии происходит отдельно, лишь для этого оборудования. Владельцы квартир по-прежнему оплачивают лишь активную электроэнергию.

Понимание сущности активной и реактивной энергии дает возможность грамотно рассчитать экономический эффект от установки различных компенсационных устройств, снижающих потери от реактивной нагрузки. Согласно статистике, такие устройства позволяют поднимать значение cos φ от 0.6 до 0.97. Тем самым автоматические компенсаторные устройства помогают сэкономить до трети предоставляемой потребителю электроэнергии. Значительное уменьшение тепловых потерь увеличивает срок эксплуатации приборов и механизмов на производственных участках и снижает себестоимость готовой продукции.

Расчет электрической энергии, используемой бытовым или промышленным электротехническим прибором, производится обычно с учетом полной мощности электрического тока, проходящего через измеряемую электрическую цепь. При этом выделяются два показателя, отражающие затраты полной мощности при обслуживании потребителя. Эти показатели называются активная и реактивная энергия. Полная мощность представляет собой сумму этих двух показателей. О том, что такое активная и реактивная электроэнергия и как проверить сумму начисленных оплат, попытаемся рассказать в этой статье.

Полная мощность

По сложившейся практике потребители оплачивают не полезную мощность, которая непосредственно используется в хозяйстве, а полную, которую отпускает предприятие-поставщик. Различают эти показатели по единицам измерения – полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), а полезная – в киловаттах. Активная и реактивная электроэнергия используется всеми запитанными от сети электроприборами.

Активная электроэнергия

Активная составляющая полной мощности совершает полезную работу и преобразовывается в те виды энергии, которые нужны потребителю. У части бытовых и промышленных электроприборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди таких устройств – электроплиты, лампы накаливания, электропечи, обогреватели, утюги и гладильные прессы и прочее.

Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то полная мощность такого прибора будет составлять 1 кВА.

Понятие реактивной электроэнергии

Этот вид электроэнергии присущ цепям, в составе которых имеются реактивные элементы. Реактивная электроэнергия – это часть полной поступаемой мощности, которая не расходуется на полезную работу.

В электроцепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока реактивная составляющая возникает только в том случае, когда присутствует индуктивная или емкостная нагрузка. В таком случае наблюдается несоответствие фазы тока с фазой напряжения. Данный сдвиг фаз между напряжением и током обозначается символом «φ».

При индуктивной нагрузке в цепи наблюдается отставание фазы, при емкостной – ее опережение. Поэтому потребителю приходит только часть полной мощности, а основные потери происходят из-за бесполезного нагревания устройств и приборов в процессе эксплуатации.

Потери мощности происходят из-за наличия в электрических устройствах индуктивных катушек и конденсаторов. Из-за них в цепи в течение некоторого времени происходит накопление электроэнергии. После этого запасенная энергия поступает обратно в цепь. К приборам, в составе потребляемой мощности которых имеется реактивная составляющая электроэнергии, относятся переносные электроинструменты, электродвигатели и различная бытовая техника. Эта величина рассчитывается с учетом особого коэффициента мощности, который обозначается как cos φ.

Расчет реактивной электроэнергии

Коэффициент мощности лежит в пределах от 0,5 до 0,9; точное значение этого параметра можно узнать из паспорта электроприбора. Полная мощность должна быть определена как частное от деления активной мощности на коэффициент.

Например, если в паспорте электрической дрели указана мощность в 600 Вт и значение 0,6, тогда потребляемая устройством полная мощность будет равна 600/06, то есть 1000 ВА. При отсутствии паспортов для вычисления полной мощности прибора коэффициент можно брать равным 0,7.

Поскольку одной из основных задач действующих систем электроснабжения является доставка полезной мощности конечному потребителю, реактивные потери электроэнергии считаются негативным фактором, и возрастание этого показателя ставит под сомнение эффективность электроцепи в целом. Баланс активной и реактивной мощности в цепи может быть наглядно представлен в виде этого забавного рисунка:

Значение коэффициента при учете потерь

Чем выше значение коэффициента мощности, тем меньше будут потери активной электроэнергии – а значит конечному потребителю потребляемая электрическая энергия обойдется немного дешевле. Для того чтобы повысить значение этого коэффициента, в электротехнике используются различные приемы компенсации нецелевых потерь электроэнергии. Компенсирующие устройства представляют собой генераторы опережающего тока, сглаживающие угол сдвига фаз между током и напряжением. Для этой же цели иногда используются батареи конденсаторов. Они подключаются параллельно к рабочей цепи и используются как синхронные компенсаторы.

Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов

Для индивидуального пользования активная и реактивная электроэнергия в счетах не разделяется – в масштабах потребления доля реактивной энергии невелика. Поэтому частные клиенты при потреблении мощности до 63 А оплачивают один счет, в котором вся потребляемая электроэнергия считается активной. Дополнительные потери в цепи на реактивную электроэнергию отдельно не выделяются и не оплачиваются.

Учет реактивной электроэнергии для предприятий

Другое дело – предприятия и организации. В производственных помещениях и промышленных цехах установлено огромное число электрооборудования, и в общей поступаемой электроэнергии имеется значительная часть энергии реактивной, которая необходима для работы блоков питания и электродвигателей. Активная и реактивная электроэнергия, поставляемая предприятиям и организациям, нуждается в четком разделении и ином способе оплаты за нее. Основанием для регуляции отношений предприятия-поставщика электроэнергии и конечных потребителей в этом случае выступает типовой договор. Согласно правилам, установленным в этом документе, организации, потребляющие электроэнергию свыше 63 А, нуждаются в особом устройстве, предоставляющем показания реактивной энергии для учета и оплаты.
Сетевое предприятие устанавливает счетчик реактивной электроэнергии и начисляет оплату согласно его показаниям.

Коэффициент реактивной энергии

Как говорилось ранее, активная и реактивная электроэнергия в счетах на оплату выделяются отдельными строками. Если соотношение объемов реактивной и потребленной электроэнергии не превышает установленной нормы, то плата за реактивную энергию не начисляется. Коэффициент соотношения бывает прописан по-разному, его среднее значение составляет 0,15. При превышении данного порогового значения предприятию-потребителю рекомендуют установить компенсаторные устройства.

Реактивная энергия в многоквартирных домах

Типичным потребителем электроэнергии является многоквартирный дом с главным предохранителем, потребляющий электроэнергию свыше 63 А. Если в таком доме имеются исключительно жилые помещения, плата за реактивную электроэнергию не взимается. Таким образом, жильцы многоквартирного дома видят в начислениях оплату только за полную электроэнергию, поставленную в дом предприятием-поставщиком. Та же норма касается жилищных кооперативов.

Частные случаи учета реактивной мощности

Бывают случаи, когда в многоэтажном здании имеются и коммерческие организации, и квартиры. Поставка электроэнергии в такие дома регулируется отдельными Актами. Например, разделением могут служить размеры полезной площади. Если в многоквартирном доме коммерческие организации занимают менее половины полезной площади, то оплата за реактивную энергию не начисляется. Если пороговый процент был превышен, то возникают обязательства оплаты за реактивную электроэнергию.

В ряде случаев жилые дома не освобождаются от оплаты за реактивную энергию. Например, если в доме установлены пункты подключения лифтов для квартир, начисление за использование реактивной электроэнергии происходит отдельно, лишь для этого оборудования. Владельцы квартир по-прежнему оплачивают лишь активную электроэнергию.

Понимание сущности активной и реактивной энергии дает возможность грамотно рассчитать экономический эффект от установки различных компенсационных устройств, снижающих потери от реактивной нагрузки. Согласно статистике, такие устройства позволяют поднимать значение cos φ от 0.6 до 0.97. Тем самым автоматические компенсаторные устройства помогают сэкономить до трети предоставляемой потребителю электроэнергии. Значительное уменьшение тепловых потерь увеличивает срок эксплуатации приборов и механизмов на производственных участках и снижает себестоимость готовой продукции.

Активная и реактивная мощность — потребители электрической энергии на то и потребители, чтобы эту энергию потреблять. Потребителя интересует та энергия, потребление которой идет ему на пользу, эту энергию можно назвать полезной, но в электротехнике ее принято называть активной. Это энергия, которая идет на нагрев помещений, готовку пищи, выработку холода, и превращаемая в механическую энергию (работа электродрелей, перфораторов, электронасосов и пр.).

Кроме активной электроэнергии существует еще и реактивная. Это та часть полной энергии, которая не расходуется на полезную работу. Как понятно из вышесказанного, полная мощность – это активная и реактивная мощность в целом.

В понятиях активная и реактивная мощность сталкиваются противоречивые интересы потребителей электрической энергии и ее поставщиков. Потребителю выгодно платить только за потребленную им полезную электроэнергию, поставщику выгодно получать оплату за сумму активной и реактивной электроэнергии. Можно ли совместить эти кажущиеся противоречивыми требования? Да, если свести количество реактивной электроэнергии к нулю. Рассмотрим, возможно ли подобное, и насколько можно приблизиться к идеалу.

Активная и реактивная мощность

Активная мощность

Существуют потребители электроэнергии, у которых полная и активная мощности совпадают. Это потребители, у которых нагрузка представлена активными сопротивлениями (резисторами). Среди бытовых электроприборов примерами подобной нагрузки являются лампы накаливания, электроплиты, жарочные шкафы и духовки, обогреватели, утюги, паяльники и пр.

Указанная у этих приборов в паспорте, одновременно является активная и реактивная мощность . Это тот случай, когда мощность нагрузки можно определить по известной из школьного курса физики формуле, перемножив ток нагрузки на напряжение в сети. Ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В), мощность в ваттах (Вт). Конфорка электрической плиты в сети с напряжением 220 В при токе в 4,5 А потребляет мощность 4,5 х 220 = 990 (Вт).

Реактивная мощность

Иногда, проходя по улице, можно увидеть, что стекла балконов покрыты изнутри блестящей тонкой пленкой. Эта пленка изъята из бракованных электрических конденсаторов, устанавливаемых с определенными целями на питающих мощных потребителей электрической энергии распределительных подстанциях. Конденсатор – типичный потребитель реактивной мощности. В отличие от потребителей активной мощности, где главным элементом конструкции является некий проводящий электричество материал (вольфрамовый проводник в лампах накаливания, нихромовая спираль в электроплитке и т.п.). В конденсаторе главный элемент – не проводящий электрический ток диэлектрик (тонкая полимерная пленка или пропитанная маслом бумага).

Реактивная емкостная мощность

Красивые блестящие пленки, что вы видели на балконе – это обкладки конденсатора из токопроводящего тонкого материала. Конденсатор замечателен тем, что он может накапливать электрическую энергию, а затем отдавать ее – своеобразный такой аккумулятор. Если включить конденсатор в сеть постоянного тока, он зарядится кратковременным импульсом тока, а затем ток через него протекать не будет. Вернуть конденсатор в исходное состояние можно, отключив его от источника напряжения и подключив к его обкладкам нагрузку. Некоторое время через нагрузку будет течь электрический ток, и идеальный конденсатор отдает в нагрузку ровно столько электрической энергии, сколько он получил при зарядке. Подключенная к выводам конденсатора лампочка может на короткое время вспыхнуть, электрический резистор нагреется, а неосторожного человека может «тряхнуть» или даже убить при достаточном напряжении на выводах и запасенном количестве электричества.

Интересная картина получается при подключении конденсатора к источнику переменного электрического напряжения. Поскольку у источника переменного напряжения постоянно меняются полярность и мгновенное значение напряжения (в домашней электросети по закону, близкому к синусоидальному). Конденсатор будет непрерывно заряжаться и разряжаться, через него будет непрерывно протекать переменный ток. Но этот ток не будет совпадать по фазе с напряжением источника переменного напряжения, а будет опережать его на 90°, т.е. на четверть периода.

Это приведет к тому, что суммарно половину периода переменного напряжения конденсатор потребляет энергию из сети, а половину периода отдает, при этом суммарная потребляемая активная электрическая мощность равна нулю. Но, поскольку через конденсатор течет значительный ток, который может быть измерен амперметром, принято говорить, что конденсатор – потребитель реактивной электрической мощности.

Вычисляется реактивная мощность как произведение тока на напряжение, но единица измерения уже не ватт, а вольт-ампер реактивный (ВАр). Так, через подключенный к сети 220 В частотой 50 Гц электрический конденсатор емкостью 4 мкФ течет ток порядка 0,3 А. Это означает, что конденсатор потребляет 0,3 х 220 = 66 (ВАр) реактивной мощности – сравнимо с мощностью средней лампы накаливания, но конденсатор, в отличие от лампы, при этом не светится и не нагревается.

Реактивная индуктивная мощность

Если в конденсаторе ток опережает напряжение, то существуют ли потребители, где ток отстает от напряжения? Да, и такие потребители, в отличие от емкостных потребителей, называются индуктивными, оставаясь при этом потребителями реактивной энергии. Типичная индуктивная электрическая нагрузка – катушка с определенным количеством витков хорошо проводящего провода, намотанного на замкнутый сердечник из специального магнитного материала.

На практике хорошим приближением чисто индуктивной нагрузки является работающий без нагрузки трансформатор (или стабилизатор напряжения с автотрансформатором). Хорошо сконструированный трансформатор на холостом ходу потребляет очень мало активной мощности, потребляя мощность в основном реактивную.

Реальные потребители электрической энергии и полная электрическая мощность

Из рассмотрения особенностей емкостной и индуктивной нагрузки возникает интересный вопрос – что произойдет, если емкостную и индуктивную нагрузку включить одновременно и параллельно. Ввиду их противоположной реакции на приложенное напряжение, эти две реакции начнут компенсировать друг друга. Суммарная нагрузка окажется только емкостной или индуктивной, и в некотором идеальном случае удастся добиться полной компенсации. Выглядеть это будет парадоксально – подключенные амперметры зафиксируют значительные (и равные!) токи через конденсатор и катушку индуктивности, и полное отсутствие тока в объединяющих их общей цепи. Описанная картина несколько нарушается лишь тем, что не существует идеальных конденсаторов и катушек индуктивности, но подобная идеализация помогает понять суть происходящих процессов.

Вернемся к реальным потребителям электрической энергии. В быту мы пользуемся в основном потребителями чисто активной мощности (примеры приведены выше), и смешанной активно-индуктивной. Это электродрели, перфораторы, электродвигатели холодильников, стиральных машин и прочей бытовой техники. Также к ним относятся электрические трансформаторы источников питания бытовой радиоэлектронной аппаратуры и стабилизаторов напряжения. В случае подобной смешанной нагрузки, помимо активной (полезной) мощности, нагрузка потребляет еще и реактивную мощность, в итоге полная мощность отказывается больше активной мощности. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), и всегда представляет собой произведение тока в нагрузке на напряжение на нагрузке.

Таинственный «косинус фи»

Отношение активной мощности к полной называется в электротехнике «косинусом фи». Обозначается cos φ. Это отношение называется также и коэффициентом мощности. Нетрудно видеть, что для случая чисто активной нагрузки, где полная мощность совпадает с активной, cos φ = 1. Для случаев чисто емкостной или индуктивной нагрузок, где нулю равна активная мощность, cos φ = 0.

В случае смешанной нагрузки значение коэффициента мощности заключается в пределах от 0 до 1. Для бытовой техники обычно в диапазоне 0,5-0,9. В среднем можно считать его равным 0,7, более точное значение указывается в паспорте электроприбора.

За что платим?

И, наконец, самый интересный вопрос – за какой вид энергии платит потребитель. Исходя из того, что реактивная составляющая суммарной энергии не приносит потребителю никакой пользы, при этом долю периода реактивная энергия потребляется, а долю отдается, платить за реактивную мощность незачем. Но бес, как известно, кроется в деталях. Поскольку смешанная нагрузка увеличивает ток в сети, возникают проблемы на электростанциях, где электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами, а именно: индуктивная нагрузка «развозбуждает» генератор, и приведение его в прежнее состояние обходится в затраты уже реальной активной мощности на его «довозбуждение».

Таким образом, заставить потребителя платить за потребляемую реактивную индуктивную мощность вполне справедливо. Это побуждает потребителя компенсировать реактивную составляющую своей нагрузки, а, поскольку эта составляющая в основном индуктивная, компенсация заключается в подключении конденсаторов наперед рассчитанной емкости.

Потребитель находит возможность платить меньше

Если потребителем оплачивается отдельно потребляемая активная и реактивная мощность. Он готов идти на дополнительные затраты и устанавливать на своем предприятии батареи конденсаторов, включаемые строго по графику в зависимости от средней статистики потребления электроэнергии по часам суток.

Существует также возможность установки на предприятии специальных устройств (компенсаторов реактивной мощности), подключающих конденсаторы автоматически в зависимости от величины и характера потребляемой в данный момент мощности. Эти компенсаторы позволяют поднять значение коэффициента мощности с 0,6 до 0,97, т.е. практически до единицы.

Принято также, что если соотношение потребленной реактивной энергии и общей не превышает 0,15, то корпоративный потребитель от оплаты за реактивную энергию освобождается.

Что же касается индивидуальных потребителей, то, ввиду сравнительно невысокой потребляемой ими мощности, разделять счета на оплату потребляемой электроэнергии на активную и реактивную не принято. Бытовые однофазные счетчики электрической энергии учитывают лишь активную мощность электрической нагрузки, за нее и выставляется счет на оплату. Т.е. в настоящее время даже не существует технической возможности выставить индивидуальному потребителю счет за потребленную реактивную мощность.

Особых стимулов компенсировать индуктивную составляющую нагрузки у потребителя нет, да это и сложно осуществить технически. Постоянно подключенные конденсаторы при отключении индуктивной нагрузки будут бесполезно нагружать подводящую электропроводку. За электросчетчиком (перед счетчиком тоже, но за то потребитель не платит), что вызовет потребление активной мощности с соответствующим увеличением счета на оплату, а автоматические компенсаторы дороги и вряд ли оправдают затраты на их приобретение.

Другое дело, что производитель иногда устанавливает компенсационные конденсаторы на входе потребителей с индуктивной составляющей нагрузки. Эти конденсаторы, при правильном их подборе, несколько снизят потери энергии в подводящих проводах, при этом несколько повысив напряжение на подключенном электроприборе за счет уменьшения падения напряжения на подводящих проводах.

Но, что самое главное, компенсация реактивной энергии у каждого потребителя, от квартиры до огромного предприятия, снизит токи во всех линиях электропитания, от электростанции до квартирного щитка. За счет реактивной составляющей полного тока, что уменьшит потери энергии в линиях и повысит коэффициент полезного действия электросистем.

Что такое активная и реактивная электроэнергия. Реактивная энергия

Мощность бывает активная, а бывает полная. Спрашивается, полная чем? А вот, мол, тем, что нам служит на пользу, что делает нам полезную работу, но и… оказывается, это еще не все. Еще есть вторая составляющая, которая получается этаким довеском, и она просто сжигает энергию. Греет то что не надо, а нам от этого ни жарко, ни холодно.

Такая мощность называется реактивной. Но виноваты, как это ни странно, мы сами. Вернее, наша система выработки, передачи и потребления электроэнергии.

Мощность активная, реактивная и полная

Мы пользуемся электричеством с помощью сетей переменного тока. Напряжение у нас в сетях каждую секунду колеблется 50 раз от минимального значения до максимального. Это так получилось. Когда изобретали электрический генератор, который механическое движение преобразует в электричество, то оказалось, что perpetuum mobile, или, переведя с латинского, вечное движение, легче всего устроить по кругу. Изобрели когда-то колесо, и с тех пор знаем, что если его подвесить на оси, то можно вращать долго-долго, а оно будет оставаться все на том же месте — на оси.

Почему у нас в сети напряжение переменное

И электрический генератор имеет ось и нечто, на ней вращающееся. А в результате и получается электрическое напряжение. Только генератор состоит из двух частей: вращающейся, ротора, и неподвижной, статора. И обе они участвуют в выработке электроэнергии. А когда одна часть крутится около другой, то неизбежно точки поверхности вращающейся части то приближаются к точкам поверхности неподвижной, то от них отдаляются. И это совместное их положение с неизбежностью описывается только одной математической функцией — синусоидой. Синусоида есть проекция вращения по кругу на одну из геометрических осей. Но осей таких можно построить много. Обычно наши координаты друг другу перпендикулярны. И тогда при вращении по кругу некоторой точки на одной оси проекцией вращения будет синусоида, а по другой — косинусоида, или та же синусоида, только смещенная относительно первой на четверть поворота, или на 90°.

Вот нечто такое и представляет собой напряжение, которое доводит до нашей квартиры электрическая сеть.

угол поворота здесь разбит не на 360 градусов,
а на 24 деления. То есть одно деление соответствует 15°
6 делений = 90°

Итак, напряжение в нашей сети синусоидальное с частотой 50 герц и амплитудой 220 вольт, потому что удобнее было делать генераторы, которые вырабатывают напряжение именно переменное.

Выгода от переменного напряжения — выгода системы

А чтобы сделать напряжение постоянным, надо специально его выпрямить. И это можно делать либо прямо в генераторе (специально сконструированном — тогда он станет генератором постоянного тока), либо когда-нибудь потом. Вот это «когда-нибудь» и получилось снова очень кстати, потому что переменное напряжение можно преобразовывать трансформатором — повышать или понижать. Это оказалось вторым удобством переменного напряжения. А повысив его трансформаторами до напряжений буквально ЗАПРЕДЕЛЬНЫХ (полмиллиона вольт и больше), можно передавать на гигантские расстояния по проводам без гигантских при этом потерь. И это тоже пришлось вполне кстати в нашей большой стране.

Вот, доведя, все-таки, напряжение до нашей квартиры, понизив его до хоть сколько-то мыслимой (хотя все еще и опасной) величины в 220 вольт, преобразовать его в постоянное опять забыли. Да и зачем? Лампочки горят, холодильник работает, телевизор показывает. Хотя в телевизоре этих постоянных/переменных напряжений… но, не будем тут еще и об этом.

Убытки от переменного напряжения

И вот мы пользуемся сетью переменного напряжения.

А в ней присутствует «плата за забывчивость» — реактивное сопротивление наших потребляющих сетей и их реактивная мощность. Реактивное сопротивление — это сопротивление переменному току. И мощность, которая просто-напросто уходит мимо наших потребляющих электроприборов.

Ток, идя по проводам, создает вокруг них электрическое поле. Электростатическое поле притягивает к себе заряды со всего, что источник поля, то есть ток, окружает. А изменение тока создает еще и поле электромагнитное, которое начинает бесконтактно наводить во всех проводниках вокруг электрические токи. Так, наша токовая синусоида, как только мы что-то у себя включаем, есть не просто ток, а непрерывное его изменение. Проводников вокруг хватает, начиная от металлических корпусов тех же электроприборов, металлических труб водоснабжения, отопления, канализации и кончая прутами арматуры в железобетонных стенах и перекрытиях. Вот во всем этом и наводится электричество. Даже вода в бачке унитаза, и та участвует во всеобщем веселье — в ней тоже индуцируются токи наводки. Такое электричество нам совсем не нужно, мы его «не заказывали». Но оно эти проводники пытается разогреть, а значит, уносит из нашей квартирной сети электроэнергию.

Чтобы охарактеризовать соотношение мощностей в сети нашего переменного тока, рисуют треугольник.

S – полная мощность, расходуемая нашей сетью,
P – активная мощность, она же полезная активная нагрузка,
Q – мощность реактивная.

Мощность полную можно замерить ваттметром, а активная мощность получается расчетом нашей сети, в которой мы учитываем только полезные для нас нагрузки. Естественно, сопротивлением проводов мы пренебрегаем, считая их малыми относительно полезных сопротивлений электроприборов.

Полная мощность

S = U x I = U a x I f

То есть, чем «тупее» этот острый угол, тем хуже у нас работает внутренняя квартирная потребляющая сеть — много энергии уходит в потери.

Что такое активная, реактивная и полная мощности

Угол j можно еще назвать углом фазового сдвига между током и напряжением в нашей сети. Ток является результатом приложения к нашей сети исходного напряжения в 220 вольт частотой в 50 герц. Когда нагрузка активна, то фаза тока совпадает с фазой напряжения в ней. А реактивные нагрузки эту фазу сдвигают на этот угол.

Собственно говоря, угол и характеризует степень эффективности нашего потребления энергии. И надо стараться его уменьшить. Тогда S будет приближаться к P.

Только удобнее оперировать не с углом, а с косинусом угла. Это как раз и есть соотношение двух мощностей:

Косинус угла приближается к единице, когда угол приближается к нулю. То есть, чем острее угол j, тем лучше, эффективнее работает электрическая потребляющая сеть. На практике, если добиться величины косинуса фи (а его можно выразить в процентах) порядка 70–90%, то это уже считается неплохо.

Часто используется другое отношение, связывающее активную мощность и реактивную:

Из диаграммы тока и напряжения можно найти выражения для мощностей: активной, реактивной и полной.

Если более привычная нам активная мощность измеряется в ваттах, то полная мощность измеряется в вольт-амперах (вар). Ватт из вара можно посчитать умножением на косинус фи.

Что такое реактивная мощность

Реактивная мощность бывает индуктивная и емкостная. Они ведут себя в электрической цепи по-разному. На постоянном токе индуктивность — это просто кусок провода, имеющий какое-то очень малое сопротивление. А конденсатор на постоянном напряжении — просто разрыв в цепи.

И когда мы их включаем в цепь, подводим к ним напряжение, во время переходного процесса они ведут себя тоже прямо противоположно. Конденсатор заряжается, при этом возникающий ток сначала большой, потом, по мере зарядки, маленький, уменьшающийся до нуля.

В индуктивности, катушке с проводом, возникающее магнитное поле после включения в самом начале сильно препятствует прохождению тока, и он сначала маленький, потом увеличивается до своего стационарного значения, определяемого активными элементами схемы.

Конденсаторы, таким образом, способствуют изменению тока в цепи, а индуктивности препятствуют изменению тока.

Индуктивная и емкостная составляющие сопротивления сети

Таким образом, реактивные элементы имеют свои разновидности сопротивления — емкостное и индуктивное. С полным сопротивлением, включающим активную и реактивную составляющие, это связывается следующей формулой:

Z – полное сопротивление,

R – активное сопротивление,

X – реактивное сопротивление.

В свою очередь, реактивное сопротивление состоит из двух частей:

X L – индуктивной и X C – емкостной.

Отсюда мы видим, что вклад в реактивную составляющую у них разный.

Все, что в сети индуктивно, увеличивает реактивное сопротивление сети, все, что в сети имеет емкостной характер, уменьшает реактивное сопротивление.

Электроприборы, влияющие на качество потребления

Если бы все приборы у нас в сети были, как лампочки, то есть являлись чисто активной нагрузкой, проблем бы не было. Была бы активная потребляющая сеть, одна сплошная активная нагрузка, и, как говорится, в чистом поле — вокруг ничего, то все легко бы подсчитывалось по законам Ома и Кирхгофа, и было справедливо — сколько потребил, за столько и заплатил. Но вот имея и вокруг себя загадочную токопроводящую «инфраструктуру», и в самой сети множество неучтенных емкостей и индуктивностей, мы и получаем, кроме полезной нам, еще и реактивную, ненужную нам нагрузку.

Как от нее избавиться? Когда электрическая потребляющая сеть уже создана, то можно проводить мероприятия по уменьшению реактивной составляющей. Компенсация и строится на «антагонизме» индуктивностей и емкостей.

То есть, в сложившейся сети следует измерить ее составляющие, а потом придумать компенсацию.

Особенно хороший эффект от таких мероприятий достигается в больших потребляющих сетях. Например, на уровне заводского цеха, имеющего большое количество постоянно работающего оборудования.

Для компенсации реактивной составляющей используются специальные компенсаторы реактивной мощности (КРМ), содержащие в своей конструкции конденсаторы, меняющие суммарный сдвиг фаз в сети в лучшую сторону.

Еще приветствуется использование в сетях синхронных двигателей переменного тока, так как они способны компенсировать реактивную мощность. Принцип простой: в сети они способны работать в режиме двигателя, а когда при сдвиге фаз наблюдается «завал» электроэнергии (других слов язык уже не находит), они способны компенсировать это, «подрабатывая» в сети в режиме генератора.

Для энергетиков предприятий и крупных торговых центров сомнений в существовании реактивной энергии нет. Ежемесячные счета и вполне реальные деньги, которые уходят на оплату реактивной электроэнергии , убеждают в реальности ее существования. Но некоторые электротехники всерьез, с математическими выкладками, доказывают, что данный тип электроэнергии фикция, что разделение электрической энергии на активную и реактивную составляющие искусственно.

Давайте попробуем и мы разобраться в этом вопросе, тем более, что на незнании отличий разных видов электроэнергии спекулируют создатели . Обещая огромные проценты , они сознательно или по незнанию подменяют один вид электрической энергии другим.

Начнем с понятий активной и реактивной электроэнергии. Не вдаваясь в дебри формул электротехники, можно определить активную энергию как ту, которая совершает работу: нагревает пищу на электроплитах, освещает ваше помещение, охлаждает воздух с помощью кондиционера. А реактивная электроэнергия создает необходимые условия для совершения подобной работы. Не будет реактивной энергии, и двигатели не смогут вращаться, холодильник не будет работать. В ваше помещение не поступит напряжение величиной 220 Вольт, так как ни один силовой трансформатор не работает без потребления реактивной электроэнергии.

Если на осциллографе одновременно наблюдать сигналы тока и напряжения, то две эти синусоиды всегда имеют сдвиг относительно друг друга на величину, называемую фазовым углом . Вот этот сдвиг и характеризует вклад реактивной энергии в полную энергию, потребляемую нагрузкой. Измеряя только ток в нагрузке, выделить реактивную часть энергии невозможно.

Учитывая, что реактивная энергия не совершает работы, ее можно вырабатывать на месте потребления. Для этого служат конденсаторы. Дело в том, что катушки и конденсаторы потребляют различные виды реактивной энергии: индуктивную и емкостную соответственно. Они сдвигают кривую тока по отношению к напряжению в противоположные стороны.

В силу этих обстоятельств конденсатор можно считать потребителем емкостной энергии или генератором индуктивной. Для двигателя, потребляющего индуктивную энергию, конденсатор, расположенный рядом, может стать ее источником. Такая обратимость возможна только для реактивных элементов схемы, не совершающих работу. Для активной энергии подобная обратимость не существует: ее генерация связана с затратами топлива. Ведь прежде чем совершить работу, нужно затратить энергию.

В бытовых условиях за реактивную энергию электропередающие организации плату не изымают, и бытовой счетчик считает только активную составляющую электрической энергии. Совершенно другая ситуация на крупных предприятиях: большое количество электродвигателей, сварочных аппаратов и трансформаторов, для работы которых требуется реактивная энергия, создают дополнительную нагрузку на линии электропередач. При этом растет ток и тепловые потери уже активной энергии.

В этих случаях потребление реактивной энергии учитывается счетчиком и отдельно оплачивается. Стоимость реактивной электроэнергии меньше стоимости активной, но при больших объемах ее потребления платежи могут быть очень значительными. Кроме этого, за потребление реактивной энергии сверх оговоренных значений, накладываются штрафы. Поэтому экономически выгодно для подобных предприятий становится выработка подобной энергии на месте ее потребления.

Для этого применяются или отдельные конденсаторы, или автоматические установки компенсации, которые отслеживают объемы потребления и подключают или отключают конденсаторные батареи. Современные системы компенсации позволяют значительно уменьшить потребление реактивной энергии из внешней сети.

Возвращаясь к вопросу в заголовке статьи, можно ответить на него утвердительно. Реактивная энергия существует. Без нее невозможна работа электроустановок, в которых создается магнитное поле. Не совершая видимой работы, она, тем не менее, является необходимым условием для выполнения работ, совершаемой активной электрической энергией.

Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность (проходящая, потребляема) характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока.

Определение

Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. к. характеристики сети (силы тока и напряжения) у постоянного всегда равны. Единица измерений активной мощности Ватт, в то время, как реактивной – реактивный вольтампер и килоВАР (кВАР). Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах.

Электротехника используется активную составляющую в качестве измерения передачи энергии отдельными электрическими приборами. Рассмотрим, сколько мощности потребляют некоторые из них:

Исходя из всего, сказанного выше, активная мощность – это положительная характеристика конкретной электрической цепи, которая является одним из основных параметров для выбора электрических приборов и контроля расхода электричества.

Обозначение реактивной составляющей:

Это номинальная величина, которая характеризует нагрузки в электрических устройствах при помощи колебаний ЭМП и потери при работе прибора. Иными словами, передаваемая энергия переходит на определенный реактивный преобразователь (это конденсатор, диодный мост и т. д.) и проявляется только в том случае, если система включает в себя эту составляющую.

Расчет

Для выяснения показателя активной мощности, необходимо знать полную мощность, для её вычисления используется следующая формула:

S = U \ I, где U – это напряжение сети, а I – это сила тока сети.

Этот же расчет выполняется при вычислении уровня передачи энергии катушки при симметричном подключении. Схема имеет следующий вид:

Расчет активной мощности учитывает угол сдвига фаз или коэффициент (cos φ), тогда:

S = U * I * cos φ.

Очень важным фактором является то, что эта электрическая величина может быть как положительной, так и отрицательной. Это зависит от того, какие характеристики имеет cos φ. Если у синусоидального тока угол сдвига фаз находится в пределах от 0 до 90 градусов, то активная мощность положительная, если от 0 до -90 – то отрицательная. Правило действительно только для синхронного (синусоидального) тока (применяемого для работы асинхронного двигателя, станочного оборудования).

Также одной из характерных особенностей этой характеристики является то, что в трехфазной цепи (к примеру, трансформатора или генератора), на выходе активный показатель полностью вырабатывается.

Максимальная и активная обозначается P, реактивная мощность – Q.

Из-за того, что реактивная обуславливается движением и энергией магнитного поля, её формула (с учетом угла сдвига фаз) имеет следующий вид:

Q L = U L I = I 2 x L

Для несинусоидального тока очень сложно подобрать стандартные параметры сети. Для определения нужных характеристик с целью вычисления активной и реактивной мощности используются различные измерительные устройства. Это вольтметр, амперметр и прочие. Исходя от уровня нагрузки, подбирается нужная формула.

Из-за того, что реактивная и активная характеристики связаны с полной мощностью, их соотношение (баланс) имеет следующий вид:

S = √P 2 + Q 2 , и все это равняется U*I .

Но если ток проходит непосредственно по реактивному сопротивлению. То потерь в сети не возникает. Это обуславливает индуктивная индуктивная составляющая – С и сопротивление – L. Эти показатели рассчитываются по формулам:

Сопротивление индуктивности: x L = ωL = 2πfL,

Сопротивление емкости: хc = 1/(ωC) = 1/(2πfC).

Для определения соотношения активной и реактивной мощности используется специальный коэффициент. Это очень важный параметр, по которому можно определить, какая часть энергии используется не по назначению или «теряется» при работе устройства.

При наличии в сети активной реактивной составляющей обязательно должен рассчитываться коэффициент мощности. Эта величина не имеет единиц измерения, она характеризует конкретного потребителя тока, если электрическая система содержит реактивные элементы. С помощью этого показателя становится понятным, в каком направлении и как сдвигается энергия относительно напряжения сети. Для этого понадобится диаграмма треугольников напряжений:

К примеру, при наличии конденсатора формула коэффициента имеет следующий вид:

cos φ = r/z = P/S

Для получения максимально точных результатов рекомендуется не округлять полученные данные.

Компенсация

Учитывая, что при резонансе токов реактивная мощность равняется 0:

Q = QL – QC = ULI – UCI

Для того чтобы улучшить качество работы определенного устройства применяются специальные приборы, минимизирующие воздействие потерь на сеть. В частности, это ИБП. В данном приборе не нуждаются электрические потребители со встроенным аккумулятором (к примеру, ноутбуки или портативные устройства), но для большинства остальных источник бесперебойного питания является необходимым.

При установке такого источника можно не только установить негативные последствия потерь, но и уменьшить траты на оплату электричества. Специалисты доказали, что в среднем, ИБП поможет экономить от 20 % до 50 %. Почему это происходит :

Провода меньше нагреваются, это не только положительно влияет на их работу, но и повышает безопасность;

У сигнальных и радиоустройств уменьшаются помехи;

На порядок уменьшаются гармоники в электрической сети.

В некоторых случаях специалисты используют не полноценные ИБП, а специальные компенсирующие конденсаторы. Они подходят для бытового использования, доступны и продаются в каждом электротехническом магазине. Для расчета планируемой и полученной экономии можно использовать все вышеперечисленные формулы.

Реактивная мощность

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

Если элемент цепи — резистор c электрическим сопротивлением R , то

Мощность переменного тока

Активная мощность

Среднее за период Т значение мгновенной мощности называется активной мощностью: . В цепях однофазного синусоидального тока , 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

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока, равна произведению действующих значений напряжения U и тока I , умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: Q = UI sin φ . Единица реактивной мощности — вольт-ампер реактивный (var , вар ). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью Р соотношением: . Реактивная мощность в электрических сетях вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторых электрических установках реактивная мощность может быть значительно больше активной. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности. Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом реактивной мощности является мощность, отраженная от нагрузки.

Необходимо отметить, что величина sinφ для значений φ от 0 до плюс 90 ° является положительной величиной. Величина sinφ для значений φ от 0 до минус 90 ° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой Q = UI sinφ реактивная мощность может быть отрицательной величиной. Но отрицательное значение мощности нагрузки характеризует нагрузку как генератор энергии. Активное, индуктивное, емкостное сопротивление не могут быть источниками постоянной энергии. Модуль величины Q = UI sinφ приблизительно описывает реальные процессы преобразования энергии в магнитных полях индуктивностей и в электрических полях емкостей. Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения. Измерительные преобразователи реактивной мощности, использующие формулу Q = UI sinφ , более просты и значительно дешевле измерительных преобразователей на микропроцессорной технике.

Полная 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: , где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0 , а при ёмкостной Q ). Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (VA , ВА ).

Векторная зависимость между полной, активной и реактивной мощностью выражается формулой:

Измерения

• Для измерения электрической мощности применяются ваттметры и варметры , можно также использовать косвенный метод, с помощью вольтметра и амперметра .
• Для измерения коэффициента реактивной мощности применяют фазометры

Литература

• Бессонов Л. А. — Теоретические основы электротехники: Электрические цепи — М.: Высш. школа,

Ссылки

См. также

• Список параметров напряжения и силы электрического тока

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Реактивная мощность» в других словарях:

реактивная мощность — Величина, равная при синусоидальных электрическом токе и электрическом напряжении произведению действующего значения напряжения на действующее значение тока и на синус сдвига фаз между напряжением и током двухполюсника. [ГОСТ Р 52002 2003]… … Справочник технического переводчика

Электр. мощность в цепи переменного тока, расходуемая на поддержание вызываемых переменным током периодических изменений: 1) магнитного поля при наличии в цепи индуктивности; 2) заряда конденсаторов при наличии конденсаторов и проводов (напр.… … Технический железнодорожный словарь

Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними: Q =… … Большой Энциклопедический словарь

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ — величина, характеризующая скорость обмена энергией между генератором переменного тока и магнитным (млн. электрическим) полем цепи, создаваемым электротехническими устройствами (индуктивностью и ёмкостью). Р. м. возникает в цепи при наличии сдвига … Большая политехническая энциклопедия

реактивная мощность — 3.1.5 реактивная мощность (вар): Реактивная мощность сигналов синусоидальной формы какой либо отдельной частоты в однофазной цепи, определяемая как произведение среднеквадратических значений тока и напряжения и синуса фазового угла между ними.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Menamoji kompleksinės galios dalis, skaičiuojama pagal formulę Q² = S² – P²; čia Q – reaktyvioji galia, S – pilnutinė galia, P – aktyvioji galia. Matavimo vienetas –… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. reactive power; wattless power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. безваттная мощность, f; реактивная мощность, f pranc. puissance déwatée, f; puissance réactive, f … Fizikos terminų žodynas

Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока I и напряжения U на синус угла сдвига фаз между ними:… … Энциклопедический словарь

реактивная мощность — reaktyvioji galia statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. reactive power vok. Blindleistung, f; wattlose Leistung, f rus. реактивная мощность, f pranc. puissance réactive, f … Automatikos terminų žodynas

Величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока (См. Переменный ток). Р. м. Q равна произведению действующих значений напряжения U и тока… … Большая советская энциклопедия

Книги

• Электротехника и электроника на судах рыбопромыслового флота , Белов О.А., Парфенкин А.И.. Рассмотрены общие вопросы электротехники и электроники, физические явления, лежащие в основе производства и использования электричества, работы электронных устройств. Приведены примеры…

Увидела в интернете энергосберегающие устройства, которые, как я поняла прсто включаются в ближайшую к счетчику розетку. Может кто пользовался? Действительно экономят энергию? И еще пишут, что они повышают качество электроэнергии и таким образом предотвращают порчу электроприборов. Хотелось бы услышать отзывы.

При расчете электрической мощности, потребляемой любым электротехническим или бытовым устройством, обычно учитывается так называемая полная мощность электрического тока, выполняющего определённую работу в цепи данной нагрузки. Под понятием «полная мощность» подразумевается вся та мощность, которая потребляется электроприбором и включает в себя как активную составляющую, так и составляющую реактивную, которая в свою очередь определяется типом используемой в цепи нагрузки. Активная мощность всегда измеряется и указывается в ваттах (Вт), а полная мощность приводится обычно в вольт-амперах (ВА). Различные приборы — потребители электрической энергии могут работать в цепях, имеющих как активную, так и реактивную составляющую электрического тока.

Активная составляющая потребляемой любой нагрузкой мощности электрического тока совершает полезную работу и трансформируется в нужные нам виды энергии (тепловую, световую, звуковую и т.п.). Отдельные электроприборы работают в основном на этой составляющей мощности. Это — лампы накаливания, электроплиты, обогреватели, электропечи, утюги и т.п.
При указанном в паспорте прибора значении активной потребляемой мощности в 1 кВт он будет потреблять от сети полную мощность в 1кВА.

Реактивная составляющая электрического тока возникает только в цепях, содержащих реактивные элементы (индуктивности и ёмкости) и расходуется обычно на бесполезный нагрев проводников, из которых составлена эта цепь. Примером таких реактивных нагрузок являются электродвигатели различного типа, переносные электроинструменты (электродрели, «болгарки», штроборезы и т.п.), а также различная бытовая электронная техника. Полная мощность этих приборов, измеряемая в вольт-амперах, и активная мощность (в ваттах) соотносятся между собой через коэффициент мощности cosφ, который может принимать значение от 0,5 до 0,9. На этих приборах указывается обычно активная мощность в ваттах и значение коэффициента cosφ. Для определения полной потребляемой мощности в ВА, необходимо величину активной мощности (Вт) разделить на коэффициент cosφ.

Пример: если на электродрели указана величина мощности в 600 Вт и cosφ = 0,6, то отсюда следует, что потребляемая инструментом полная мощность составляет 600/0,6=1000 ВА. При отсутствии данных по cosφ можно брать его приблизительное значение, которое для домашнего электроинструмента составляет примерно 0,7.

При рассмотрении вопроса об активной и реактивной составляющих электроэнергии (точнее — её мощности), обычно имеются в виду те явления, которые происходят в цепях переменного тока. Оказалось, что различные нагрузки в цепях переменного тока ведут себя совершенно по-разному. Одни нагрузки используют передаваемую им энергию по прямому назначению (т.е. — для совершения полезной работы), а другой тип нагрузок сначала эту энергию запасает, а потом снова отдаёт её источнику электропитания.

По виду своего поведения в цепях переменного тока, различные потребительские нагрузки делятся на следующие два типа:

1. Активный тип нагрузки поглощает всю получаемую от источника энергию и превращает её в полезную работу (свет от лампы, например), причём форма тока в нагрузке в точности повторяет форму напряжения на ней (сдвиг фаз отсутствует).

2. Реактивный тип нагрузки характеризуется тем, что сначала (в течение некоторого промежутка времени), в нём происходит накопление энергии, поставляемой источником питания. Затем запасённая энергия (в течение определённого промежутка времени) отдаётся обратно в этот источник. К подобным нагрузкам относятся такие элементы электрических цепей, как конденсаторы и катушки индуктивности, а также устройства, содержащие их. При этом в такой нагрузке между напряжением и током присутствует сдвиг фаз, равный 90 градусам. Поскольку основной целью существующих систем электроснабжения является полезная доставка электроэнергии от производителя непосредственно к потребителю (а не перекачивание её туда и обратно) — реактивная составляющая мощности обычно считается вредной характеристикой цепи.

Потери на реактивную составляющую в сети напрямую связаны с величиной рассмотренного выше коэффициента мощности, т.е. чем выше cosφ потребителя, тем меньше будут потери мощности в линии и дешевле обойдётся передача электроэнергии потребителю.
Таким образом, именно коэффициент мощности указывает нам на то, насколько эффективно используется рабочая мощность источника электроэнергии. В целях повышения величины коэффициента мощности (cosφ) во всех видах электрических установок применяются специальные приёмы компенсации реактивной мощности.
Обычно для увеличения коэффициента мощности (за счёт уменьшения сдвига фаз между током и напряжением — угла φ) в действующую сеть включают специальные компенсирующие устройства, представляющие собой вспомогательные генераторы опережающего (емкостного) тока.
Кроме того, очень часто для компенсации потерь, возникающих из-за индуктивной составляющей цепи, в ней используются батареи конденсаторов, подключаемые параллельно рабочей нагрузке и используемые в качестве синхронных компенсаторов.

Электроэнергия — Атлас Копко Россия

Поиск по вики-сайту о сжатом воздухе

Чтобы преобразовать воздух в сжатый воздух, нужна энергия. Эта энергия поступает в виде электроэнергии. Здесь мы узнаем о трех типах электрической мощности: активной, реактивной и полной мощности. Кроме того, мы рассмотрим понятие коэффициента мощности.

Что такое активная, реактивная и полная мощность?

Активная мощность P (в ваттах) представляет собой полезную мощность, которую можно использовать для работы. Ваттметр измеряет только ту составляющую тока, которая совмещена по фазе с напряжением. Это ток, протекающий через сопротивление в цепи. Реактивная мощность Q (V.Ar) является «бесполезной», «несинфазной» или «фантомной» мощностью и не может использоваться для работы. Однако она полезна для создания поля намагничивания, необходимого для двигателя. Полная мощность S (V.A) — это та мощность, которую необходимо потребить из сети, чтобы получить доступ к активной мощности.

Она включает активную и реактивную мощность, а также любые потери тепла в электрической распределительной системе.

Связь между активной, реактивной и полной мощностью обычно представляют в виде треугольника мощности.

Активная мощность для трехфазных систем в конфигурации «звезда» и «треугольник» составляет:

Что такое коэффициент мощности?

Фазовый угол выражает степень, до которой ток и напряжение не совпадают по фазе. Величина, известная как коэффициент мощности (PF), равна cos φ. Многие энергетические компании применяют штраф к своим потребителям в случае использования систем оборудования с низким отстающим коэффициентом мощности. Это связано с тем, что параметры электрического распределительного, передающего и генерирующего оборудования необходимо значительно увеличить, чтобы обеспечить полную мощность (сумма активной, реактивной мощности и потерь тепла), тогда как счета потребителям выставляются на основе потребления электроэнергии в кВтч (киловатт часах), учитывающих только активную мощность. Улучшение коэффициента мощности зачастую позволяет добиться значительной экономии затрат. Коэффициент мощности можно улучшить за счет уменьшения реактивной мощности путем:

• Использования оборудования с высоким коэффициентом мощности: дроссели освещения
• Использования синхронных двигателей, работающих на опережающем коэффициенте мощности при постоянной нагрузке
• Использования конденсаторов для улучшения коэффициента мощности

Другие статьи по этой теме

Введение в электричество

Узнайте об основах электричества и о той роли, которую оно играет в сжатии воздуха. Некоторые основные термины и определения.

Электродвигатель

Узнайте об основах электродвигателей и о том, как они используются в современных воздушных компрессорах.

ФАС рассчитала тарифы на электроэнергию на 2022 год

Федеральная антимонопольная служба (ФАС) разработала проект приказа, которым устанавливаются максимальные и минимальные уровни тарифов на электроэнергию, их будут учитывать региональные власти при расчете стоимости электричества для населения в 2022 году. Документ опубликован на портале проектов нормативных правовых актов.

Планируется, что тарифы в 2022 году традиционно повысятся с июля. Для каждого региона тариф на свет может вырасти на пять процентов либо до уровня предельного индекса подорожания коммунальных услуг, устанавливаемого Правительством для каждого субъекта РФ в конце года на следующий (если он выше пяти процентов).

Дороже всего электроэнергия во второй половине 2022 года может стоить в Чукотском автономном округе. Максимальный уровень тарифа в регионе предлагается установить на уровне 9,27 рубля за киловатт. Высокие тарифы могут установить и в Московской области — 6,23 рубля за киловатт, Москве — 6,28 рубля, Якутии (7,23 рубля), Камчатском крае (7,29 рубля).

Дешевле всего электроэнергия может стоить в Иркутской области (минимум 1,27 рубля за киловатт), Хакасии (2,44 рубля), Дагестане (2,97 рубля), Чечне (3,09 рубля) и Мурманской области (3,10 рубля).

Кроме того, в ряде регионов применяются дифференцированные тарифы для оплаты электроэнергии в пределах социальной нормы потребления и сверх нее. Так, в Красноярском крае социальные тарифы могут колебаться от 1,13 до 2,98 рубля, а потребление электричества сверх нормы может стоить от 4,57 до 4,80 рубля за киловатт. Также дифференцированные тарифы применяются в Забайкальском крае, Владимирской, Нижегородской, Орловской, Ростовской областях.

Правительство 30 октября внесло в Госдуму проект закона о федеральном бюджете на 2022-2024 годы. Из него следует, что ежегодно тарифы будут расти на пять процентов. Документ свёрстан на основе базового варианта прогноза социально-экономического развития с ежегодным ростом экономики в три процента в течение ближайших трёх лет.

Активная электроэнергия это

Давайте же разберемся в данном явлении. Теоретические основы электротехники. Понятие активной мощности можно объяснить, используя следующую аналогию. Рассмотрим тачку, показанную на рисунке.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Насчитывают ли счетчики энергокомпаний реактивную мощность?

Что такое активная, реактивная и полная мощность

Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. Единицей измерения в Международной системе единиц СИ является ватт русское обозначение: Вт , международное: W. Мгновенной мощностью называется произведение мгновенных значений напряжения и силы тока на каком-либо участке электрической цепи. Другими словами, при движении единичного заряда по участку электрической цепи он совершит работу, численно равную электрическому напряжению, действующему на участке цепи.

Умножив работу на количество единичных зарядов, мы, таким образом, получаем работу, которую совершают эти заряды при движении от начала участка цепи до его конца. Введём обозначения:. Полагая время бесконечно малым, можно принять, что величины напряжения и тока за это время тоже изменятся бесконечно мало.

В итоге получаем следующее определение мгновенной электрической мощности:. В случае изотропной среды в линейном приближении:.

В случае наличия анизотропии например, в монокристалле или жидком кристалле , а также при наличии эффекта Холла в линейном приближении:. Так как значения силы тока и напряжения постоянны и равны мгновенным значениям в любой момент времени, то мощность можно вычислить по формуле:. Для пассивной линейной цепи, в которой соблюдается закон Ома , можно записать:. Если цепь содержит источник ЭДС , то отдаваемая им или поглощаемая на нём электрическая мощность равна:.

Если ток внутри ЭДС противонаправлен градиенту потенциала течёт внутри ЭДС от плюса к минусу , то мощность поглощается источником ЭДС из сети например, при работе электродвигателя или заряде аккумулятора , если сонаправлен течёт внутри ЭДС от минуса к плюсу , то отдаётся источником в сеть скажем, при работе гальванической батареи или генератора.

В цепях переменного тока формула для мощности постоянного тока может быть применена лишь для расчёта мгновенной мощности, которая сильно изменяется во времени и для большинства простых практических расчётов не слишком полезна непосредственно.

Прямой расчёт среднего значения мощности требует интегрирования по времени. Для вычисления мощности в цепях, где напряжение и ток изменяются периодически, среднюю мощность можно вычислить, интегрируя мгновенную мощность в течение периода. На практике наибольшее значение имеет расчёт мощности в цепях переменного синусоидального напряжения и тока.

Для того, чтобы связать понятия полной, активной, реактивной мощностей и коэффициента мощности , удобно обратиться к теории комплексных чисел. Для такой модели оказываются справедливыми все выписанные ниже соотношения. 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.

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. В теории длинных линий анализ электромагнитных процессов в линии передачи, длина которой сравнима с длиной электромагнитной волны полным аналогом активной мощности является проходящая мощность, которая определяется как разность между падающей мощностью и отражённой мощностью.

Единица измерения, по предложению Международной электротехнической комиссии, — вар вольт-ампер реактивный ; русское обозначение: вар ; международное: var. В терминах единиц СИ, как отмечено в 9-ом издании Брошюры СИ, вар когерентен произведению вольт-ампер.

Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Синхронные генераторы, установленные на электрических станциях, могут как производить, так и потреблять реактивную мощность в зависимости от величины тока возбуждения, протекающего в обмотке ротора генератора. За счёт этой особенности синхронных электрических машин осуществляется регулирование заданного уровня напряжения сети. Для устранения перегрузок и повышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности.

Применение современных электрических измерительных преобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величины энергии, возвращаемой от индуктивной и ёмкостной нагрузки в источник переменного напряжения. Полная мощность имеет практическое значение, как величина, описывающая нагрузки, фактически налагаемые потребителем на элементы подводящей электросети провода , кабели , распределительные щиты , трансформаторы , линии электропередачи , так как эти нагрузки зависят от потребляемого тока, а не от фактически использованной потребителем энергии.

Именно поэтому полная мощность трансформаторов и распределительных щитов измеряется в вольт-амперах, а не в ваттах. Мощность, аналогично импедансу , можно записать в комплексном виде:. Материал из Википедии — свободной энциклопедии. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии , проверенной 13 января ; проверки требуют 6 правок.

Электрическая цепь. Ковариантная формулировка. Известные учёные. Единицы величин. N Единицы физических величин и их размерности. Для улучшения этой статьи желательно :.

Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии. Добавить иллюстрации. Пожалуйста, после исправления проблемы исключите её из списка параметров. После устранения всех недостатков этот шаблон может быть удалён любым участником. В этой статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок , но источники отдельных утверждений остаются неясными из-за отсутствия сносок.

Утверждения, не подкреплённые источниками , могут быть поставлены под сомнение и удалены. Вы можете улучшить статью, внеся более точные указания на источники. Категории : Радиотехнические величины и параметры Электротехника Физические величины. Пространства имён Статья Обсуждение. В других проектах Викисклад. Эта страница в последний раз была отредактирована 7 октября в Текст доступен по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike ; в отдельных случаях могут действовать дополнительные условия.

Подробнее см. Условия использования. Политика конфиденциальности Описание Википедии Отказ от ответственности Свяжитесь с нами Разработчики Заявление о куки Мобильная версия.

Классическая электродинамика. Ковариантная формулировка Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток. Для улучшения этой статьи желательно : Исправить статью согласно стилистическим правилам Википедии.

Активная и реактивная мощность. За что платим и работа

В повседневной жизни практически каждый сталкивается с понятием «электрическая мощность», «потребляемая мощность» или «сколько эта штука «кушает» электричества». В данной подборке мы раскроем понятие электрической мощности переменного тока для технически подкованных специалистов и покажем на картинке электрическую мощность в виде «сколько эта штука кушает электричества» для людей с гуманитарным складом ума Мы раскрываем наиболее практичное и применимое понятие электрической мощности и намеренно уходим от описания дифференциальных выражений электрической мощности. В цепях переменного тока формула для мощности постоянного тока может быть применена лишь для расчёта мгновенной мощности, которая сильно изменяется во времени и для практических расчётов бесполезна. Прямой расчёт среднего значения мощности требует интегрирования по времени.

Активная электроэнергия – это полностью преобразуемая энергия, поступающая в цепь от источника питания. Преобразование может.

Реактивная мощность

Другими словами активную мощность можно назвать: фактическая, настоящая, полезная, реальная мощность. В цепи постоянного тока мощность, питающая нагрузку постоянного тока, определяется как простое произведение напряжения на нагрузке и протекающего тока, то есть. Другими словами, в цепи постоянного тока нет никакого коэффициента мощности. Но при синусоидальных сигналах, то есть в цепях переменного тока, ситуация сложнее из-за наличия разности фаз между током и напряжением. Поэтому среднее значение мощности активная мощность , которая в действительности питает нагрузку, определяется как:. Мощность, которая постоянно перетекает туда и обратно между источником и нагрузкой, известна как реактивная Q. Реактивной называется мощность, которая потребляется и затем возвращается нагрузкой из-за её реактивных свойств. Энергия реактивной мощности сначала накапливается, а затем высвобождается в виде магнитного поля или электрического поля в случае, соответственно, индуктивности или конденсатора.

Как начисляют оплату за реактивную мощность?

В электрический цепях, содержащих комбинированную нагрузку, полная мощность, потребляемая от сети, складывается из активной мощности, совершающей полезную работу, и реактивной мощности, расходуемой на создание магнитных полей и создающей дополнительную на грузку на силовые линии питания. В электрических сетях, содержащих только активную нагрузку лампы накаливания, электронагреватели и др. Но в реальной жизни это бывает достаточно редко. Основной нагрузкой в промышленных электросетях являются асинхронные электродвигатели и распределительные трансформаторы.

При расчете электрической мощности, потребляемой любым электротехническим или бытовым устройством, обычно учитывается так называемая полная мощность электрического тока, выполняющего определённую работу в цепи данной нагрузки.

Что такое активная и реактивная электроэнергия?

Нередко возникает вопрос ток, с какими характеристиками необходим для обеспечения полноценной работы электроприборов? Какую мощность должна иметь электросеть, чтобы тот или иной прибор работал? Для ответа на эти вопросы необходимо разобраться в понятиях полной, активной и реактивной мощности. В жизни и быту всем людям приходиться сталкиваться с такими понятиями как активная и реактивная мощность. Эти обозначения относятся непосредственно к электроприборам, какими бы они не били.

Активная, реактивная и полная (кажущаяся) мощности

Эта Методика обязательное для исполнения соответствующим персоналом Национальной энергетической компании «Укрэнерго» и ее региональных подразделений, энергогенерирующих, энергоснабжающих и электропередающих организаций всех форм собственности, потребителей электроэнергии, проектных и научно-исследовательских организаций соответствующего профиля. Методика ориентирована на рыночные отношения электропередающих организаций с потребителями при государственном экономическом регулировании этих отношений направлениями энергосбережения, повышения качества электроэнергии и надежности электроснабжения. Уменьшение потерь активной электроэнергии, обусловленных перетеканием реактивных мощностей, является реальной эксплуатационной технологией энергосбережения в электрических сетях. Эффективное экономическое регулирование реактивных перетоков необходимо также для обеспечения первоочередных стандартных условий качества электрической энергии, а именно уровней напряжения на границе балансовой принадлежности электросетей энергоснабжающей организации и для уменьшения аварийности основного электрооборудования в энергосистеме и у потребителей электроэнергии. Во взаимодействии с действующими методиками формирования тарифов на активную электроэнергию плата за перетоки реактивной электроэнергии является адресным экономическим стимулом для уменьшения негативного влияния реактивных мощностей конкретных потребителей на потери активной электроэнергии в основной и в распределительной электросетях и на качество напряжения в соответствующем енергорайони. Адресные экономические стимулы для уменьшения негативных воздействий на потери активной электроэнергии и на качество напряжения определяются посредством:. Методика учитывает особенности переходного этапа от традиционного учета электроэнергии без дифференциации ее стоимости по часам суток к раздельному учету электроэнергии по зонам суточных графиков. Определены Методикой информационные и инженерные решения опираются на достигнутый в электроэнергетике Украины уровень использования современной компьютерной техники.

проблем качества электроэнергии, которую потребители электроэнергии Действительная (P) или активная мощность измеряется в ваттах (Вт). Это та часть мощности, которая нужна для выполнения работы.

Активная, реактивная, неактивная и полная мощность электрического тока

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Перестал работать Mi band 4 1 ставка.

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.

Так как влияние реактивной мощности на потери в системе и на пропускную способность линий и трансформаторов являются значительными, то необходимо определять цену на реактивную мощность, устанавливая измерительные приборы.

Мощностные характеристики установки или сети являются основными для большинства известных электрических приборов. Активная мощность проходящая, потребляема характеризует часть полной мощности, которая передается за определенный период частоты переменного тока. Активная и реактивная мощность может быть только у переменного тока, т. Стоит отметить, что как полная, так и активная характеристики могут измеряться в кВт и кВА, это зависит от параметров конкретного устройства и сети. В промышленных цепях чаще всего измеряется в килоВаттах. Электротехника используется активную составляющую в качестве измерения передачи энергии отдельными электрическими приборами.

Расчет электрической энергии, используемой бытовым или промышленным электротехническим прибором, производится обычно с учетом полной мощности электрического тока, проходящего через измеряемую электрическую цепь. Полная мощность. По сложившейся практике потребители оплачивают не полезную мощность, которая непосредственно используется в хозяйстве, а полную, которую отпускает предприятие-поставщик. Различают эти показатели по единицам измерения — полная мощность измеряется в вольт-амперах ВА , а полезная — в киловаттах.

Активная сеть распределения электроэнергии — 1-е издание

Описание

Активная сеть распределения электроэнергии: проблемы, методы решения и приложения направлены на решение важных проблем внутри наиболее игнорируемого сектора электротехнической промышленности — распределения электроэнергии. Книга всесторонне рассматривает настоящие и будущие возможности интеллектуальных сетей, электромобилей, микросетей, реагирования на спрос и активных распределительных сетей, где она охватывает соответствующие темы, необходимые для продвижения вперед изучения, анализа и исследований энергосистем.Текущий переход энергетических систем освещается, чтобы способствовать более широкому проникновению возобновляемых источников энергии, использованию нового оборудования и новых конфигураций сетей, разработке новых методов проектирования и эксплуатации, а также применению новых стимулов и бизнес-моделей. Книга также включает в себя подробную структуру для решения всех важных вопросов активного сектора распределения электроэнергии с интеграцией возобновляемых источников энергии. Этот справочник полезен для всех, кто интересуется методами моделирования, анализа, управления, эксплуатации и планирования, которые являются ключевыми для удовлетворения потребностей в знаниях и информации инженерной и исследовательской аудитории.

Читательская аудитория

Инженеры-энергетики, специалисты по проектированию и техническому обслуживанию промышленных компаний, аспиранты технических специальностей

О редакторах

Сандживикумар Падманабан

Сандживикумар Падманабан получил степень бакалавра в Мадрасском университете, степень магистра в Мадрасском университете, степень магистра в Мадрасском университете. Университет и доктор философии. диплом Болонского университета. В настоящее время он работает преподавателем на кафедре энергетических технологий Ольборгского университета, Эсбьерг, Дания.Он является автором более 300 научных работ и получил награду Best Paper cum Most Excellence. Он является научным сотрудником Института инженеров FIE, Индия, научным сотрудником Института инженеров по телекоммуникациям и электронике, FIETE, Индия, и научным сотрудником Института инженерии и технологий, IET, Великобритания. Он является редактором/помощником редактора/редакционной коллегией рецензируемого журнала, в частности, IEEE Systems Journal, IEEE Access Journal, IET Power Electronics, Journal of Power Electronics, Корея, а также тематическим редактором тематического редактора IET. Renewable Power Generation, тематический редактор IET Generation, Transmission and Distribution и тематический редактор журнала FACTS, Канада.

Принадлежности и опыт

CTiF Global Capsule (CGC), факультет развития бизнеса и технологий, Орхусский университет, Хернинг, Дания Технологический университет, Бхопал, Индия, в 2008 году. Он получил степень магистра технологий и доктора философии в области электротехники в Национальном технологическом институте Мауланы Азада (MANIT), Бхопал, Индия, в 2010 и 2014 годах соответственно.В настоящее время он работает доцентом в Школе электротехники и вычислительной техники Технологического института Университета Хавасса, Университет Хавасса, Хавасса, Эфиопия. Его исследовательский интерес включает реструктуризацию энергосистемы, планирование энергосистемы, технологии интеллектуальных сетей, методы метаэвристической оптимизации, анализ надежности системы возобновляемых источников энергии, анализ качества электроэнергии и интеграцию возобновляемых источников энергии. Имеет более 30 научных публикаций в ведущих журналах и на конференциях.Он также является членом IEEE и IEEE PES.

Принадлежности и квалификация

Доцент, Школа электротехники и вычислительной техники, Университет Хавасса Технологический институт, Университет Хавасса, Хавасса, Эфиопия

Ом Пракаш Махела

Доктор Ом Пракаш Махела имеет 18-летний опыт работы в области Электротехника, включая промышленность, исследования и академические круги. Более 100 глав в книгах, журнальные статьи, индексированные SCI, и исследовательские статьи в материалах международных конференций, опубликованные автором.Кроме того, автор является рецензентом многих известных журналов IEEE, IET, Taylor & Francis, Springer, MDPI и Elsevier

Affiliations and Expertise

Power System Planning Division, Rajasthan Rajya Vidyut, Prasaran Nigam Ltd., Джайпур, Индия

Hassan Haes Alhelou

Hassan Haes Alhelou (старший член IEEE) в настоящее время является преподавателем Университета Тишрин, Сирия. Он также работает в Университете Монаш, Австралия. Он работал в Школе электротехники и электронной инженерии Университетского колледжа Дублина, Ирландия.Он также работал в Университете Султана Кабуса (SQU), Оман. Принимал участие в более чем 15 промышленных проектах. Он опубликовал более 160 научных статей в высококачественных рецензируемых журналах и на международных конференциях. Он включен в список Publons 2018 года среди 1% лучших обозревателей и исследователей в области инженерии в мире. Он также выполнил более 800 обзоров для престижных журналов, включая IEEE Transactions on Industrial Informatics, IEEE Transactions on Power Systems и International Journal of Electrical Power and Energy Systems.Его исследовательские интересы включают работу энергосистемы, динамику и управление энергосистемой, интеллектуальные сети, микросети, реагирование на спрос и сброс нагрузки. Он был удостоен награды «Выдающийся рецензент» от многих журналов, таких как Energy Conversion and Management (ECM), ISA Transactions и Applied Energy. Он также был удостоен звания лучшего молодого исследователя на творческом арабском студенческом форуме среди 61 исследователя из 16 стран в Александрийском университете, Египет, в 2011 году. , 2230 Латакия, Сирия

С.Rajkumar

Д-р С. Раджкумар работает доцентом на факультете производства технологического института Университета Хавасса, Эфиопия. Он приобрел четырнадцатилетний опыт преподавания в различных известных инженерных колледжах и университетах. Он защитил докторскую диссертацию. из Университета Анны, Ченнаи, в 2014 году. Он опубликовал более сорока исследовательских работ в международном журнале и на международной конференции. Он активно участвует более чем в десяти профессиональных обществах. Он был рецензентом и членом редколлегии в различных известных международных журналах.

Принадлежности и опыт

Доцент, Университет Анны, Ченнаи, Университет Хавасса, Эфиопия

Умный подход: Хан, Басим, Герреро, Хосеп М., Падманабан, Сандживикумар, Хаес Алхелоу, Хассан, Махела, Ом Пракаш, Танвар , Sudeep: 9781119599517: Amazon.com: Books

Басим Хан, доктор философии, — доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Технологическом институте Университета Хавасса, Университет Хавасса, Эфиопия.Его исследовательские интересы включают реструктуризацию энергосистемы, планирование энергосистемы, технологии интеллектуальных сетей, методы метаэвристической оптимизации, анализ надежности системы возобновляемых источников энергии, анализ качества электроэнергии и интеграцию возобновляемых источников энергии. Он является членом IEEE и IEEE PES.

Хосеп М. Герреро, доктор философии, получил степень доктора философии. получил степень в области силовой электроники в Техническом университете Каталонии, Барселона, в 2003 г. С 2011 г. он является профессором кафедры энергетических технологий Ольборгского университета, Дания.В 2019 году он стал исследователем Villum в The Villum Fonden, которая поддерживает Центр исследований микросетей (CROM) в Ольборгском университете, основателем и директором которого является профессор Герреро.

Сандживикумар Падманабан, доктор философии, — SMIEEE’15, FIETE’18, FIE’18, FIET’19 и сертифицированный инженер (CEng., Индия). Он получил степень доктора наук в области электротехники в Болонском университете (Италия). Он является членом редколлегии или помощником редактора следующих журналов: IEEE Systems Journal, IET PEL, тематический редактор IET RPG, тематический редактор IET GTD, IEEE Access, Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Science, Journal of Power Electronics (JPE). -Корея) и FACETS (Канада).

Хассан Хаес Алхелоу, доктор философии, является членом Департамента электроэнергетики Тишринского университета, Латакия, Сирия, и Школы электротехники и электронной инженерии Дублинского университетского колледжа, Ирландия.

Ом Пракаш Махела, доктор философии, получил степень доктора философии. получил степень в области электротехники в IIT Jodhpur, Индия, в 2018 году. Его исследовательские интересы включают качество электроэнергии, планирование энергосистем и интеграцию возобновляемых источников энергии в сети, устройства FACTS, защиту линий электропередачи и мониторинг состояния.

Судип Танвар, доктор философии, , доцент кафедры вычислительной техники Технологического института Университета Нирма в Ахмадабаде, Индия. Он получил докторскую степень в 2016 году на инженерно-технологическом факультете Университета Мевар в Индии.

Безопасность | Стеклянная дверь

Пожалуйста, подождите, пока мы проверим, что вы реальный человек. Ваш контент появится в ближайшее время. Если вы продолжаете видеть это сообщение, отправьте электронное письмо чтобы сообщить нам, что у вас возникли проблемы.

Veuillez терпеливейший кулон Que Nous vérifions Que Vous êtes une personne réelle. Votre contenu s’affichera bientôt. Si vous continuez à voir ce сообщение, связаться с нами по адресу Pour nous faire part du problème.

Bitte warten Sie, während wir überprüfen, dass Sie wirklich ein Mensch sind. Ихр Inhalt wird в Kürze angezeigt. Wenn Sie weiterhin diese Meldung erhalten, Информировать Sie uns darüber bitte по электронной почте и .

Даже Гедульд а.у.б. terwijl мы verifiëren u een человек согнуты. Uw содержание wordt бинненкорт вергегевен. Als u dit bericht blijft zien, stuur dan een электронная почта naar om ons te informeren по поводу ваших проблем.

Espera mientras verificamos Que eres una persona real. Tu contenido se sostrará кратко. Si continúas recibiendo este mensaje, информация о проблемах enviando электронная коррекция .

Espera mientras verificamos Que eres una persona real. Tu contenido aparecerá en краткийSi continúas viendo este mensaje, envía un correo electronico a пункт informarnos Que Tienes Problemas.

Aguarde enquanto confirmamos que você é uma pessoa de verdade. Сеу контеудо será exibido em breve. Caso continue recebendo esta mensagem, envie um e-mail para Para Nos Informar Sobre O Problema.

Attendi mentre verificiamo che sei una persona reale. Il tuo contenuto verra кратко визуализировать. Se continui a visualizzare questo message, invia удалить все сообщения по электронной почте indirizzo для информирования о проблеме.

Пожалуйста, включите Cookies и перезагрузите страницу.

Этот процесс выполняется автоматически. Вскоре ваш браузер перенаправит вас на запрошенный вами контент.

Подождите до 5 секунд…

Перенаправление…

Код: CF-102/6da285418a3f1630

Что нужно знать о новых правилах учета углерода в электроэнергии «Климат Актив»

Являются ли ваши выбросы, связанные с электричеством, нулевыми, потому что ваш бизнес базируется на Австралийской столичной территории, которая покупает 100% возобновляемую электроэнергию? Можете ли вы вычесть экспорт вашей системы мощностью 150 кВт из ваших выбросов электроэнергии? Можете ли вы претендовать на долю возобновляемой энергии в энергоснабжении вашей сети? Является ли электроэнергия, вырабатываемая вашей солнечной системой мощностью 99 кВт, без выбросов, даже если вы воспользовались скидкой STC? Ваши выбросы от электричества равны нулю, потому что вы только что заключили соглашение о покупке электроэнергии на 100% возобновляемых источников энергии? Можете ли вы вычесть покупки GreenPower® из ваших выбросов электроэнергии?

Несмотря на отсутствие четких рамок (кроме Протокола по выбросам парниковых газов) в отношении того, как должным образом учитывать выбросы, связанные с электроэнергией, и их сокращение в некоторых странах, в Австралии мы находимся в гораздо лучшем положении.

Здесь у нас есть обязательная цель возобновляемой энергии, которая обеспечивает основу для создания сертификата возобновляемой энергии, и у нас есть обязательная (NGER) и добровольная (Climate Active) система отчетности по выбросам.

Climate Active недавно выпустил руководство по учету выбросов, связанных с электричеством, и меры по сокращению, что позволит вам получить признание за ваши проекты в области возобновляемых источников энергии.

Регулятор экологически чистой энергии, который управляет системой NGER, также проводит консультации по разработке нового корпоративного отчета о прозрачности сокращения выбросов (CERT).Если вы являетесь крупным источником выбросов, отчитывающимся в соответствии с NGER, вы сможете показать, как вы достигаете своих целей по сокращению выбросов.

Давайте посмотрим на новые правила Climate Active по учету выбросов электроэнергии и меры по их сокращению.

Команда Climate Active недавно выпустила набор правил, основанных на передовых практических принципах, содержащихся в Руководстве по Протоколу о парниковых газах, область 2, и консультациях с заинтересованными сторонами. Новая структура применяется к ежегодным отчетам Climate Active с 2021 календарного года и 2020/21 финансового года и далее.

Одним из наиболее значительных изменений является то, что теперь вам необходимо сообщать как о вашем местоположении , так и о рыночных выбросах электроэнергии , что называется «двойной отчетностью». Если вы отчитываетесь в соответствии с CDP, вы должны быть знакомы с этой концепцией.

Вы должны использовать двойную отчетность для организации Climate Active, сертификации простых услуг, зданий, территорий и мероприятий, в то время как вы можете выбрать для использования двойного метода отчетности для сертификации продуктов и комплексных услуг.В качестве основного метода учета электроэнергии вы можете выбрать подход, основанный на местоположении или рынке, который определит количество компенсаций, необходимых для достижения углеродно-нейтрального состояния в рамках Climate Active.

Подход к учету выбросов электроэнергии с учетом местоположения и рынка

При учете выбросов углерода одним из наиболее важных и крупных источников выбросов является потребление электроэнергии, которое учитывается в рамках области применения 2.

В соответствии с Руководством по объему 2 Протокола по выбросам парниковых газов существует два различных метода учета по объему 2, каждый из которых полезен для разных целей.Методы, используемые для расчета и отчетности по выбросам категории 2, влияют на то, как компания оценивает свою деятельность и какие действия по смягчению последствий стимулируются. При совместном использовании они могут обеспечить более полную документацию и оценку рисков, возможностей и изменений выбросов от потребления электроэнергии с течением времени.

Метод определения местоположения

Этот метод отражает среднюю интенсивность выбросов в сети в зависимости от местоположения вашей компании. Этот метод позволяет рассчитать выбросы, которые вы физически выбрасываете в атмосферу.Таким образом, если ваш бизнес расположен в ACT, который на 100% возобновляем, вам все равно придется применять коэффициент выбросов сети Нового Южного Уэльса, поскольку вы получаете электроэнергию от электростанций Нового Южного Уэльса. Метод на основе местоположения не допускает каких-либо заявлений о возобновляемой электроэнергии от использования электроэнергии, импортируемой из сети.

Единственный способ сократить выбросы электроэнергии с помощью метода на основе местоположения — разместить свой бизнес в районе, где электроэнергия из сети имеет более низкие выбросы (например,Тасмания или Новая Зеландия), чтобы сократить потребление электроэнергии или установить безсчетные системы возобновляемой энергии. Покупка возобновляемых источников энергии не будет признаваться методом на основе местоположения.

Рыночный метод

Рыночный метод отражает выбросы, за которые вы несете ответственность, от электроэнергии, которую вы покупаете, , которая может отличаться от электроэнергии, производимой на месте. Этот метод выводит коэффициенты выбросов из договорных инструментов, таких как покупка GreenPower®, RECs/LGCs или комплексные соглашения о покупке электроэнергии из возобновляемых источников энергии.Он использует «фактор остаточного смешения» (RMF), чтобы учесть уникальные заявления о нулевых выбросах возобновляемых источников энергии без двойного учета.

В соответствии с рыночным подходом вы можете сократить свои выбросы, связанные с электричеством, за счет повышения энергоэффективности, установки возобновляемых источников энергии на месте и переключения электроснабжения на возобновляемые источники энергии.

Вы можете выбрать, какой метод суммирования — на основе рынка, на основе местоположения или обоих — использовать для отслеживания производительности и должен указать это в своем инвентаре.

В следующих разделах подробно описывается, как обрабатывать локальную генерацию, экспорт возобновляемых источников энергии, обработку сертификатов возобновляемых источников энергии, покупку возобновляемых источников энергии и электроэнергии с нулевым выбросом углерода.

Обработка сертификатов возобновляемой энергии

Сертификаты

возобновляемых источников энергии состоят из сертификатов крупного производства (LGC) для солнечных фотоэлектрических систем мощностью более 100 кВт и сертификатов малых технологий (STC) для небольших солнечных фотоэлектрических систем мощностью менее 100 кВт.

Один сертификат возобновляемой энергии соответствует 1 МВт-ч производства возобновляемой энергии. Дополнительную информацию об этих сертификатах можно найти в этом сообщении блога.

Вы можете использовать LGC для сокращения отчетных выбросов электроэнергии по рыночному методу, но не STC.

Рыночный метод

• Вы можете использовать LGC в качестве уникального заявления о нулевых выбросах возобновляемой генерации в рамках учетной записи Climate Active Carbon (это означает, что вы можете вычесть выведенные из эксплуатации LGC из ваших выбросов электроэнергии).
• Вы можете использовать только LGC для учета выбросов, связанных с электричеством, т.е. прямое электричество из сети (область охвата 2) или косвенные источники выбросов (область охвата 3), полностью состоящие из электроэнергии, такие как центры обработки данных, управляемые третьей стороной, или уличное освещение.
• Вы должны изъять LGC из Реестра сертификатов возобновляемой энергии, предоставив компании Climate Active доказательства их изъятия, включая серийные номера.
• Вы должны отказаться от LGC напрямую от имени заявителя, например, «Отказ от имени компании X в связи с претензией 2020 Climate Active о нулевом уровне выбросов углерода».
• Вы можете вывести LGC из обращения косвенно от имени заявителя, например, через GreenPower®. Вы должны предоставить серийные номера компании Climate Active.
• В случаях, когда вы не можете предоставить отдельные серийные номера LGC, Climate Active может рассмотреть возможность принятия других доказательств того, что LGC были выведены из эксплуатации, например, сертификаты, предоставленные производителем электроэнергии, или счета за электроэнергию, в которых указано аккредитованное использование GreenPower®.
• LGC должны иметь дату выпуска менее 36 месяцев с конца отчетного года; например, в отчете за 2020 календарный год (заканчивающийся 31 декабря 2020 г.) могут использоваться LGC с датой выпуска не ранее 1 января 2018 г.
• Вы не можете использовать STC для подачи заявлений о сокращении выбросов возобновляемых источников энергии для потребления электроэнергии, импортируемой сетью.

Метод определения местоположения

• Ни LGC, ни STC не могут использоваться для подачи заявлений о сокращении выбросов возобновляемых источников энергии для потребления электроэнергии, импортируемой из сети.

Цель возобновляемых источников энергии

Renewable Energy Target (RET) — это законодательная схема, предназначенная для сокращения выбросов в электроэнергетическом секторе и стимулирования дополнительного производства электроэнергии из устойчивых и возобновляемых источников.RET состоит из двух разных схем: крупномасштабной цели по возобновляемым источникам энергии (LRET) и маломасштабной схемы по возобновляемым источникам энергии (SRES). Вы можете учитывать свои инвестиции в LRET по рыночному методу.

Рыночный метод

• Доля потребления электроэнергии, приходящаяся на LRET, отраженная в процентной доле возобновляемой энергии за данный отчетный год, получает нулевой коэффициент выбросов в счете выбросов углерода. Например, предприятие, использующее в общей сложности 1000 МВтч электроэнергии в 2019 году, указывает 186 МВтч как нулевые выбросы (1000*18.6% (РПС на 2019 г.)).
• Этот вычет недоступен для вас, если вы освобождены от LRET (т. е. для отраслей с интенсивным выбросом в атмосферу).

Метод определения местоположения

• Для LRET не существует отдельного учета, поскольку он уже включен в государственные коэффициенты выбросов.

GreenPower®

GreenPower® — это простой способ переключить ваше электроснабжение на возобновляемые источники энергии, которые являются дополнительными к цели по возобновляемым источникам энергии.Если вам нужна дополнительная информация о том, как работает GreenPower®, ознакомьтесь с Руководством GreenPower для предприятий, которое мы разработали для программы GreenPower®.

Вы также можете получить аккредитацию GreenPower® в соответствии с вашим PPA в области возобновляемых источников энергии. Для получения дополнительной информации, пожалуйста, прочитайте нашу запись в блоге GreenPower® PPA.

Вы можете учитывать свои покупки GreenPower®, используя рыночный метод.

Рыночный метод

• Аккредитованному использованию GreenPower® присваивается нулевой коэффициент выбросов в вашем углеродном счете, независимо от штата, в котором вы используете GreenPower®.
• Использование GreenPower® сверх того, что требуется для учета вашего прямого потребления электроэнергии, может быть использовано для сокращения других ваших косвенных выбросов, полностью связанных с электричеством (например, использование центра обработки данных, уличное освещение).
• Использование GreenPower® сверх того, что требуется для учета всего вашего потребления электроэнергии, не может использоваться для компенсации других источников выбросов, не связанных с электричеством, в вашем углеродном счете (таких как, например, выбросы от вашего автопарка).

Метод определения местоположения

• Вы не можете использовать покупки GreenPower® для подачи заявок на электроэнергию с нулевым уровнем выбросов в соответствии с методом на основе местоположения.

Соглашения о покупке электроэнергии из возобновляемых источников

Соглашения о покупке электроэнергии из возобновляемых источников энергии (PPA) — отличный способ рентабельно увеличить долю возобновляемых источников энергии в вашем электроснабжении. Они также позволяют вам переключать всю вашу электроэнергию на 100% возобновляемые источники энергии, тем самым сводя ваши выбросы на основе электроэнергии к нулю. Однако, как и в случае с LGC, описанными выше, вам необходимо удалить LGC, связанные с вашим PPA, чтобы иметь возможность претендовать на сокращение выбросов и производство возобновляемой энергии.

Рыночный метод

• Вам необходимо отказаться от LGC сверх любых обязательных обязательств LRET, чтобы требовать нулевых выбросов при потреблении электроэнергии.
• Если вы не можете быть внесены в реестр REC Registry, вам необходимо предоставить другие доказательства команде Climate Active от увольняющегося органа, например, сертификаты от поставщика электроэнергии.
• Нельзя использовать коэффициенты выбросов для конкретного поставщика.

Метод определения местоположения

• Вы не можете использовать бывшие в употреблении LGC, в том числе в рамках PPA, для подачи заявлений о нулевых выбросах в соответствии с методом на основе местоположения.

Местное производство возобновляемой энергии

Один из лучших способов сократить потребление электроэнергии, помимо сокращения собственного потребления, — это установить солнечные панели или другие системы производства возобновляемой энергии там, где позволяют обстоятельства. Если вы напрямую потребляете электроэнергию из системы возобновляемых источников энергии, это называется системой «за счетчиком».

Вы можете учитывать использование систем возобновляемой генерации без счетчика как по местонахождению, так и по рыночному методу.Однако вы можете учитывать только экспортируемую электроэнергию по рыночному методу.

Рыночный метод

• Использование электроэнергии из крупномасштабных систем без учета счетчиков может быть отражено в отчете, и ему может быть присвоен нулевой коэффициент выбросов в вашей углеродной учетной записи, только если вы устраните какие-либо LGC, связанные с этим производством, или не создадите их. Примером того, когда вы не создаете никаких LGC, является ситуация, когда вы устанавливаете крупномасштабную систему и решаете не создавать никаких LGC.
• Если вы создаете и продаете LGC, вы должны относиться к потреблению без учета счетчиков от крупномасштабных систем так же, как к потреблению электроэнергии из сети (то есть рассматривать как остаточное электричество).
• Вы можете указать и присвоить нулевое значение коэффициента выбросов в своей углеродной учетной записи, независимо от того, создали ли вы, передали или продали какие-либо STC, связанные с этой генерацией.
• Вам необходимо преобразовать электроэнергию, экспортированную из возобновляемых источников, в эквивалент сокращения выбросов и чистый объем валовых выбросов.Этого можно добиться, умножив экспортируемую электроэнергию только на национальный коэффициент электроэнергии уровня 2 (для учета потерь при передаче) за год производства. Вы должны удалить любые LGC или не создавать их. Вам не нужно выводить из эксплуатации какие-либо STC, связанные с этим поколением.

Метод определения местоположения

• Вы можете сообщить об использовании электроэнергии без счетчика из крупномасштабных систем как о нулевых выбросах в своем учете выбросов углерода, при условии, что вы упразднили все LGC, связанные с этим поколением, или не создали их.
• Если вы создаете и продаете LGC, вы должны относиться к потреблению энергии без счетчика из крупномасштабных систем так же, как к потреблению электроэнергии из сети.
• Вы можете сообщить об использовании электроэнергии из небольших систем без учета выбросов как о нулевых выбросах в своей учетной записи углерода, независимо от того, создали ли вы, передали или продали какие-либо STC, связанные с этим поколением.
• В соответствии с методом на основе местоположения вы не можете использовать экспортируемую электроэнергию в качестве сокращения выбросов электроэнергии.

Юрисдикционные цели в области возобновляемых источников энергии

Рыночный метод

• Если вы работаете в юрисдикции, где правительство выводит LGC из эксплуатации (как, например, в ACT), вы можете заявить, что соответствующий процент выбросов, влияющих на ваше потребление электроэнергии, равен нулю, при условии, что LGC выводятся из эксплуатации от имени граждан юрисдикции и иск подлежит проверке за данный отчетный год.

Метод определения местоположения

• Отдельного порядка учета не существует, поскольку выгода от выбросов уже включена в государственные коэффициенты, используемые для преобразования потребления электроэнергии в эквивалент выбросов.

Сертифицированное углеродно-нейтральное электричество Climate Active

Рыночный метод

• Вы можете преобразовать электроэнергию с нулевым выбросом углерода, сертифицированную компанией Climate Active, в ее эквивалент по выбросам и вычесть ее из обязательства по компенсации валового выброса углерода.
• Вы можете конвертировать, применяя соответствующий коэффициент выбросов для конкретной марки углеродно-нейтральной энергии.

Метод определения местоположения

Электроэнергия, импортируемая из сети (остаточная)

Рыночный метод

• Вам необходимо преобразовать потребление электроэнергии, не соответствующее заявлениям об атрибуте электроэнергии с нулевым уровнем выбросов (остаточное электричество), в тонны CO ₂ -e с использованием RMF по следующей формуле: RMF = Национальный EF / (1 – RPP) RMF ( коэффициент остаточного смешения), EF (коэффициент выбросов), RPP (процент возобновляемой энергии), e.г. в 2019 году RMF равен: = 0,88 (национальный охват 2 и 3 EF)/0,814 (18,6% RPP) = 1,08 В отчетах за финансовый год будет использоваться среднее значение RMF за соответствующие календарные годы, отражающее RPP каждого 6-месячного периода. период. Хотя это звучит сложно, у компании Climate Active есть калькуляторы электроэнергии, которые помогают рассчитать соответствующие выбросы.

Метод определения местоположения

• Вам необходимо преобразовать потребление электроэнергии в каждом штате вашей деятельности в тонны CO ₂ -e с использованием коэффициента NGA соответствующего штата (объем 2 и объем 3; или коэффициент полного топливного цикла).
• Используемый коэффициент выбросов должен по возможности соответствовать отчетному году, т. е. для отчетного года 2018 следует использовать коэффициенты NGA 2018 года.

Если вы заинтересованы в разработке инвентаризации климатически активного углерода для вашей организации, которая учитывает выбросы категории 3 и правильно учитывает выбросы/сокращения, связанные с электричеством, рассмотрите возможность связаться с нами. Двое из наших сотрудников являются зарегистрированными консультантами Climate Active, и мы можем помочь вам в процессе получения сертификата или разработки реестра углерода, готового к использованию Climate Active.Если вам нужна дополнительная информация, загрузите нашу брошюру Climate Active или свяжитесь с Барбарой или Патриком.

Не стесняйтесь использовать отрывок из этого блога на своем сайте, в информационном бюллетене, блоге и т. д. Просто  отправьте нам копию или ссылку на номер и включите следующий текст в конце отрывка: «Этот контент перепечатан из блога 100% Renewables Pty Ltd.

HMAX®: Управление активной энергией для электродвигателей

Датчики и управление работой электродвигателя в режиме реального времени оптимизируют энергоэффективность

В 2011 г.Промышленный сектор С. потреблял 3,7 квадрацикла электроэнергии, из которых, по оценкам, 1,7 квадрацикла использовалось для привода машин и отопления, вентиляции и кондиционирования помещений. Системы с электродвигателем используются во многих из этих вспомогательных машин и сооружений. Поскольку затраты на энергию продолжают расти, критически важной задачей является снижение потребления электроэнергии асинхронными двигателями с использованием передовых технологий управления мощностью.

Корпорация Eaton при содействии AMO разработала управление активной энергией с использованием алгоритма управления динамическим частотно-регулируемым приводом (VFD) с оптимизацией энергопотребления для снижения энергопотребления и повышения энергоэффективности асинхронных двигателей, которые управляют нагрузками с переменным крутящим моментом, такими как насосы. и фанаты.Компания Eaton изучила недостатки традиционных методов статического и динамического управления, которые обычно не учитывают условия нагрузки двигателя, не обеспечивают оптимального использования энергии и вызывают нестабильность двигателя. Система управления активной энергией Eaton HMAX отслеживает условия нагрузки двигателя во время работы и динамически регулирует выходную мощность частотно-регулируемого привода для максимального энергосбережения двигателя. Управление энергией HMAX также включает в себя механизмы, обеспечивающие устойчивость асинхронного двигателя к изменениям нагрузки и другим потенциальным рискам, таким как катастрофический механический отказ.Алгоритмы управления используют типичные рабочие параметры двигателя, например, скорость и крутящий момент, которые контролируются ЧРП без дополнительных сложностей или затрат. Во время первоначальных испытаний и разработки, а также на площадках для бета-тестирования HMAX регулярно демонстрировал экономию энергии на 2–10 % по сравнению с другими традиционными методами статического и динамического управления двигателем. Тесты изменения состояния двигателя также показали, что алгоритм HMAX обеспечивает превосходную стабильность работы двигателя.

Подразделение промышленного управления корпорации Eaton в 2011 году успешно коммерциализировало эту технологию управления в своих приводах HVAC серии HMAX и подало заявку на патент на эту технологию.Eaton в настоящее время нацелена на энергосбережение в лесном хозяйстве, очистке сточных вод, непрерывных промышленных процессах и металлургической промышленности.

Активный электрический | Электрик Maidenhead and Henley on Thames

Добро пожаловать в Active Electrical Ваши местные электрики и подрядчики в Мейденхеде и Хенли

Внутренний Дружелюбные, надежные и опытные электрики всегда готовы помочь вам с электричеством в доме.   УЗНАТЬ БОЛЬШЕ     Коммерческий Мы являемся утвержденной, опытной и квалифицированной командой электриков, предлагающих свои услуги коммерческому сектору.   УЗНАТЬ БОЛЬШЕ     Промышленный Благодаря нашему опыту и высококвалифицированной команде техников мы можем предоставить все, что вам нужно.   УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Мы обеспечиваем качество В Active Electrical мы всегда следим за тем, чтобы наша работа соответствовала самым высоким стандартам.   Мы всегда вовремя Мы всегда стремимся, чтобы наши электрики были с вами в заранее оговоренное время.   У нас есть опыт 20 лет работы в качестве активных электриков и бесконечные годы работы электриками.   Мы одобрены Наши электрики имеют высокую квалификацию и одобрены регулирующими органами в соответствии с самыми высокими стандартами.

ОТПРАВИТЬ НАМ СООБЩЕНИЕ Вам сейчас нужен электрик?

ЗНАКОМЬТЕСЬ С КОМАНДОЙ ACTIVE ELECTRICAL 20 лет опыт работы в электротехнической промышленности Мы, Active Electrical, являемся давней и надежной электротехнической компанией, работающей в отрасли более 20 лет.За это время мы создали репутацию и передовые знания, которые делают нас одной из самых надежных компаний в районе Мейденхед. Как зарегистрированный член ECA и подрядчик, утвержденный NIC EIC, вы можете быть абсолютно уверены в том, что вся наша работа выполняется в соответствии с высочайшими британскими стандартами, а также в обеспечении выполнения всех запросов.

Наши электрические услуги Узнайте об услугах и продуктах, которые мы можем вам предложить.Наши электрики в Active Electrical всегда рады помочь, если вы ищете что-то конкретное, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Наши последние проекты Здесь, в Active Electrical, мы всегда на связи.Наши электрики регулярно работают как в бытовых, так и в коммерческих условиях. Ниже приведены несколько последних примеров нашей работы:   ГТО Машиностроение Мы установили специальный щиток предохранителей и кабели для оборудования, работающего в тяжелых условиях, которое используется в мастерской.   УЗНАТЬ БОЛЬШЕ   Кричащая лягушка Мы установили новую электропроводку в двух офисах объекта, а также две новые кухни, обеспечив оптимальную эффективность и безопасность.   УЗНАТЬ БОЛЬШЕ   Колледж Ньюболд Мы заменили и перемонтировали освещение в спортивном зале колледжа, чтобы обеспечить постоянное максимальное освещение.   УЗНАТЬ БОЛЬШЕ

Познакомьтесь с командой Active Electrical: «Независимо от того, являетесь ли вы владельцем бизнеса или домовладельцем, мы относимся к каждой работе с одинаковым профессиональным и заботливым подходом.» Джеймс Активный электрик   Профессиональные и простые электрические услуги Чтобы получить беспроблемное электроснабжение в Мейденхеде и Хенли, свяжитесь с Active Electrical Services уже сегодня.Наши полностью обученные и квалифицированные электрики устанавливают дополнительные светильники и розетки, структурированную кабельную разводку и аварийное освещение, а также модернизируют щиты предохранителей для бытовых и коммерческих клиентов.   Вам нужна дополнительная защита? Не полагайтесь на волю случая.Наши опытные инженеры также могут установить охранную сигнализацию и пожарную систему для полного спокойствия.

Активная пропорциональная система функциональной электрической стимуляции, контролируемая электромиограммой

Участники

В этом исследовании приняли участие пятнадцать участников (средний возраст 59 лет; диапазон 34–76 лет) с ТСМ.Неврологический уровень повреждения варьировался от C2 до C7, а AIS — от C до D. Один участник (AP4) имел AIS A, но имел частичное сохранение зоны. Демографические данные участников показаны в Таблице S2. Участники должны были иметь остаточную ЭМГ-активность мышц-сгибателей и разгибателей во время движения рук. Критерии исключения включали известное неврологическое состояние или сопутствующие заболевания, такие как черепно-мозговая травма, а также неспособность понимать инструкции на устном или письменном английском языке. От всех участников было получено информированное согласие, и исследование проводилось в соответствии с протоколом, одобренным Йоркширским и Восточным REC Хамбер-Лидс и Управлением медицинских исследований Великобритании в соответствии с Хельсинкской декларацией.Регистрационный номер испытания — ISRCTN28779644, дата регистрации — 26 января 2018 г. Детали регистрации можно найти по адресу https://doi.org/10.1186/ISRCTN28779644.

Участники согласовали с физиотерапевтом, какую руку использовать для исследования. Как правило, если обе руки имели остаточное движение, использовалась рука, которая, по мнению участника, имела наихудшее нарушение. В противном случае использовалась рука с некоторым остаточным движением.

Для дальнейшей оценки способностей участников используйте подшкалу самообслуживания Измерения независимости спинного мозга III (SCIM III) ³⁵ , тест функции рук Института реабилитации Торонто (TRI-HFT) ³⁶ , а также модифицированную шкалу Эшворта ( MAS) ³⁷ .SCIM — это субъективная шкала, которая измеряет значимые функциональные изменения у людей с травмой спинного мозга. TRI-HFT оценивает способность выполнять повседневные задачи с помощью руки. Он состоит из пяти компонентов, включая манипулирование объектами, прямоугольные деревянные блоки, цилиндр с инструментами, кредитную карту с инструментами и деревянный брусок, которые измеряют общую двигательную функцию. Баллы участников для SCIM и TRI-HFT представлены в таблице S2 и таблице S4 соответственно. Для оценки жесткости мышц при пассивных движениях верхней конечности использовали модифицированную шкалу Эшворта, проводимую физиотерапевтом.Шкала варьируется от «0» = «нормально», «1», «1» + «», «2», «3» и «4» = «наихудшее». Баллы участников представлены в Таблице S3.

Установка

Исследование проводилось в Национальном центре травм позвоночника (NSIC), больнице Сток-Мандевиль, Buckinghamshire Healthcare NHS Trust, Aylesbury, HP21 8AL.

Аппарат

Все записи ЭМГ в этом исследовании были выполнены с помощью датчика ЭМГ SX230-1000 с использованием системы сбора данных DataLink (DLK900) от Biometrics Ltd. Усилитель DataLink был настроен на частоту дискретизации 1000 Гц.Положение запястья регистрировали с помощью гониометра SG65 производства Biometrics Ltd. Электрическую стимуляцию применяли с помощью системы Hasomed Rehastim v1 FES. Частота стимуляции была зафиксирована на уровне 25 Гц, ток устанавливался индивидуально и обычно составлял от 10 до 28 мА, а ширина импульса была пропорциональна мощности ЭМГ. Электроды Rehatrode FES (овальные размеры 4 × 6,4 см и прямоугольные 5 ×9 см) использовались для проведения стимуляции.

Реализация, моделирование, запись и обработка данных выполнялись в MATLAB и Simulink (R2014a) с использованием пользовательского кода, который доступен через GitHub.

Артефакты, фильтры и активная система FES

Запись данных образца и шумовых характеристик

Участники были настроены на активную систему FES (см. Поверхностный сгибатель пальцев (ППД). Электроды ЭМГ были помещены между каждой парой электродов ФЭС на мышцах EDC и FDS. Участников просили сжимать и разжимать руку, а также сгибать и разгибать запястье настолько, насколько они могли, в то время как ЭМГ записывалась от мышц EDC и FDS.Также регистрировался угол запястья.

Конструкция фильтра

Гребенчатый фильтр

Общий гребенчатый фильтр с прямой связью определяется как

$${x}_{c}\left(n\right)=x\left(n\right)+bx(nL ),$$

(1)

где здесь \({x}_{c}\left(n\right)\) — входная ЭМГ, включающая временный артефакт стимуляции, спад постстимульного напряжения и m-волну. Если \(L\) выбрано таким образом, что его значение представляет собой отношение частоты дискретизации записи ЭМГ к частоте стимуляции ФЭС, то нули передаточной функции гребенчатого фильтра будут совпадать по оси частот с переходным артефактом стимуляции.Чтобы устранить выровненный переходный артефакт, гребенчатый фильтр настроен на использование \(b=-1\).

Адаптивный фильтр

Предполагая, что vEMG может быть смоделирована гауссовским шумом с ограниченным диапазоном ^17,38 во время обычного функционального движения, мы следовали методу адаптивной фильтрации, представленному Сеннелсом и его коллегами ¹⁷ . Учитывая, что фильтр является адаптивным, мы также предположили, что он будет способен удалять не только м-волну, как предполагают авторы, но и спад постстимульного напряжения, адаптируясь к среднему общему приблизительно фиксированному во времени артефакту.{M}{b}_{i}{x}_{c}(n-iL)$$

(3)

, где \(y(n)\) — чистая ЭМГ на выходе, \({x}_{c}(n)\) — ЭМГ с гребенчатым фильтром, \(L\) определяется формулой. (2 ) для правильной работы фильтра. Однако, в отличие от уравнения (1), \(b\equiv \widehat{b}\to {b}_{i}\) — вектор с \(i=1, 2, 3, \dots M\), где \(M\ ) — количество предыдущих кадров записи, которые необходимо учитывать при вычислении коэффициентов фильтра \(b\) для текущего кадра. Таким образом, этот фильтр работает, предсказывая коэффициенты \(\widehat{b}\), необходимые для оценки стационарных компонентов сигнала, используя \(M\) предыдущих кадров, каждая из которых имеет длину \(L\) отсчетов в дополнение к текущему кадру (т.е. \(M+1\) кадров). В соответствии с уравнением (3) предсказанные коэффициенты используются для предсказания артефакта в предыдущих \(M\) кадрах, при этом результат вычитается из необработанного текущего кадра, оставляя позади vEMG для текущего кадра.

Чтобы правильно использовать этот фильтр, мы экспериментировали с различными значениями и решили установить f  = 25 Гц, \(M=6\) и использовали усилитель ЭМГ с частотой дискретизации Fs  = 1000 Гц. Мы также экспериментировали с установкой \(L\) на 40 и 80.

Реализация фильтров Simulink

Для реализации двух фильтров в Simulink использовалась модель реального времени. Гребенчатый фильтр был реализован с использованием блока MATLAB Function в Simulink путем написания дифференциального уравнения фильтра в коде MATLAB.

Для адаптивного фильтра сигналы буферизировались кадрами длиной \(L\). Когда кадр был записан, уравнение фильтра решалось с использованием метода факторизации LU, реализованного в блоке Simulink из DSP System Toolbox. Модель, содержащую сценарии MATLAB, маршрутизацию сигналов и блоки Simulink, используемые для реализации, можно найти в репозитории GitHub по адресу https://github.com/BethelOsuagwu/active-fes.

Моделирование для изучения характеристик адаптивного фильтра

Для определения характеристик и эффективной задержки из-за адаптивного фильтра использовалась реальная выборка данных ЭМГ, записанных у пациента с ТСМ. Используемые реальные данные ЭМГ представляли собой образец данных ЭМГ EDC, записанных у участника P13 с частотой дискретизации 1000 Гц. Данные выборки были продублированы для создания двухканального сигнала со схожими характеристиками. Два канала были загрязнены смоделированными артефактами стимуляции и смоделированными m-волнами, прежде чем они были пропущены через два фильтра в последовательной комбинации, начиная с гребенчатого фильтра, а также только через отдельные фильтры с использованием реализации Simulink.

Для моделирования м-волны на частоте 25 Гц использовалась модель, предложенная Сеннелсом и его коллегами ¹⁷ , где использовались α = 200 ± 20 и τ = 20 ± 5. α и τ варьировались в заданном диапазоне с помощью равномерного генератора случайных чисел. Артефакт стимуляции был смоделирован путем введения одиночного импульса длиной один образец в реальные данные ЭМГ с частотой 25 Гц. Обратите внимание, что ограничением этого моделирования является отсутствие включения спада напряжения после стимула. Величина как смоделированной m-волны, так и артефакта стимуляции была примерно в 100 раз выше, чем у реальной ЭМГ, чтобы представить наихудшие условия шума ¹⁷ .

Длина фильтра, используемая для первого дублированного канала, была короткой длиной фильтра , которая имела \(L = 40\), а длина длинного фильтра , которая имела \(L = 80\), использовалась для второго канала. Коэффициенты фильтра, используемые для фильтрации каждого кадра входных данных, сохранялись в течение 35 с для изучения характеристик фильтров. Среднее значение сохраненных коэффициентов фильтра вычислялось и затем использовалось для анализа частотных и фазовых характеристик, а также групповой задержки фильтра.

Групповая задержка для короткого фильтра (рис. 2bc) имеет максимум 9 выборок в приблизительно линейной части полосы пропускания и 73 выборки вблизи полосы задерживания. С другой стороны, длинный фильтр (рис. 2bf) имеет максимум 45 выборок в полосе пропускания и 167 выборок вблизи полосы задерживания.

Поскольку в данном исследовании адаптивный фильтр применялся после записи полного кадра, для возможности вычисления его коэффициентов требуется дополнительная задержка, равная количеству отсчетов в кадре.Для короткого фильтра это 40 сэмплов, а для длинного фильтра — 80 сэмплов. Следовательно, работая с максимально возможной задержкой, эффективная задержка фильтра составляет 73 + 40 = 113 отсчетов для короткого фильтра и 167 + 80 = 247 отсчетов для длинного фильтра, что соответственно соответствует 113 мс и 247 мс с учетом нашей частоты дискретизации. 1000 Гц. Точно так же минимальные задержки составляют 49 мс для короткого фильтра и 125 мс для длинного фильтра. Максимальные задержки возникают вблизи заграждений фильтров и поэтому относятся в основном к удаленным компонентам сигнала (см.2бс, бф). Поэтому истинные средние задержки из-за фильтров, вероятно, ближе к минимальным задержкам.

Оценка эффективности фильтрации

Индекс мышечной реакции (МРТ ¹⁷ ), снижение мощности и средняя когерентность ³⁹ использовались для оценки эффективности фильтрации.

Индекс МРТ, измеренный в дБ, имеет нулевое значение для идеальной фильтрации и меньше нуля для несовершенной фильтрации. MRI _x представляет собой MRI входного сигнала, а MRI _y — выходного сигнала.

Добавление артефакта к vEMG приводит к получению сигнала с более высокой общей плотностью мощности. Эффективный фильтр может обратить увеличение мощности, устраняя артефакт. Поэтому мы оценили эффективность фильтров, используя их способность уменьшать мощность входного сигнала. Сначала было рассчитано снижение мощности как отношение мощностей извлеченного сигнала и исходной чистой ЭМГ, где результирующее значение 0 дБ указывает на идеальную фильтрацию. Во-вторых, снижение мощности вычислялось как отношение мощностей выделенного сигнала и входной ЭМГ с артефактами, где результирующее значение 0 дБ или выше указывает на плохое качество фильтрации.

Когерентность обеспечивает метод оценки корреляции спектральных компонентов двух сигналов, где значение единицы указывает на идеальную корреляцию, а ноль указывает на отсутствие корреляции. Он использовался для оценки сходства спектральных составляющих сигнала, выделенного фильтрами, с исходным входным сигналом.

Реализация системы Active FES

Модель Simulink в реальном времени была разработана для реализации системы Active FES с двумя каналами.Первый канал предназначался для мышцы EDC, а второй — для мышцы FDS верхней конечности в текущей реализации. Для настройки системы Active FES на пользователя две пары электродов FES были помещены над мышцами EDC и FDS верхней конечности (по одной на каждую мышцу). Электроды ЭМГ размещаются между каждой парой электродов ФЭС на мышцах EDC и FDS.

Мощность извлеченной фильтром ЭМГ была рассчитана и сглажена перед передачей в блок, который преобразовывал ее в опорный сигнал относительно калибровочной ЭМГ, записанной во время максимального произвольного сокращения.Этот блок также оценивал направление и тип преднамеренного движения на основе относительных мощностей ЭМГ на обоих каналах. Затем эталонный сигнал передается другому блоку, который преобразует его в ширину импульса FES, называемую вычисленной шириной импульса. Тот же блок также сгладил вычисленную ширину импульса, чтобы получить примененную ширину импульса с использованием фильтра

$${p}_{a}[n] = {p}_{a}[n-1] + sign( {p}_ {c}[n] — {p}_{a}[n-1] ) \times \eta$$

(4)

где \({p}_{c}[n]\) — рассчитанная ширина импульса, \({p}_{a}[n]\) — примененная ширина импульса и \(\eta\) — шаг размер.Этот фильтр работал с той же скоростью, что и запись ЭМГ, т.е. \(Fs=1000\) с \(\eta=0,1\). Фильтр обеспечивает плавный подъем и спад ширины импульса, чтобы уменьшить дискомфорт пользователей. Приложенная ширина импульса затем отправлялась в модуль стимулятора вместе с другими параметрами стимуляции для обеспечения стимуляции. Схематическая диаграмма этой реализации показана на рис. 4, а исходный код проекта доступен на GitHub @ https://github.com/BethelOsuagwu/active-fes.

Разработанная модель системы Active FES предоставляет несколько параметров, которые можно использовать для настройки и настройки ее работы.Например, можно настроить систему так, чтобы предотвратить одновременную активацию двух каналов и динамически регулировать пороги обнаружения движения в зависимости от стимулируемой мышцы. Список основных доступных параметров конфигурации показан в дополнительной таблице S1. Пользовательский графический интерфейс пользователя с элементами управления для изменения параметров Active FES, включая настройки FES в режиме реального времени, был разработан для упрощения настройки и изменения некоторых параметров конфигурации во время сеанса.

Краткий обзор реализации

В модели Active FES пользователь начинает попытку движения руки и запястья, и результирующая vEMG обнаруживается и используется для пропорциональной модуляции ширины импульса FES, чтобы увеличить предполагаемое движение, чтобы увеличить интенсивность FES. с мощностью ЭМГ.Артефакты от ФЭС загрязняют ЭМГ, что приводит к зашумленному сигналу, непригодному для управления ФЭС. Но по мере того, как вся записанная ЭМГ проходит через фильтры, vEMG, встроенная в зашумленный сигнал, извлекается и используется для продолжения пропорционального управления интенсивностью FES. В модель также встроена функция биологической обратной связи, которая непрерывно представляет пользователю визуальную обратную связь, показывающую оценку произвольного усилия по ЭМГ и ширину импульса ФЭС для отдельных каналов.Пример графика ввода и вывода модели Active FES при типичном использовании показан на дополнительном рисунке S2.

Пилотное исследование системы Active FES при повреждении спинного мозга

Дизайн

Это было технико-экономическое обоснование, в котором каждому участнику было предложено попробовать систему Active FES. Участники посетили не более трех учебных занятий, каждое из которых длилось не более 2 часов. Сначала они были оценены с использованием различных инструментов оценки во время первой сессии.В зависимости от уровня нарушения, влияющего на скорость оценки, участники тестировали систему Active FES и учебные задания во время первой или второй сессии. Некоторым участникам (трем) пришлось присутствовать на третьей сессии из-за проблем с записью на предыдущих сессиях.

Задания

С использованием и без использования системы Active FES участникам было предложено выполнить два задания по отслеживанию. Задачи отслеживания использовались для демонстрации того, что система Active FES может (1) извлекать vEMG из стимулируемой мышцы и (2) использовать извлеченный сигнал для пропорционального управления интенсивностью FES.При использовании системы Active FES электрическая стимуляция от устройства подавалась на мышцы-сгибатели и разгибатели пропорционально уровню их активации. Во время выполнения задания кроме угла запястья в дополнение к КЭД и ФДС регистрировали ЭМГ мышц.

В первом задании их просили обвести фигуру мишени, отображаемую на экране компьютера. Форма мишени показана на рисунке (рис. 5c, d). Им было приказано следовать за целью, используя движения рук и запястий. Они получили визуальную обратную связь, в дополнение к электрической стимуляции, наложенной на целевую форму.Обратная связь вычислялась путем вычитания ширины импульса FDS из ширины импульса EDC, EDC _pw – FDS _pw . Это задание позволило участникам, руководствуясь обратной связью, пропорционально изменять ЭМГ мышц-разгибателей и сгибателей во время произвольного движения, чтобы следовать отображаемой форме.

Во втором задании на отслеживание участников просили следовать той же форме, что и в первом задании, открывая и закрывая руку, а также разгибая и сгибая запястье. Высота формы, которую разрешалось превышать участникам, соответствовала на 10% больше, чем их максимальные произвольные углы запястья для сгибания и разгибания.В этом случае обратная связь, наложенная на цель, обеспечивалась путем отображения угла запястья на экране компьютера. Это задание позволило участникам использовать обратную связь, чтобы следовать заданной форме, изменяя угол наклона запястья.

Процедура

Участники были рассажены и настроены с помощью системы Active FES на выбранной руке. Пары прокладок FES для системы Active FES были помещены поверх мышц EDC и FDS. На каждую мышцу между подушечками ФЭС помещали одну пару ЭМГ-электродов. Гониометр помещали на тыльную сторону кисти для измерения угла запястья.Затем участников попросили выполнить максимальное произвольное сжатие и раскрытие рук, а также сгибание и разгибание запястья, в то время как калибровочная ЭМГ и угол запястья записывались с отключенной FES. Записанные сигналы использовались для калибровки системы Active FES. Затем участников попросили попрактиковаться с системой до начала задач по отслеживанию. Параметры стимуляции были установлены на комфортном уровне для каждого участника, при этом участники участвовали в определении адекватного уровня (см. Дополнительную таблицу S1).Они попробовали задачи по отслеживанию, чтобы ознакомиться с ним. Когда они почувствовали, что готовы, приступили к выполнению заданий. Ограничений на количество попыток не было, но участники пытались выполнить первое задание в среднем 3,4 раза с Активным ФЭС и 2,3 раза без него. Для второго задания у участников было в среднем 3,8 попытки с Активным ФЭС и 2,9 попытки без него.

После задания по отслеживанию участников попросили пройти оценку удовлетворенности пользователей вспомогательными технологиями в Квебеке (QUEST, версия 2.0) ³¹ . QUEST оценивает удовлетворенность пользователя по различным аспектам устройства, включая эффективность и простоту использования , каждый по шкале от 1 (совсем не удовлетворен) до 5 (очень удовлетворен).

Анализ

Данные по некоторым состояниям и участникам были недоступны, так как некоторые пациенты устали по состоянию здоровья во время сеансов и у них было ограниченное время для участия в исследованиях.