Что такое активная и реактивная электроэнергия: Активная и реактивная электроэнергия — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Что такое реактивная энергия или реактивная мощность?

Когда речь идет об электрических приборах, чаще всего интересуются их электрической мощностью. При этом считается, что чем больше эта мощность, обычно указываемая в документации, приложенной к электроизделию, тем большую полезную работу можно получить от этого изделия.

Электроприборы представляют собой нагрузку, которая для переменного тока имеет разную величину. Так все нагревательные приборы: лампы накаливания, ТЭНы в утюгах, электрических плитах, электрочайниках, стиральных машинах, электрообогревателях и т. п., это активные нагрузки. Все виды трансформаторов, стабилизаторов, электродвигателей – в стиральных машинах, кондиционерах, вентиляторах, отопительных приборах, электроинструменте, насосах для полива и для отопления, газонокосилках, измельчителях веток (шредерах ) и мн. др. – это нагрузки активно-индуктивные. Люминесцентные лампы и светильники, энергосберегающие компактные лампы (КЛЛ) и пр. – это активно-емкостные нагрузки.

Реактивной называется энергия возникающая при прохождении переменного электрического тока через катушку индуктивности (образуется магнитное поле) или через конденсатор (образуется электрическое поле). Она может увеличиваться или уменьшаться. При увеличении она потребляет мощность из сети, при уменьшении – отдает обратно в сеть.

В домашней электрической сети действует переменное напряжение, величина которого 220 В, а частота 50 Гц. По форме это синусоида, которая 100 раз в секунду переходит через «0». В этот момент происходит смена направления движения тока. При подключении этого напряжения к нагрузке, которая имеет только активную составляющую, ток в цепи по фазе (по моменту действия) полностью совпадает с напряжением. Т. е. при нарастании тока идет нарастание напряжения, при спаде напряжения спадает и ток, при переходе напряжения через «0» ток в это же мгновение тоже переходит через «0». Если нагрузка имеет индуктивную составляющую, то ток начинает отставать от напряжения. Напряжение растет, перейдя через «0», а ток еще может даже не дошел до «0», напряжение уже начало уменьшаться после максимума, а ток опаздывает, т. к. он еще увеличивается. И чем больше индуктивность обмотки двигателя или трансформатора, тем больше это расхождение по фазе. При активной составляющей нагрузки близкой или равной «0» (когда трансформатор включен в сеть, а нагрузки на нем нет) ток запаздывает почти на 90°, т. е. на четверть периода.

В случае емкостной нагрузки процесс тот же, но только ток опережает напряжение.

Происходят эти процессы потому, что в первом случае ток, протекающий по катушке индуктивности (обмотке двигателя или трансформатора) создает каждым витком катушки магнитное поле. А т. к. ток изменяется – нарастает или спадает, то суммарное поле тоже увеличивается или уменьшается. Изменяющееся магнитное поле по закону электромагнитной индукции (закону Майкла Фарадея) наводит в соседних витках той же катушки или соседней с ней, например вторичной катушке трансформатора э.д.с. самоиндукции такой же по величине, но обратной по знаку. Эта э.д.с., вызывает в своей нагрузке, которой является уже питающая сеть такой же изменяющийся ток, но обратного направления. Этот новый ток опять по тому же закону М. Фарадея образует обратное по направлению изменяющееся магнитное поле и процесс повторяется. Пока по обмотке течет переменный ток, в ней будет создаваться переменное магнитное поле. И чем больше индуктивность, тем больше поле. При выключении тока поле исчезнуть мгновенно не может, поэтому оно на контактах выключателя может образовать электрический дуговой разряд. Если его нет, то поле разряжается через маленькое активное сопротивление катушки. Т. е. когда ток увеличивается, катушка запасает энергию, а когда начинает уменьшаться – катушка отдает ее обратно в сеть. Нагрузка не включена, тока на выходе нет, а напряжение есть, и трансформатор гоняет энергию в обмотку и из обмотки. Эти токи на активном сопротивлении проводов вызывают тепловые потери. Они по величине невелики, но они есть. Похожие процессы происходят и при емкостном характере нагрузки. Отличие лишь в том, что поле не магнитное, а электрическое.

Таким образом, работы нет, а потери присутствуют.

Те же процессы происходят и при включении нагрузки. Но на фоне больших рабочих токов, протекающих при этом, реактивные токи мало заметны.

Уменьшить эти токи можно подключением к индуктивным цепям конденсаторов, а к емкостным, соответственно, индуктивностей. Это называется компенсированием реактивных составляющих.

Оценить реактивную составляющую можно по Км – коэффициенту мощности или по cos φ. При этом cos φ = Р/S, где:

Р – активная мощность, обеспечивающая рабочие характеристики;
S – полная мощность, потребляемая устройством.

При cos φ = 1 – вся мощность устройства активная, при меньших значениях – появляется реактивная составляющая. Мощность потребляемая растет, а работа остается та же.

Например, если на дрели и вентиляторе написано, что его мощность 600 Вт, а cos φ = 0,75, то их реальная мощность, потребляемая из сети будет равна 800 Вт, а работу они сделают на 600 Вт.

Меры по компенсации реактивной мощности

Правильная компенсация реактивной мощности дает возможность уменьшить мощность, передаваемую по кабельным и проводным сетям предприятия. Это позволяет снизить расход до 10-20 %, а в тех случаях, когда cos φ = 0,5 и даже менее его, результат может быть до 1/3.Предприятия с большим количеством мощных недогруженных электродвигателей должны компенсировать их реактивную мощность.

Небольшие организации, офисы, торговые предприятия могут иметь большую реактивную составляющую за счет люминесцентных источников освещения, двигателей вентиляции приточной и вытяжной, кондиционеров, приводов теплоснабжения и водоснабжения и другой нелинейной нагрузки. К такой нагрузке могут относиться тиристорные и симисторные регуляторы систем освещения, импульсные блоки питания и мн. др. Все эти виды потребителей электроэнергии используют в своей работе импульсный режим, при этом этот режим часто сопровождается крутыми передними и задними фронтами импульсов (нарастанием и спаданием тока и напряжения). Специалисты эти фронты называют передним и задним. И чем меньше длительность переднего и заднего фронтов, тем больше в питающую сеть переменного тока проникает гармоник (напряжений удвоенной, утроенной и т. д. частоты) основного напряжения, тем меньше cos φ.

Поэтому передовые производители современных компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) заботятся об энергетической эффективности не только самой лампы, но и всей электрической сети, используемой для их питания. Для этого они, незначительно усложнив схему их питания, получают коэффициент мощности, равный 0,92 – 0,97. В то же время простые КЛЛ имеют его значительно меньшей величины, а обычные традиционные люминесцентные «трубки» с электромагнитным пуско-регулирующим аппаратом имеют коэффициент мощности вообще равный 0,5.

Поэтому, выбирая для своей квартиры или офиса малогабаритные энергосберегающие высокоэффективные источники света в виде КЛЛ, обязательно интересуйтесь таким их параметром, как коэффициент мощности. И если он не указан в параметрах продаваемой лампы, то лучше отказаться от такой покупки.

Предлагаем приобрести качественные энергосберегающие лампы:

Наименование: Лампа светодиодная R80 LR-12 10W E27 2700K алюмопл. корп. A-LR-0276
Тип лампы: Рефлекторная
Артикул: A-LR-0276
Мощность (W): 10
Тип цоколя: E27
Cветовой поток (lm): 780
Световая эффективность (lum/W): 78
Ширина B (мм): 80
Высота A (мм): 110
Температура (К): 2700
Тип света: теплый свет

Напряжение (V): 175-250
Ресурс , часов: 25000
Срок службы, лет: 17
Индекс цветопередачи (Ra): 80
Аналог лампы накаливания (W): 75Вт
Частота электросети (Hz): 50
Температурный режим (град): -20°С +40°C
Количество в ящике, шт: 50
Содержание ртути (мг): 0
Класс энергосбережения: A
Штрих код упаковки: 4895127217297
Тип колбы: Рефлекторная
Цвет стекла: Опаловый
Угол рассеивания град: 120
Производитель: ELECTRUM
Гарантия: 3 года

(Код: A-LR-0276)

Тип лампы: Рефлекторная
Мощность (W): 10
Температура (K): 2700
Тип цоколя: E27

Наименование: Лампа светодиодная стандартная LS-V10 10W E27 4000K алюмопл. корп. A-LS-1520

Артикул: A-LS-1520
Мощность: 10
Световой поток: 900
Тип лампы: Стандартная
Напряжение (V): 220
Цветовая температура К: 4000
Тип цоколя: E27
Группа: Лампы
Подгруппа: Лампы светодиодные (LED)
Модель: ls-V10
Тип колбы: Стандартная
Цвет стекла: Опаловый
Тип светодиода: SMD
Угол рассеивания, (C): 270
Ресурс часов: 25000
A mm: 110
B mm: 60
Штрих код упаковки: 4895127217815
Количество в упаковке шт.: 50
Производитель: Electrum

(Код: A-LS-1520)

Наименование: Лампа светодиодная стандартная LS-V10 10W E27 4000K алюмопл. корп. A-LS-1520
Артикул: A-LS-1520
Мощность: 10
Тип цоколя: E27

Наименование: Лампа светодиодная стандартная LS-11.LV 10W E27 4000K алюмопл. корп. 36V A-LS-0758
Артикул: A-LS-0758
Мощность: 10
Световой поток: 810
Тип лампы: Стандартная
Напряжение (V): 36
Цветовая температура К: 4000
Тип цоколя: E27
Группа: Лампы
Подгруппа: Лампы светодиодные (LED)
Модель: LS-11.LV
Тип колбы: Стандартная
Цвет стекла: Опаловый
Тип светодиода: SMD
Угол рассеивания, (C): 300
Ресурс часов: 25000
A mm: 113
B mm: 60
Штрих код упаковки: 4895127208646
Количество в упаковке шт.: 50
Производитель: Electrum

(Код: A-LS-0758)

Наименование: Лампа светодиодная стандартная LS-11.LV 10W E27 4000K алюмопл. корп. 36V A-LS-0758
Артикул: A-LS-0758
Мощность: 10
Тип цоколя: E27

Наименование: Комплект ламп светодиодных стандартных B60 PA10L 10W E27 4000K алюмопл. корп. 3шт. 18-0150
Артикул: 18-0150
Мощность: 10
Световой поток: 806
Тип лампы: Стандартная
Напряжение (V): 220
Цветовая температура К: 4000
Тип цоколя: E27
Группа: Лампы
Подгруппа: Лампы светодиодные (LED)
Модель: PA10L
Тип колбы: Стандартная
Цвет стекла: Опаловый
Тип светодиода: SMD
Угол рассеивания, (C): 250
Ресурс часов: 20000
A mm: 109
B mm: 60
Штрих код упаковки: 4895127200930
Количество в упаковке шт.: 50
Производитель: ELM

(Код: 18-0150)

Наименование: Комплект ламп светодиодных стандартных B60 PA10L 10W E27 4000K алюмопл. корп. 3шт. 18-0150
Артикул: 18-0150
Мощность: 10
Тип цоколя: E27

Что можно приготовить из кальмаров: быстро и вкусно

Векторная диаграмма

Связь между полной и реактивной энергии выражается:

сosφ – это коэффициент мощности. он показывает какую долю от полной энергии составляет активная энергия. Чем ближе он к 1, тем больше полезной энергии потребляется из сети.

Выводы о трех составляющих цепи переменного тока

В отличии от цепей постоянного тока, цепи переменного напряжения имеют три вида мощности – активная, реактивная, полная. Активная энергия, как и в цепях постоянного тока, выполняет полезную работу. Реактивная – не выполняет ничего полезного, а только снижает КПД сети, греет провода, грузит генератор. Полная – сумма активной и реактивной, она равна мощности сети. Индуктивная составляющая реактивной энергии может быть скомпенсирована емкостной. На практике в промышленности это реализовано в виде .

ЧТО ТАКОЕ ПОЛНАЯ, АКТИВНАЯ И РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ? ОТ СЛОЖНОГО К ПРОСТОМУ.

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.

ЧТО ТАКОЕ МОЩНОСТЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА?

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. 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. Можно считать, что мощность в цепи переменного тока выражается комплексным числом таким, что активная мощность является его действительной частью, реактивная мощность — мнимой частью, полная мощность — модулем, а угол φ (сдвиг фаз) — аргументом. Для такой модели оказываются справедливыми все выписанные ниже соотношения.

Активная мощность (Real Power)

Единица измерения — ватт (русское обозначение: Вт, киловатт — кВт; международное: ватт -W, киловатт — kW).

Среднее за период Τ значение мгновенной мощности называется активной мощностью, и

выражается формулой:

В цепях однофазного синусоидального тока , где υ и Ι это среднеквадратичные значения напряжения и тока, а 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 .

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 отраженной мощностью.

Реактивная мощность (Reactive Power)

Единица измерения — вольт-ампер реактивный (русское обозначение: вар, кВАР; международное: var).

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи синусоидального переменного тока, равна произведению среднеквадратичных значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними:

(если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). Реактивная мощность связана с полной мощностью S и активной мощностью P соотношением: .

Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.

реактивная мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную — то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств (например,асинхронные двигатели), а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор, являются активно-индуктивными.

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.

Мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную — то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств (например,асинхронные двигатели), а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор, являются активно-индуктивными.

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.

Полная мощность (Apparent Power)

Единица полной электрической мощности — вольт-ампер (русское обозначение: В·А, ВА, кВА-кило-вольт-ампер; международное: V·A, kVA).

Полная мощность — величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока I в цепи и напряжения U на её зажимах: ; соотношение полной мощности с активной и реактивной мощностями выражается в следующем виде: где P — активная мощность, Q — реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q›0, а при ёмкостной Q‹0).

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

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.

Визуально и интуитивно-понятно все вышеперечисленные формульные и текстовые описания полной, реактивной и активной мощностей передает следующий рисунок:-)

Специалисты компании НТС-групп (ТМ Электрокапризам-НЕТ) имеют огромный опыт подбора специализированного оборудования для построения систем обеспечения жизненно важных объектов бесперебойным электропитанием. Мы умеем максимально качественно учитывать множество электрических и эксплуатационных параметров, которые позволяют выбрать экономически обоснованный вариант построения системы бесперебойного электропитанияс применением , топливных электростанций, и др. сопутствующего оборудования.

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.

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.

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.

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…

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.

Как начисляют оплату за реактивную мощность?

МЕТОДИКА вычисления платы за перетекание реактивной электроэнергии между энергоснабжающей организацией и ее потребителями

1. Общие положения

от 11 299 грн

1.1. 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:

обобщающих характеристик схемы и режима основной и распределительной электрической сети, которые имеют название экономических эквивалентов реактивной мощности (далее — ЕЕРП) в точках питания конкретных потребителей;
коэффициента стимулирования капитальных вложений в средства компенсации реактивных мощностей (далее — КРУ) в электрических сетях, принадлежащих потребителям;
коэффициента учета убытков энергосистемы, возникающие в часы ночных провалов суточных графиков электрических нагрузок в условиях генерации реактивной электроэнергии с электрических сетей потребителей.

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. Основной объем хранения информации, инженерных и экономических расчетов возложена на базы данных и пакеты программ, вошедших в разработанного в 1996 — 99 гг компьютерного «Комплекса отсчетного анализа реактивов электрических сетей» (далее — кВАр). Функциональная корректность программ вычисления ЕЕРП в составе КВАР подтверждено сертификатом соответствия программного средства, выданным 13.12.99.

1.2.Методика обеспечивает:

Адекватное технологическим условиям транспорта и распределения электроэнергии экономическое стимулирование потребителей к уменьшению перетекания реактивной мощности и отклонений напряжения на границах раздела балансовой принадлежности электросетей;
Совершенствование экономико-организационной и режимной работы в электрических сетях на основе образования стимулов к упорядочению учета реактивной электроэнергии, перехода на дифференцированный по времени (зонный) учет, использования компьютерной техники;
Упорядочение организационных взаимоотношений энергоснабжающей организации с потребителями электроэнергии.

2.Используемые величины

2.1. Входные величины, получаемые инструментальным путем (с помощью приборов или систем учета электроэнергии):
WP — потребление активной электроэнергии за расчетный период, кВт.;
WQсп — потребление реактивной электроэнергии (перетекание реактивной электроэнергии с сети энергоснабжающей организации в сеть потребителя) за расчетный период, кВАр.год.;
WQг — генерация реактивной электроэнергии (перетекание реактивной электроэнергии с сети потребителя в сеть энергоснабжающей организации) за расчетный период, кВАр.год.;
WQспи — потребление реактивной электроэнергии в i-й зоне суточных графиков за расчетный период, кВАр.год.;
WQгн — генерация реактивной электроэнергии в часы ночных провалов суточных графиков электрических нагрузок за расчетный период, кВАр.год.

2.2. Входные величины, что при отсутствии у потребителей приборов учета реактивной электроэнергии определяются расчетным путем:
WQспр — расчетное потребление реактивной электроэнергии, кВАр.год.;
WQгр — расчетная генерация реактивной электроэнергии, кВАр.год.;
D WQтр — расчетные потери реактивной электроэнергии в силовом трансформаторе при условии, если он является собственностью потребителя, но учет электроэнергии установлен на стороне низшего напряжения, кВАр.год.

2.3. Дополнительные величины, определяемые с помощью компьютерного комплекса КВАР при наличии полной информации о параметрах и режимах магистральной и распределительной электрических сетей:
D1 — первая составляющая ЕЕРП, характеризующий долю влияния реактивного перетекания через границу раздела электрических сетей энергоснабжающей организации и потребителя в расчетном режиме на технико-экономические показатели в магистральной сети, кВт / кВАр;
D2 — вторая составляющая ЕЕРП, характеризующий долю влияния реактивного перетекания через границу раздела электрических сетей энергоснабжающей организации и потребителя в расчетном режиме на технико-экономические показатели в распределительной сети, кВт / кВАр;
D = D1 + D2 — суммарный ЕЕРП, характеризующий долю влияния реактивного перетекания через границу раздела энергоснабжающей организации и потребителя в расчетном режиме на суммарные технико-экономические показатели в магистральной и распределительной сети, кВт / кВАр.

2.4. Дополнительные величины, определяемые с помощью компьютерного комплекса КВАР в условиях недостаточной информации о параметрах и режимах магистральной или распределительной электрической сети:

2.4.1. Значение первой составляющей ЕЕРП, средневзвешенное в компьютерной базе данных для использования применительно центров питания, где отсутствует информация о параметрах и режимах магистральной сети, кВт / кВАр:

D1ср = {m*} (D1 * Qцж) / {m*} Qцж, (2.1)

где Qцж — суммарные реактивные нагрузки в максимальном режиме в центрах питания, для которых собрана и введена в компьютерную базу полная информация о параметрах и режиме магистральной сети и выполнены расчеты по пункту 2.3, кВАр;
m — число названных центров питания;
D1 — значение первой составляющей ЕЕРП, определенные за полной информацией для этих центров питания, кВт / кВАр.

Центрами питания названные узлы, где разделяются магистральная и распределительная части электрической сети энергосистемы.

2.4.2. Значение второй составной ЕЕРП, средневзвешенное в компьютерной базе данных для использования в отношении потребителей, где отсутствует информация о параметрах и режиме распределительной сети, кВт / кВАр:

D2ср = {m*} (D2 * Qсп) / {m*} Qсп, (2.2)

где Qсп — суммарные реактивные нагрузки в максимальном режиме у потребителей, для которых собрана и введена в компьютерную базу полная информация о параметрах и режиме распределительной сети и выполнены расчеты по пункту 2.3, кВАр;
m — число таких потребителей;
D2 — значение второй составляющей ЕЕРП, определенные за полной информацией для этих потребителей, кВт / кВАр.

2.4.3. Значение второй составной ЕЕРП, который определяется статистически с компьютерной базой данных для использования в отношении потребителей, для которых дано неполная информация о параметрах и отсутствует информация о режиме распределительной сети 10 или 6 кВ, кВт / кВАр:

D2ст = dст * 2R / U2, (2.3)

где dст — коэффициент, определяемый статистическим анализом в компьютерной базе данных о параметрах и режим электрических сетей энергоснабжающей организации, кВАр;
R — расчетное активное сопротивление радиуса электрической сети от узла, где выполнено подсчет ЕЕРП за полной информацией, к границе раздела балансовой принадлежности с электросетью потребителя, Ом;
U — номинальное напряжение электрической линии, от которой питается потребитель, кВ.

2.4.4. Расчеты D1 выполняют энергосистемы, D2 — электропередаточные организации.

2.5. Нормативные величины:

2.5.1. Базовое значение коэффициента стимулирования капитальных вложений Сбаз в средства компенсации реактивных мощностей (КРП), которые необходимо установить в электрической сети потребителя, принято равным 1,0.

В состав средств КРП входят компенсирующие установки (КУ), средства регулирования мощности КУ, приборы и системы учета реактивной электроэнергии.

При изменениях экономико-организационных механизмов, стоимости КУ и вспомогательного оборудования, эксплуатационных затрат и т.д. значение коэффициента Сбаз, перечисленное согласно новым условиям, утверждается Минтопэнерго.

2.5.2. Коэффициент учета убытков энергосистемы К, возникающих при генерации реактивной электроэнергии с электрических сетей потребителей через повышение напряжения, необходимость работы магистральной сети ненормальными схемам со значительным увеличением потерь активной электроэнергии, повреждения основного электрооборудования, нарушения электроснабжения и из-за опасности нарушений живучести энергосистемы, принято равным 3.

3. Порядок проведения расчетов за перетоки реактивной электроэнергии

3.1. Расчеты за перетоки реактивной электроэнергии с сети энергоснабжающей организации и за генерацию в ее сеть по соответствующими приложениями к Договорам, предусмотренными Правилами пользования электрической энергией, утвержденными постановлением Национальной комиссии регулирования электроэнергетики Украины от 31.07.96 N 28 и зарегистрированными в Министерстве юстиции Украины 02.08.96 за N 417/1442, осуществляются со всеми потребителями (кроме населения), которые имеют суммарное среднемесячное потребление активной электроэнергии за всеми точками учета на одной площадке 5000 кВт. и более.

Площадками называются территориально обособленные (расположены по разным адресам) объекты потребителя (цеха, подразделения и т.д.), которые не имеют внутренних электрических связей между собой.

Среднемесячное потребление определяется, как правило, по данным года, предшествующего расчета ЕЕРП, для сезонных потребителей — по данным периода сезонной работы, для неритмично работающих предприятий — по данным рабочих месяцев для новых потребителей — по данным проектной организации.

3.2. Контроль фактического потребления реактивной электроэнергии может осуществляться традиционными счетчиками реактивной энергии или счетчиками зонного учета, фиксирующих потребление реактивной электроэнергии за каждую зону суточного графика. Все названные счетчики должны иметь стопоры обратного хода.

3.3. В условиях возможности возникновения встречных перетоков реактивной мощности по сети потребителя в сеть энергоснабжающей организации (генерация реактивной энергии) на границе раздела указанных сетей необходимо иметь отдельный учет потребления и генерации реактивной электроэнергии.

Расчетные приборы учета, контролирующие генерацию реактивной электроэнергии в сеть энергоснабжающей организации, должны быть установлены выше точек присоединений всех имеющихся в сети потребителя источников реактивной электроэнергии.

В условиях транзитных схем электроснабжения, имеющих многостороннее питание, расчетный учет как потребление, так и генерации реактивной электроэнергии, должна устанавливаться непосредственно на присоединениях потребителя.

При сложной схемы электроснабжения с переменными направлениями перетоков реактивной мощности как расчетная может использоваться автоматизированная система учета, которая должна учитывать все возможные соотношения перетоков в соответствующих временных интервалах и разрешена для применения в Украине.

3.4. Плата за потребление и генерацию реактивной электроэнергии определяется тремя составляющими величинами

П = П1 + П2 — П3, (грн.) (3.1)

где П1 — основная плата за потребление и генерацию реактивной электроэнергии;
П2 — надбавка за недостаточное оснащение электрической сети потребителя средствами КРП;
П3 — скидка платы за потребление и генерацию реактивной электроэнергии в случае участия потребителя в оптимальном суточном регулировании режимов сети энергоснабжающей организации в расчетный период.

3.5. Основная плата за потребленную и генерируемую реактивную электроэнергию определяется формулой

П1 = {n*} (WQсп + К * WQг) * D * T (грн.) (3.2)

где n — число точек расчетного учета реактивной энергии;
WQсп — потребление реактивной энергии в точке учета за расчетный период, кВАр.год.;
WQг — генерация реактивной энергии в сеть энергоснабжающей организации в точке учета за расчетный период, кВАр.год.;
К = 3 — нормативный коэффициент учета убытков энергосистемы от генерации реактивной электроэнергии с сети потребителя;
D — ЕЕРП, характеризующий долю влияния реактивного перетока в точке учета на технико-экономические показатели в расчетном режиме, кВт / кВАр;
T — фактическая средняя закупочная цена на электроэнергию, сложившуюся за расчетный период (рассчитывается в соответствии с нормативными документами НКРЕ), грн. / КВт.ч.

3.6. Вычисление ЕЕРП выполняются энергоснабжающей организацией один раз в два года. Значение ЕЕРП, базового коэффициента стимулирования капитальных вложений в средства КРП и коэффициента убытков от генерации реактивной мощности по сети потребителя указываются в Договоре.

Для новых потребителей расчетное значение ЕЕРП определяется энергоснабжающей организацией в зависимости от проектных схем питания, параметров и режима электрической сети.

3.7. При зонном учете основная плата за потребленную и генерируемую реактивную электроэнергию определяется формулой n v

П1 = {n*} ({v*, i = 1} WQспи + К * WQгн) * D * T (грн.) (3.3)

где n — число точек учета аналогично пункту 3.5;
v — число зон суточного графика электрической нагрузки энергоснабжающей организации;
i — номер зоны суточного графика;
WQспи — потребление реактивной энергии в точке учета в i-й зоне расчетного периода, кВАр.год.;
WQгн — генерация реактивной энергии в точке учета в ночных провалах суточных графиков расчетного периода, кВАр.год.;
К = 3 — нормативный коэффициент аналогично пункту 3.5;
D — ЕЕРП в точке учета аналогично пункту 3.5, кВт / кВАр;
T — фактическая средняя закупочная цена на электроэнергию, сложившуюся за расчетный период (рассчитывается в соответствии с нормативными документами НКРЕ), грн. / КВт.ч.

При условии зонного учета реактивной электроэнергии плата за генерацию начисляется только в зоне ночного провала суточного графика по вышеупомянутой фактической средней закупочной цене.

В случаях, когда потребитель рассчитывается за активную электроэнергию по тарифам, дифференцированным по зонам суток, но приборы учета реактивной электроэнергии не имеют разделения по зонам суток, суммарное потребление и суммарная генерация реактивной электроэнергии за расчетный период оплачиваются по вышеупомянутой фактической средней закупочной цене.

3.8. Надбавка за недостаточное оснащение электрической сети потребителя средствами компенсации реактивной мощности определяется формулой

П2 = П1 * Сбаз * (К j — 1), (грн.) (3.4)

где П1 — суммарная основная плата;
Сбаз = 1,0 — нормативное базовое значение коэффициента стимулирования капитальных вложений в средства КРП в электрических сетях потребителя;
К j — коэффициент, который выбирается из табл. 1 в зависимости от фактического коэффициента мощности потребителя tg j в среднем за расчетный период.
При вычислении табл. 1 введено зону нечувствительности надбавки П2 к потреблению реактивной мощности, ограниченной значением предельного коэффициента мощности — cos j г = 0,97 (tg j г = 0,25).

Надбавка начинает действовать, если фактический коэффициент мощности меньше приведенного значения cos j г.

3.9. Фактический коэффициент мощности потребителя в среднем за расчетный период определяется формулой

tg j = WQсп / WP, (3.5)

где WP — потребление активной электроэнергии за расчетный период, кВт.;
WQсп — потребление реактивной электроэнергии за тот же период, кВАр.год.

В случае получения значения tg j более 2,00 для выбора К j берется tg j = 2,00.

3.10. Скидка платы за потребление и генерацию реактивной электроэнергии возможна при условии достаточного оснащения электрической сети потребителя средствами КРП, наличии зонного учета потребленной и генерируемой электроэнергии, выполнения потребителем обусловленного энергоснабжающей организацией суточного графика потребления и генерации электроэнергии и наличия его оперативного контроля. Графики потребления и генерации, а также размеры скидки оговариваются в договоре.

4. Особые ситуации

4.1. При отсутствии у потребителя приборов учета реактивных перетоков:

4.1.1. Потребление реактивной электроэнергии в точке, где отсутствуют приборы учета, за расчетный период берется равным потреблению активной электроэнергии с учетом нормативного коэффициента мощности (tg j н), равный:

для тяговых подстанций железнодорожного транспорта переменного тока — 1,0;
для тяговых подстанций железнодорожного транспорта постоянного тока, метрополитена и городского электротранспорта — 0,5;
для других потребителей — 0,8.

4.1.2. Суммарная реактивная электроэнергия, генерируемая в сеть энергоснабжающей организации, определяется по формуле

WQгр = Qку * tнр, (4.1)

где Qку — суммарная установленная мощность конденсаторных установок в электрической сети потребителя, зафиксированная в Договоре, кВАр;
tнр — число часов нерабочего времени потребителя за расчетный период, час.

Если потребитель имеет круглосуточный непрерывный режим производства, то для него применяются формулы

Qку’ = Qку + 0,3 * Pс.д.в / у, (4.2)
WQгр = Qку’ * tк — tg j н * WP, (4.3)

где Qку — суммарная установленная мощность конденсаторных установок, в т.ч. устройств технологической КРП, в электрической сети потребителя, зафиксированная в Договоре, кВАр;
Pс.д.в / у — суммарная установленная мощность высоковольтных (6, 10 кВ) синхронных электродвигателей в электрической сети потребителя, зафиксированная в Договоре, кВт;
WP — потребление активной электроэнергии за расчетный период, кВт.;
tк — календарное число часов в расчетном периоде, час.;
tg j н-нормативный коэффициент мощности согласно пункту 4.1.1.

В случае получения по формуле (4.3) величины WQгр <0 результат принимается равным нулю.

В случае отключения и опломбирования средств компенсации реактивной мощности при оформлении договора эти средства в расчетах по формулам (4.1 — 4.3) не включаются.Расчеты по формулам (4.1 — 4.3) выполняет електропередавальна организация.

4.1.3. В случае, когда граница раздела электрических сетей энергоснабжающей организации и потребителя имеет одну или несколько точек раздела, не оборудованных приборами учета генерации реактивной электроэнергии с сети потребителя, а он неопломбированные конденсаторные установки и / или высоковольтные синхронные электродвигатели, для расчета используются формулы (4.1 — 4.3), а значение ЕЕРП должно быть среднеарифметическим по n точкам учета.

4.2. В случае установления расчетных электросчетчиков не на границе раздела балансовой принадлежности электросетей:

4.2.1. Потери реактивной электроэнергии в силовых трансформаторах, расположенных между точкой раздела и местом установки электросчетчиков, определяются расчетным путем и относятся на счет организации, на балансе которого являются указанные трансформаторы. Потери реактивной электроэнергии в токоограничивающих реакторах, расположенных между точкой раздела и местом установки электросчетчиков, не учитываются.

4.2.2. Потери реактивной электроэнергии в силовом трансформаторе определяются расчетным путем по формуле

D WQтр = D Qх.х. * tк + kз2 * D Qк.з. * tр, (4.4)

где D Qх.х., D Qк.з. — Составляющие потерь реактивной мощности по данным холостого хода и короткого замыкания силового трансформатора, кВАр;
tк — календарное число часов в расчетном периоде, час.;
kз — коэффициент загрузки силового трансформатора за расчетный период;
tр — количество часов работы потребителя за расчетный период, час.

4.2.3. Составляющие потерь реактивной мощности определяются по паспортным данным трансформатора:

D Qх.х. = Sн.т. * Iх.х. / 100, (4.5)
D Qк.з. = Sн.т. * Uк.з. / 100, (4.6)

где Sн.т. — Номинальная мощность трансформатора, кВА;
Iх.х. — Ток холостого хода,%;
Uк.з. — Напряжение короткого замыкания,%.

4.2.4. Коэффициент загрузки силового трансформатора за расчетный период определяется формулой

kз = Sф / Sн.т., (4.7)

где Sф — фактическое средняя загрузка трансформатора за расчетный период, кВА;
Sн.т. — Номинальная мощность трансформатора, кВА.

4.2.5. Фактическое средняя загрузка трансформатора определяется по фактическому потреблению электроэнергии:

Sф = P2 + Q2, (4.8)
P = WP / tр, (4.9)
Q = WQсп / tр, (4.10)

где WP — потребление активной электроэнергии за расчетный период, кВт.;
WQсп — потребление реактивной электроэнергии за расчетный период, кВАр.год.;
tр — количество часов работы потребителя за расчетный период, час.

4.2.6. Расчеты по формулам (4.4 — 4.10) выполняет електропередавальна организация. Потери реактивной электроэнергии в силовых трансформаторах потребителя, связанные с передачей энергии его субпотребителям, распределяются между ними пропорционально долям потребления активной электроэнергии, но учитываются для оплаты только теми потребителями, которым електропередавальна организация или основной потребитель проводят расчеты за перетоки реактивной электроэнергии. В случае использования расчетной величины потерь реактивной электроэнергии при применении тарифов, дифференцированных по зонам суток, она распределяется пропорционально долям потребления активной электроэнергии.

4.2.7. В случаях отключения и опломбирования силового трансформатора потребителя со стороны высшего напряжения, оплата потерь в трансформаторе не начисляется. Если основной потребитель не может отключить трансформатор из-за того, что к нему подключены другие потребители, то отключаются и пломбируются присоединения основного потребителя, а потери реактивной электроэнергии в трансформаторе, обусловлены передачей энергии его субпотребителям, распределяются между ними пропорционально долям потребления активной электроэнергии, но учитываются для оплаты только теми потребителями, которым електропередавальна организация или основной потребитель проводят расчеты за перетекание реактивной электроэнергии.

4.2.8. В зависимости от мест установки расчетных электросчетчиков по границе раздела электросетей, расчетная величина потерь реактивной электроэнергии добавляется или отнимается от определенного счетчиками объема потребления реактивной электроэнергии. Если при вычитании получен результат, меньше нуля, он принимается равным нулю. Объем генерации реактивной электроэнергии для начисления основной платы П1 определяется только по приборам учета, без учета расчетного значения потерь.

При определении фактического коэффициента мощности для начисления надбавки П2, расчетное значение потерь реактивной электроэнергии в силовых трансформаторах потребителя не учитывается.

4.3. Привлечение потребителей к регулированию баланса реактивной мощности в енергорайони:

4.3.1. Если електропередавальна организация привлекает потребителя к регулированию баланса реактивной мощности в его енергорайони в согласованные часы суточного графика, то потребление и генерация реактивной электроэнергии должны регистрироваться отдельно для этих часов. График работы, способ учета и условия оплаты желаемых перетоков реактивной энергии согласовываются энергоснабжающей организацией и потребителем и отражаются в договоре.

4.3.2. При значительных повышениях или снижениях напряжения в отдельных узлах енергорайону електропередавальна организация имеет право корректировать Договор для создания специальных режимов работы устройств КРМ в электрических сетях соответствующих потребителей этого енергорайону.

4.3.3. При возможности питания электроустановок потребителя от его собственной электростанции и от сетей энергоснабжающей организации расчеты за потребление и за генерацию реактивной электроэнергии осуществляются только за приборами, предназначенными для расчетов потребителя с энергоснабжающей организацией.

4.3.4. Режимы и графики работы генераторов электростанций, синхронных компенсаторов и других устройств, принадлежащих потребителям электроэнергии и способны отдавать реактивную мощность в сеть или потреблять ее из сети, устанавливаются энергоснабжающей организацией в зависимости от баланса реактивной мощности в соответствующем енергорайони.

Генерация реактивной энергии от таких устройств в сеть энергоснабжающей организации осуществляется по специальным соглашениям. В этих случаях должен быть установлен двунаправленный учет реактивной электроэнергии в соответствии пунктом 3.3 настоящей Методики.

4.3.5. Решение о целесообразности привлечения потребителей к регулированию баланса реактивной мощности по специальным соглашениям принимает електропередавальна организация совместно с соответствующей энергосистемой и потребителем в зависимости от схемы и режима работы основной и распределительной сети.

5. Организационные вопросы

5.1. Составляющие ЕЕРП D1 рассчитываются для каждого центра питания потребителей по нормальной схеме и характерным режимом основной сети электроэнергетической системы. Расчетная схема и характерный режим определяются, а результаты расчетов D1 утверждаются Государственным предприятием «Национальная энергетическая компания» Укрэнерго».

Составляющие ЕЕРП D2 рассчитываются для каждой точки расчетного учета на границе раздела балансовой принадлежности электросетей энергоснабжающей организации и потребителя по нормальным схемам и характерными режимами распределительных сетей электропередающих организаций. Расчетные схемы и характерные режимы определяются, а результаты расчетов D2 утверждаются соответствующими електропередавальними организациями.

5.2. Предусмотренный пунктом 3.6 Методики двухлетний срок использования значений ЕЕРП, рассчитанных в переходный период 1998 — 2000 гг, установлен с 01.01.2001.

5.3. При исчислении ЕЕРП (составная D2), если учет реактивной электроэнергии установлены за границей раздела балансовой принадлежности электросетей, силовые трансформаторы и токоограничивающих реакторов, принадлежащих потребителям, но расположенные в точке учета, включаются в схемы их питания. При исчислении ЕЕРП (составная D2) в условиях последовательной связи электросетей ряда потребителей, наличия питания сети энергоснабжающей организации через схемы потребителей и др., линии электропередачи, принадлежащих потребителям, не учитываются. При необходимости участия таких линий в схемах питания, они задаются с сопротивлением равным нулю.

5.4. Если електропередавальна организация осуществляет расчеты за перетекание реактивной электроэнергии с основным потребителем независимо от расчетов с субпотребителем, то:

плата основного потребителя электропередаточной организации определяется с использованием значения ЕЕРП, рассчитанного к границе раздела электросетей энергоснабжающей организации и основного потребителя;
плата субпотребителя основному потребителю регламентируется этой самой Методике и определяется с использованием значения ЕЕРП, рассчитанного к границе раздела электросетей основного потребителя и субпотребителя;
по обращению основного потребителя електропередавальна организация должна предоставлять ему методическую и расчетную помощь.

5.5. Если електропередавальна организация осуществляет расчеты за перетоки реактивной энергии с основным потребителем, учитывая переток субпотребителя, то:

при наличии как у основного, так и в субпотребителя приборов учета реактивной электроэнергии потребления субпотребителя вычитается от потребления, значение которого зафиксировано на границе раздела электросетей энергоснабжающей организации и основного потребителя, а генерация субпотребителя вычитается от генерации, значение которой зафиксировано на той же грани. Если при вычитании получен результат, меньше нуля, то он принимается равным нулю;
при отсутствии приборов учета в субпотребителя, а также в условиях их наличия в субпотребителя, но в случае их отсутствия у основного потребителя, используются предусмотренные в пункте 4.1 Методики расчетные значения потребления и генерации реактивной электроэнергии, но плата основного потребителя определяется без вычитания перетоков субпотребителя;
плата основного потребителя определяется с использованием значения ЕЕРП, рассчитанного к границе раздела электросетей энергоснабжающей организации и основного потребителя;
плата субпотребителя электропередаточной организации определяется с использованием значения ЕЕРП, подсчитанного к границе раздела электросетей энергоснабжающей организации и основного потребителя.

Расчеты, учитывающие перетоки реактивной электроэнергии электросетями основного потребителя с использованием значения ЕЕРП, подсчитанного до границы раздела сетей основного потребителя и субпотребителя, проводятся только между ними. При этом субпотребитель платит основному потребителю плату за объемы перетоков на границе раздела их электросетей, а электропередаточная организация производит расчеты с основным потребителем за объемы перетоков на границе раздела собственных сетей и сетей основного потребителя в соответствии с пунктом 5.4 Методики. Если через сеть основного потребителя питаются транзитом потребители, подключенные к сетям энергоснабжающей организации, то расчеты между основным потребителем и энергоснабжающей организацией могут проводиться по разнице платы на питательной и транзитной точках балансового разграничения сетей с учетом соответствующих ЕЕРП. В случае получения отрицательного значения результата он принимается равным нулю.

5.6. В режимных ситуациях, когда основной потребитель или субпотребитель генерирует долю реактивной электроэнергии, которая потребляется соответственно субпотребителем или основным потребителем, как расчетная может использоваться автоматизированная система учета, которая должна учитывать все возможные соотношения перетоков в соответствующих временных интервалах и является разрешенной для использования в Украине.

Прямое вычитание генерации реактивной электроэнергии от ее потребления или потребления реактивной энергии от ее генерации технологически некорректно и недопустимо.

5.7. Статистический метод расчета ЕЕРП (величины dст) реализуется с помощью компьютерного комплекса Методики (комплекс кВАр) только для класса напряжений 10 (6) кВ и без учета активного сопротивления силовых трансформаторов независимо от их балансовой принадлежности.

Для потребителей, которые не имеют информации о параметрах и режимах основной или распределительной электросети (в случаях питание от других энергокомпаний или электрических связей с зарубежьем) используются средневзвешенные значения ЕЕРП (величины D1ср, d2ср), рассчитанные для соответствующих уровней напряжений. Названы значение D1ср, d2ср определяются по формулам (2.1, 2.2) Методики по данным соответствующего энергоснабжающей организации и утверждаются на ее уровне. При исчислении ЕЕРП (составляющие D2) для потребителей, питание которых осуществляется распределительными сетями 10 (6) кВ, в условиях отсутствия информации о фактических нагрузки электросети расчетные коэффициенты загруженности трансформаторов принимаются равными 0,2.

5.8. Если потребитель имеет несколько площадок, приложения для расчетов за реактивную электроэнергию оформляются отдельно для каждой площадки.

Многообъектные потребители типа тепловых сетей, водоканализационных хозяйств и т.д. за взаимного согласия энергоснабжающей организации и потребителя могут оформлять одно приложение для группы объектов.

5.9. Для потребителей, которые впервые начинают расчеты согласно пункту 3.1, плата за потребление и генерацию реактивной электроэнергии начисляется с постепенной коррекцией результата по формуле (3.1) в течение трех лет с момента введения расчетов за реактивную электроэнергию, с учетом коэффициента:

первый год — 0,25;
второй год — 0,5;
третий год — 0,75;
в дальнейшем — 1,0.

5.10. В случаях непредставления данных о перетоки реактивной электроэнергии в сроки, определенные в Договоре, електропередавальна организация осуществляет расчет так же, как и при отсутствии приборов учета в соответствии с пунктами 4.1.1 и 4.1.2 настоящей Методики. При повреждении расчетных приборов учета реактивной электроэнергии, вызванного преднамеренными действиями потребителя, изменению схем подключения приборов учета или краже электроэнергии, потребление реактивной электроэнергии принимается равным активному, определенном за расчетный период, а значение генерации реактивной электроэнергии исчисляется согласно пункту 4.1.2 настоящей Методики.

5.11. В случае временного нарушения учета, не вызвано умышленными действиями потребителя, расчет за перетоки реактивной электроэнергии осуществляется по среднесуточными показателями за предыдущий расчетный период.

Период расчета по среднесуточным показателям не должен превышать один месяц, в течение которого учет должен быть восстановлен. В случае, когда по объективным причинам учет не может быть восстановлен в указанный срок, порядок дальнейших расчетов устанавливается двусторонним соглашением между энергоснабжающей организацией и потребителем.

5.12. Разногласия, возникающие между потребителями и энергоснабжающей организацией по этой Методики, рассматриваются Госэнергонадзором Украины. В случае несогласия сторон вопрос решается в соответствии с действующим законодательством.

Таблица 1. Зависимость К j от tg j для расчетов по формуле (3.4)

tg j	К j	tg j	К j	tg j	К j	tg j	К j
0,00	1,0000
0,01	1,0000	0,51	1,0676	1,01	1,5776	1,51	2,5876
0,02	1,0000	0,52	1,0729	1,02	1,5929	1,52	2,6129
0,03	1,0000	0,53	1,0784	1,03	1,6084	1,53	2,6384
0,04	1,0000	0,54	1,0841	1,04	1,6241	1,54	2,6641
0,05	1,0000	0,55	1,0900	1,05	1,6400	1,55	2,6900
0,06	1,0000	0,56	1,0961	1,06	1,6561	1,56	2,7161
0,07	1,0000	0,57	1,1024	1,07	1,6724	1,57	2,7424
0,08	1,0000	0,58	1,1089	1,08	1,6889	1,58	2,7689
0,09	1,0000	0,59	1,1156	1,09	1,7056	1,59	2,7956
0,10	1,0000	0,60	1,1225	1,10	1,7225	1,60	2,8225
0,11	1,0000	0,61	1,1296	1,11	1,7396	1,61	2,8496
0,12	1,0000	0,62	1,1369	1,12	1,7569	1,62	2,8769
0,13	1,0000	0,63	1,1444	1,13	1,7744	1,63	2,9044
0,14	1,0000	0,64	1,1521	1,14	1,7921	1,64	2,9321
0,15	1,0000	0,65	1,1600	1,15	1,8100	1,65	2,9600
0,16	1,0000	0,66	1,1681	1,16	1,8281	1,66	2,9881
0,17	1,0000	0,67	1,1764	1,17	1,8464	1,67	3,0164
0,18	1,0000	0,68	1,1849	1,18	1,8649	1,68	3,0449
0,19	1,0000	0,69	1,1936	1,19	1,8836	1,69	3,0736
0,20	1,0000	0,70	1,2025	1,20	1,9025	1,70	3,1025
0,21	1,0000	0,71	1,2116	1,21	1,9216	1,71	3,1316
0,22	1,0000	0,72	1,2209	1,22	1,9409	1,72	3,1609
0,23	1,0000	0,73	1,2304	1,23	1,9604	1,73	3,1904
0,24	1,0000	0,74	1,2401	1,24	1,9801	1,74	3,2201
0,25	1,0000	0,75	1,2500	1,25	2,0000	1,75	3,2500
0,26	1,0001	0,76	1,2601	1,26	2,0201	1,76	3,2801
0,27	1,0004	0,77	1,2704	1,27	2,0404	1,77	3,3104
0,28	1,0009	0,78	1,2809	1,28	2,0609	1,78	3,3409
0,29	1,0016	0,79	1,2916	1,29	2,0816	1,79	3,3716
0,30	1,0025	0,80	1,3025	1,30	2,1025	1,80	3,4025
0,31	1,0036	0,81	1,3136	1,31	2,1236	1,81	3,4336
0,32	1,0049	0,82	1,3249	1,32	2,1449	1,82	3,4649
0,33	1,0064	0,83	1,3364	1,33	2,1664	1,83	3,4964
0,34	1,0081	0,84	1,3481	1,34	2,1881	1,84	3,5281
0,35	1,0100	0,85	1,3600	1,35	2,2100	1,85	3,5600
0,36	1,0121	0,86	1,3721	1,36	2,2321	1,86	3,5921
0,37	1,0144	0,87	1,3844	1,37	2,2544	1,87	3,6244
0,38	1,0169	0,88	1,3969	1,38	2,2769	1,88	3,6569
0,39	1,0196	0,89	1,4096	1,39	2,2996	1,89	3,6896
0,40	1,0225	0,90	1,4225	1,40	2,3225	1,90	3,7225
0,41	1,0256	0,91	1,4356	1,41	2,3456	1,91	3,7556
0,42	1,0289	0,92	1,4489	1,42	2,3689	1,92	3,7889
0,43	1,0324	0,93	1,4624	1,43	2,3924	1,93	3,8224
0,44	1,0361	0,94	1,4761	1,44	2,4161	1,94	3,8561
0,45	1,0400	0,95	1,4900	1,45	2,4400	1,95	3,8900
0,46	1,0441	0,96	1,5041	1,46	2,4641	1,96	3,9241
0,47	1,0484	0,97	1,5184	1,47	2,4884	1,97	3,9584
0,48	1,0529	0,98	1,5329	1,48	2,5129	1,98	3,9929
0,49	1,0576	0,99	1,5476	1,49	2,5376	1,99	4,0276
0,50	1,0625	1,00	1,5625	1,50	2,5625	2,00	4,0625

заместитель главного государственного инспектора Украины по энергетическому надзору Е. Л. Арбузов

Активная обратная энергия. Активная и реактивная энергия

Реактивная мощность – часть электрической энергии, возращенная нагрузкой источнику. Явление возникновения ситуации считается вредным.

Возникновение реактивная мощность

Допустим, цепь содержит источник питания постоянного тока и идеальную индуктивность. Включение цепи порождает переходный процесс. Напряжение стремится достичь номинального значения, росту активно мешает собственное потокосцепление индуктивности. Каждый виток провода согнут круговой траекторией. Образуемое магнитное поле будет пересекать соседствующий сегмент. Если витки расположены один за другим, характер взаимодействия усилится. Рассмотренное называется собственным потокосцеплением.

Характер процесса таков: наводимая ЭДС препятствует изменениям поля. Ток пытается стремительно вырасти, потокосцепление тянет обратно. Вместо ступеньки видим сглаженный выступ. Энергия магнитного поля потрачена, чтобы воспрепятствовать процессу создавшему. Случай возникновения реактивной мощности. Фазой отличается от полезной, вредит. Идеально: направление вектора перпендикулярно активной составляющей. Подразумевается, сопротивление провода нулевое (фантастический расклад).

При выключении цепи процесс повторится обратным порядком. Ток стремится мгновенно упасть до нуля, в магнитном поле запасена энергия. Пропади индуктивность, переход пройдет внезапно, потокосцепление придает процессу иную окраску:

Уменьшение тока вызывает снижение напряженности магнитного поля.
Произведенный эффект наводит противо-ЭДС витков.
В результате после отключения источника питания ток продолжает существовать, понемногу затухая.

Графики напряжения, тока, мощности

Реактивная мощность некое звено инерции, постоянно запаздывающее, мешающее. Первый вопрос: зачем тогда нужны индуктивности? О, у них хватает полезных качеств. Польза заставляет мириться с реактивной мощностью. Распространенным положительным эффектом назовем работу электрических двигателей. Передача энергии идет через магнитный поток. Меж витками одной катушки, как было показано выше. Взаимодействию подвержены постоянный магнит, дроссель, все, способное захватить вектором индукции.

Случаи нельзя назвать в смысле описательном всеобъемлющими. Иногда применяется поток сцепления в виде, показанном для примера. Принцип используют пускорегулирующие аппараты газоразрядных ламп. Дроссель снабжен несметным количеством витков: отключение напряжения вызывает не плавное снижение тока, но выброс большой амплитуды противоположной полярности. Индуктивность велика: отклик поистине потрясающий. Превышает исходные 230 вольт на порядок. Достаточно, чтобы возникла искра, лампочка зажглась.

Реактивная мощность и конденсаторы

Реактивная мощность запасается энергией магнитного поля индуктивностями. А конденсатор? Выступает источником возникновения реактивной составляющей. Дополним обзор теорией сложения векторов. Поймет рядовой читатель. В физике электрических сетей часто используются колебательные процессы. Всем известные 220 вольт (теперь принятые 230) в розетке частотой 50 Гц. Синусоида, амплитуда которой равна 315 вольт. Анализируя цепи, удобно представить вращающимся по часовой стрелке вектором.

Анализ цепей графическим методом

Упрощается расчет, можно пояснить инженерное представление реактивной мощности. Угол фазы тока считают равным нулю, откладывается вправо по оси абсцисс (см. рис.). Реактивная энергия индуктивности совпадает фазой с напряжением UL, опережает на 90 градусов ток. Идеальный случай. Практикам приходится учитывать сопротивление обмотки. Реактивной на индуктивности будет часть мощности (см. рис.). Угол меж проекциями важен. Величина называется коэффициентом мощности. Что означает на практике? Перед ответом на вопрос рассмотрим понятие треугольника сопротивлений.

Треугольник сопротивлений и коэффициент мощности

Чтобы проще вести анализ электрических цепей, физики предлагают использовать треугольник сопротивлений. Активная часть откладывается, как ток, – вправо оси абсцисс. Договорились, индуктивность направлять вверх, емкость – вниз. Вычисляя полное сопротивление цепи, значения вычитаем. Исключено комбинированный случай. Доступно два варианта: реактивное сопротивление положительное, либо отрицательное.

Получая емкостное/индуктивное сопротивление, параметры элементов цепи домножают коэффициентом, обозначаемым греческой буквой «омега». Круговая частота – произведение частоты сети на удвоенное число Пи (3.14). Еще одно замечание по поводу нахождения реактивных сопротивлений укажем. Если индуктивность просто домножается указанным коэффициентом, для емкостей берутся величины обратные произведению. Понятно из рисунка, где приведены указанные соотношения, помогающие вычислять напряжения. После домножения берем алгебраическую сумму индуктивного, емкостного сопротивлений. Первые рассматриваются положительными величинами, вторые – отрицательными.

Формулы реактивных составляющих

Две составляющие сопротивления – активная и мнимая – являются проекциями вектора полного сопротивления на оси абсцисс и ординат. Углы сохраняются при переносе абстракций на мощности. Активная откладывается по оси абсцисс, реактивная — вдоль сои ординат. Емкости и индуктивности являются основополагающей причиной возникновения в сети негативных эффектов. Было показано выше: без реактивных элементов становится невозможным построение электротехнических устройств.

Коэффициентом мощности принято называть косинус угла меж полным вектором сопротивления и горизонтальной осью. Столь важное значение параметру приписывают, поскольку полезная часть энергии источника является долей полных трат. Доля высчитывается умножением полной мощности на коэффициент. Если векторы напряжения и тока совпадают, косинус угла равен единице. Мощность теряется нагрузкой, улетучиваясь теплом.

Сказанному верить! Средняя мощность периода при подключении к источнику чисто реактивного сопротивления равна нулю. Половину времени индуктивность принимает энергию, вторую отдает. Обмотка двигателя обозначается на схемах прибавлением источника ЭДС, описывающего передачу энергии валу.

Практическое истолкование коэффициента мощности

Многие замечают неувязку в случае практического рассмотрения реактивной мощности. Для снижения коэффициента рекомендуют параллельно обмоткам двигателя включать конденсаторы большого размера. Индуктивное сопротивление уравновешивает емкостное, ток вновь совпадает с напряжением фазой. Сложно понять вот по какой причине:

Допустим, к источнику переменного напряжения подключили первичную обмотку трансформатора.
В идеале активное сопротивление равно нулю. Мощность должна быть реактивной. Но это плохо: угол между напряжением и током стремятся сделать нулевым!

Но! Колебательный процесс безучастен работе двигателей, трансформаторов. Теория реактивной мощности предполагает: колебания совершает вся энергия. До последней капли. В трансформаторе, двигателе из поля происходит активная «утечка» энергии на совершение работы, наведение тока вторичной обмотки. Энергия циркулировать между источником и потребителем не может.

Реальная цепь процесс согласования отдельных участков затрудняет. Для перестраховки поставщики требуют установить параллельно обмотке двигателя конденсаторы, чтобы энергия циркулировала в локальном сегменте, не выходила наружу, нагревая соединительные провода. Важно избежать перекомпенсации. Если емкость конденсаторов будет слишком велика, батарея станет причиной увеличения коэффициента мощности.

Что касается сдвига фаз, возникает на вторичной обмотке трансформатора подстанции. Роль играет не это. Двигатель работает, часть энергии не преобразована в полезную работу, отражается назад. В результате возникает коэффициент мощности. Участвующая составляющая индуктивности – технологический, конструкционный дефект. Часть, не приносящая пользы. Скомпенсируем, добавляя конденсаторные блоки.

Проверка правильности согласования ведется по факту отсутствия сдвига фаз между напряжением и током работающего электродвигателя. Лишняя энергия циркулирует меж избыточной индуктивностью обмоток, установленным конденсаторным блоком. Достигнута цель мероприятия – избежать нагрева проводников питающей устройство сети.

Что предлагают под видом экономии электроэнергии

В сети предлагают купить устройства экономии электроэнергии. Компенсаторы реактивной мощности. Важно не перегнуть палку. Допустим, компенсатор будет уместно смотреться рядом с включенным компрессором холодильника, коллекторным двигателем пылесоса, обременять квартиру мерами при работающих лампочках накала – предприятие сомнительное. До установки потрудитесь узнать сдвиг фаз меж напряжением и током, согласно информации, правильно рассчитайте объем блока конденсаторов. Иначе попытки сэкономить таким образом потерпят неудачу, разве случайно удастся навести палец в небо, попасть в точку.

Вторым аспектом компенсации реактивной мощности является учет. Делается для крупных предприятий, где стоят мощные двигатели, создающие большие углы сдвига фаз. Внедряют специальные счетчики учета реактивной мощности, оплачиваемой согласно тарифу. Для расчетов коэффициента оплаты применяется оценка тепловых потерь проводов, ухудшение режима эксплуатации кабельной сети, некоторые другие факторы.

Перспективы дальнейшего изучения реактивной энергии, как явления

Реактивная мощность выступает явлением отражения энергии. Идеальные цепи явления лишены. Реактивная мощность проявляется выделенным теплом на активном сопротивлении кабельных линий, искажает синусоидальную форму сигнала. Отдельная тема разговора. При отклонениях от нормы двигатели работают не столь гладко, трансформаторам – помеха.

«Справочник» — информация по различным электронным компонентам : транзисторам , микросхемам , трансформаторам , конденсаторам , светодиодам и т.д. Информация содержит все, необходимые для подбора компонентов и проведения инженерных расчетов, параметры, а также цоколевку корпусов, типовые схемы включения и рекомендации по использованию радиоэлементов .

С одной стороны, работу тока можно легко посчитать, зная силу тока, напряжение и сопротивление нагрузки. До боли знакомые формулы из курса школьной физики выглядят так.

Рис. 1. Формулы

И здесь нет ни слова про реактивную составляющую.

С другой стороны, ряд физических процессов на самом деле накладывают свои особенности на эти расчёты. Речь идёт о реактивной энергии. Проблемы с пониманием реактивных процессов приходят вместе со счетами за электроэнергию в крупных предприятиях, ведь в бытовых сетях мы платим только за активную энергию (размеры потребления реактивной энергии настолько малы, что ими просто пренебрегают).

Определения

Чтобы понять суть физических процессов начнём с определений.

Активная электроэнергия – это полностью преобразуемая энергия, поступающая в цепь от источника питания. Преобразование может происходить в тепло или в другой вид энергии, но суть остаётся одна – принятая энергия не возвращается обратно в источник.

Пример работы активной энергии: ток, проходя через элемент сопротивления, часть энергии преобразует в нагрев. Эта совершённая работа тока и является активной.

Реактивная электроэнергия – это энергия, возвращаемая обратно источнику тока. То есть ранее полученный и учтённый счётчиком ток, не совершив работы, возвращается. Помимо прочего ток совершает скачок (на короткое время нагрузка сильно возрастает).

Тут без примеров сложно понять процесс.

Самый наглядный – работа конденсатора. Сам по себе конденсатор не преобразует электроэнергию в полезную работу, он её накапливает и отдаёт. Конечно, если часть энергии всё-таки уходит на нагрев элемента, то её можно считать активной. Реактивная же выглядит так:

1.При питании ёмкости переменным напряжением, вместе с увеличением U растёт и заряд конденсатора.

2.В момент начала падения напряжения (второй четвертьпериод на синусоиде) напряжение на конденсаторе оказывается выше, чем у источника. И поэтому конденсатор начинает разряжаться, отдавая энергию обратно в цепь питания (ток течёт в обратном направлении).

3.В следующих двух четвертьпериодах ситуация полностью повторяется, то только напряжение меняется на противоположное.

Ввиду того, что сам конденсатор работы не совершает, принимаемое напряжение достигает своего максимального амплитудного значения (то есть в √2=1,414 раза больше действующего 220В, или 220·1,414=311В).

При работе с индуктивными элементами (катушки, трансформаторы, электродвигатели и т.п.) ситуация аналогична. График показателей можно увидеть на изображении ниже.

Рис. 2. Графики показателей

Ввиду того, что современные бытовые приборы состоят из множества разных элементов с «реактивным» эффектом питания и без него, то реактивный ток, протекая в обратном направлении, совершает вполне реальную работу по нагреву активных элементов. Таким образом, реактивная мощность цепи – по сути выражается в побочных потерях и скачках напряжения.

Очень сложно отделить один показатель мощности от другого при расчётах. А система качественного и эффективного учёта стоит дорого, что, собственно, и привело к отказу от измерения объёма потребления реактивных токов в быту.

В крупных коммерческих объектах наоборот, объем потребления реактивной энергии намного больше (из-за обилия силовой техники, снабжаемой мощными электродвигателями, трансформаторами и другими элементами, порождающими реактивный ток), поэтому для них вводится раздельный учёт.

Как считается активная и реактивная электроэнергия

Большинство производителей счётчиков электроэнергии для предприятий реализуют простой алгоритм.

Q=(S 2 — P 2) 1/2

Здесь из полной мощности S отнимается активная мощность P (в облегчённом для понимания виде).

Таким образом, производителю не обязательно организовывать полностью раздельный учёт.

Что такое cosϕ (косинус фи)

Для числового выражения соотношения активной и реактивной мощностей применяется специальный коэффициент – косинус фи.

Вычисляется он по формуле.

cosϕ = P акт /P полн

Где полная мощность – это сумма активной и реактивной.

Такой же коэффициент указывается на шильдиках электроинструмента, оснащённого двигателями. В этом случае cosϕ используется для оценки пиковой потребляемой мощности. Например, номинальная мощность прибора составляет 600 Вт, а cosϕ = 0,7 (средний показатель для подавляющего большинства электроинструмента), тогда пиковая мощность, необходимая для старта электродвигателя будет считаться как Pномин / cosϕ, = 600 Вт / 0,7 = 857 ВА (реактивная мощность выражается в вольт-амперах).

Применение компенсаторов реактивной мощности

Чтобы стимулировать потребителей эксплуатировать электросеть без реактивной нагрузки, поставщики электроэнергии вводят дополнительный оплачиваемый тариф на реактивную мощность, но оплату взимают только если среднемесячное потребление превысит определённый коэффициент, например, при соотношении полной и активной мощностей составит свыше 0,9, счёт на оплату реактивной мощности не выставляется.

Для того, чтобы снизить расходы, предприятия ставят специальное оборудование – компенсаторы. Они могут быть двух видов (в соответствии с принципом работы):

Ёмкостные;
Индуктивные.

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….

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.

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 (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 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.

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.

Полная мощность

Активная электроэнергия

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

Понятие реактивной электроэнергии

Расчет реактивной электроэнергии

Значение коэффициента при учете потерь

Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов

Учет реактивной электроэнергии для предприятий

Коэффициент реактивной энергии

Реактивная энергия в многоквартирных домах

Частные случаи учета реактивной мощности

Активная и реактивная мощность

Активная мощность

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

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.

Реактивная индуктивная мощность

Реальные потребители электрической энергии и полная электрическая мощность

Таинственный «косинус фи»

За что платим?

Потребитель находит возможность платить меньше

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.

Реактивная мощность – jelectro.ru

Главная цель при передаче электроэнергии – повышение эффективности работы сетей. Следовательно, необходимо уменьшение потерь. Основной причиной потерь является реактивная мощность, компенсация которой значительно повышает качество электроэнергии.

Батареи статических конденсаторов

Реактивная мощность вызывает ненужный нагрев проводов, перегружаются электроподстанции. Трансформаторная мощность и кабельные сечения вынужденно подвергаются завышениям, сетевое напряжение снижается.

Понятие о реактивной мощности

Для выяснения, что же такое реактивная мощность, надо определить другие возможные виды мощности. При существовании в контуре активной нагрузки (резистора) происходит потребление исключительно активной мощности, полностью расходуемой на энергопреобразование. Значит, можно сформулировать, что такое активная мощность, – та, при которой ток совершает эффективную работу.

На постоянном токе происходит потребление исключительно активной мощности, рассчитываемой соответственно формуле:

P = U x I.

Измеряется в ваттах (Вт).

В электроцепях с переменным током при наличии активной и реактивной нагрузки мощностной показатель суммируется из двух составных частей: активной и реактивной мощности.

Реактивная нагрузка бывает двух видов:

Емкостная (конденсаторы). Характеризуется фазовым опережением тока по сравнению с напряжением;
Индуктивная (катушки). Характеризуется фазовым отставанием тока по отношению к напряжению.

Емкостная и индуктивная нагрузка

Если рассмотреть контур с переменным током и подсоединенной активной нагрузкой (обогреватели, чайники, лампочки с накаливающейся спиралью), ток и напряжение будут синфазными, а полная мощность, взятая в определенную временную отсечку, вычисляется путем перемножения показателей напряжения и тока.

Однако когда схема содержит реактивные компоненты, показатели напряжения и тока не будут синфазными, а будут различаться на определенную величину, определяемую углом сдвига «φ». Пользуясь простым языком, говорится, что реактивная нагрузка возвращает столько энергии в электроцепь, сколько потребляет. В результате получится, что для активной мощности потребления показатель будет нулевой. Одновременно по цепи протекает реактивный ток, не выполняющий никакую эффективную работу. Следовательно, потребляется реактивная мощность.

Реактивная мощность – часть энергии, которая позволяет устанавливать электромагнитные поля, требуемые оборудованием переменного тока.

Расчет реактивной мощности ведется по формуле:

Q = U x I x sin φ.

В качестве единицы измерения реактивной мощности служит ВАр (вольтампер реактивный).

Выражение для активной мощности:

P = U x I x cos φ.

Треугольник мощностей

Взаимосвязь активной, реактивной и полной мощности для синусоидального тока переменных значений представляется геометрически тремя сторонами прямоугольного треугольника, называемого треугольником мощностей. Электроцепи переменного тока потребляют две разновидности энергии: активную мощность и реактивную. Кроме того, значение активной мощности никогда не является отрицательным, тогда как для реактивной энергии возможна либо положительная величина (при индуктивной нагрузке), либо отрицательная (при емкостной нагрузке).

Треугольник мощностей

Важно! Из треугольника мощностей видно, что всегда полезно снизить реактивную составляющую, чтобы повысить эффективность системы.

Полная мощность не находится как алгебраическая сумма активного и реактивного мощностного значения, это векторная сумма P и Q. Ее количественное значение вычисляется извлечением квадратного корня из суммы квадратов мощностных показателей: активного и реактивного. Измеряться полная мощность может в ВА (вольтампер) или производных от него: кВА, мВА.

Чтобы была рассчитана полная мощность, необходимо знать разность фаз между синусоидальными значениям U и I.

Коэффициент мощности

Пользуясь геометрически представленной векторной картиной, можно найти отношение сторон треугольника, соответствующих полезной и полной мощности, что будет равно косинусу фи или мощностному коэффициенту:

cos φ = P/S.

Данный коэффициент находит эффективность работы сети.

Количество потребляемых ватт – то же самое, что и количество потребляемых вольтампер при мощностном коэффициенте, равном 1 или 100%.

Важно! Полная мощность тем ближе к показателю активной, чем больше cos φ, или чем меньше угол сдвига синусоидальных величин тока и напряжения.

Если, к примеру, имеется катушка, для которой:

Р = 80 Вт;
Q = 130 ВАр;
тогда S = 152,6 BA как среднеквадратичный показатель;
cos φ = P/S = 0,52 или 52%

Можно сказать, что катушка требует 130 ВАр полной мощности для выполнения полезной работы 80 Вт.

Коррекция cos φ

Для коррекции cos φ применяется тот факт, что при емкостной и индуктивной нагрузке вектора реактивной энергии располагаются в противофазе. Так как большинство нагрузок является индуктивными, подключив емкость, можно добиться увеличения cos φ.

Принцип компенсации реактивной мощности

Главные потребители реактивной энергии:

Трансформаторы. Представляют собой обмотки, имеющие индуктивную связь и посредством магнитных полей преобразуюшие токи и напряжения. Эти аппараты являются основным элементом электросетей, передающих электроэнергию. Особенно увеличиваются потери при работе на холостом ходу и при низкой нагрузке. Широко используются трансформаторы в производстве и в быту;
Индукционные печи, в которых расплавляются металлы путем создания в них вихревых токов;
Асинхронные двигатели. Крупнейший потребитель реактивной энергии. Вращающий момент в них создается посредством переменного магнитного поля статора;
Преобразователи электроэнергии, такие как силовые выпрямители, используемые для питания контактной сети железнодорожного транспорта и другие.

Конденсаторные батареи подсоединяются на электроподстанциях для того, чтобы контролировать напряжение в пределах установленных уровней. Нагрузка меняется в течение дня с утренними и вечерними пиками, а также на протяжении недели, снижаясь в выходные, что изменяет показатели напряжения. Подключением и отключением конденсаторов варьируется его уровень. Это делается от руки и с помощью автоматики.

Как и где измеряют cos φ

Реактивная мощность проверяется по изменению cos φ специальным прибором – фазометром. Его шкала проградуирована в количественных значениях cos φ от нуля до единицы в индуктивном и емкостном секторе. Полностью скомпенсировать негативное влияние индуктивности не удастся, но возможно приближение к желаемому показателю – 0,95 в индуктивной зоне.

Фазометр

Фазометры применяются при работе с установками, способными повлиять на режим работы электросети через регулирование cos φ.

Так как при финансовых расчетах за потребленную энергию учитывается и ее реактивная составляющая, то на производствах устанавливаются автоматические компенсаторы на конденсаторах, емкость которых может меняться. В сетях, как правило, используются статические конденсаторы;
При регулировании cos φ у синхронных генераторов путем изменения возбуждающего тока необходимо его отслеживать визуально в ручных рабочих режимах;
Синхронные компенсаторы, представляющие собой синхронные двигатели, работающие без нагрузки, в режиме перевозбуждения выдают в сеть энергию, которая компенсирует индуктивную составляющую. Для регулирования возбуждающего тока наблюдают за показаниями cos φ по фазометру.

Синхронный компенсатор

Коррекция коэффициента мощности – одна из эффективнейших инвестиций для сокращения затрат на электроэнергию. Одновременно улучшается качество получаемой энергии.

Видео

Оцените статью:

Реактивная мощность на ощупь, простым языком, без графиков | Электромозг

Сегодня я постараюсь объяснить простым языком, что же такое реактивная мощность электрической энергии.

Активная мощность

Для начала, расскажу про наиболее привычную нам активную мощность, за которую мы, собственно, и платим по счётчику. Эта мощность, потребляемая нагрузкой типа обычного сопротивления. Как правило, это все нагревательные приборы (бойлеры, обычные электроплитки, электро калориферы и т.п.). Потребляемая мощность этих приборов полностью активная. В этих приборах электрическая энергия безвозвратно и полностью преобразуется в другой вид энергии (тепловую и другие).

Активная мощность обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).

Величина активной мощности, потребляемой такими приборами считается просто — умножением напряжения в розетке на ток, протекающей в цепи включенного нагревательного прибора:

P = U * I

Тут всё просто. Нагрузка пассивна, постоянна, никаких неожиданностей.

Замечу, что в цепях постоянного тока существует только активная мощность, поскольку значение мгновенной и средней мощности там совпадают.

Реактивная мощность

Если включить в сеть переменного тока не нагревательный прибор, а, например, электромагнит, то помимо активной, в цепи возникает реактивная энергия, которая с частотой переменного тока то потребляется прибором, то возвращается обратно в сеть. Эта энергия переносится от источника к электромагниту и обратно дважды за период, каждую четверть периода меняя направление.

Это происходит из-за того, что при потреблении электроэнергии, например, обмоткой магнита, каждый полупериод в нём происходит временное запасание энергии в магнитном поле катушки, и последующая отдача её назад, из-за чего происходит рассинхронизация синусоид величин напряжения и тока в сети.

Изменения тока в цепи отстаёт от соответствующих синусоидальных изменений напряжения. Такое поведение присуще любой т.н. индуктивной нагрузке (трансформаторы, электродвигатели, дроссели, электромагниты).

Помимо индуктивной нагрузки существует емкостная (различные электронные устройства с конденсаторами, как накопителями энергии, например, в импульсном блоке питания), в которой ток, наоборот, опережает напряжение за счёт временного накопления энергии конденсаторами и последующей отдачи её назад. И в том и в другом случае в цепи помимо активной возникает реактивная энергия.

Вред реактивной энергии в электроэнергетике очевиден — она никак не используется, но шляется туда-сюда по проводам, дополнительно нагружая их. Кроме того, при таком «шлянии» эта энергия ещё и частично теряется, преобразуясь в активную энергию при нагреве проводов. Однако в радиотехнике реактивная мощность может быть и полезной (например, в колебательных контурах).

Реактивная мощность обозначается буквой Q и измеряется в вольт-амперах реактивных (вар).

Для вычисления доли реактивной мощности применяется формула:

Q = U * I * sin φ, где:
sin φ — коэффициент мощности, показывающий, какую долю полной мощности составляет реактивная мощность.

Для вычисления активной мощности в сетях с реактивной составляющей применяется формула:

P = U * I * cos φ, где:
cos φ — коэффициент мощности, показывающий, какую долю полной мощности составляет активная мощность.

Коэффициенты мощностей разных приборов обычно указываются в паспортах на них.

Неактивная мощность

Неактивная мощность (пассивная мощность) — это вся мощность кроме активной, т.е. как реактивная мощность, так и мощность любых нелинейных искажений синусоиды, в том числе и мощность колебаний в колебаниях (высших гармоник).

Неактивная мощность обозначается буквой N и измеряется в вольт-амперах реактивных (вар).

Нелинейные искажения могут быть вызваны такой нелинейной нагрузкой, как, например, импульсные блоки питания без корректора коэффициента мощности.

Полная мощность

Полная мощность — эта вся мощность, и активная и неактивная.

Полная мощность обозначается буквой S и измеряется в вольт-амперах (ВА).

Полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и неактивной мощности:

S = √(P² + N²)

В случае линейной (равномерной на протяжении периода) нагрузки полная мощность равна корню квадратному из суммы квадратов активной и реактивной мощности. В этом случае неактивная мощность полностью состоит из реактивной составляющей.

S = √(P² + Q²)

То есть, полная мощность получается не лобовым сложением активной и неактивной частей, а по закону прямоугольного треугольника:

Надеюсь, я немного прояснил данный вопрос.

Если тема всё ещё непонятна, почитайте мою новую статью, где я более тщательно расписал физику процесса.

Ставьте лайки, если статья понравилось. Пишите комментарии.

Делитесь также этой статьёй в социальных сетях (соответствующие кнопочки рядом со статьёй в наличии) и, конечно, подписывайтесь на мой канал! Жду ваших отзывов! Удачи!

Истинная, реактивная и полная мощность | Коэффициент мощности

Реактивная мощность

Мы знаем, что реактивные нагрузки, такие как катушки индуктивности и конденсаторы, рассеивают нулевую мощность, однако тот факт, что они понижают напряжение и потребляют ток, создает обманчивое впечатление, что они на самом деле рассеивают мощность.

Эта «фантомная мощность» называется реактивной мощностью и измеряется в единицах, называемых вольт-ампер-реактивная мощность (ВАР), а не в ваттах.

Математическим символом реактивной мощности является (к сожалению) заглавная буква Q.

Истинная сила

Фактическая мощность, используемая или рассеиваемая в цепи, называется истинной мощностью и измеряется в ваттах (как всегда, обозначается заглавной буквой P).

Полная мощность

Комбинация реактивной мощности и истинной мощности называется кажущейся мощностью и представляет собой произведение напряжения и тока цепи без учета фазового угла.

Полная мощность измеряется в единицах вольт-ампер (ВА) и обозначается заглавной буквой S.

Расчет реактивной, истинной или полной мощности

Как правило, истинная мощность зависит от рассеивающих элементов схемы, обычно от сопротивления (R). Реактивная мощность зависит от реактивного сопротивления цепи (X).

Полная мощность — это функция полного сопротивления цепи (Z). Поскольку для расчета мощности мы имеем дело со скалярными величинами, любые комплексные начальные величины, такие как напряжение, ток и импеданс, должны быть представлены их полярными величинами , а не действительными или мнимыми прямоугольными составляющими.

Например, если я вычисляю истинную мощность по току и сопротивлению, я должен использовать полярную величину для тока, а не просто «реальную» или «мнимую» часть тока.

Если я рассчитываю полную мощность по напряжению и импедансу, обе эти ранее комплексные величины должны быть уменьшены до их полярных величин для скалярной арифметики.

Уравнения, использующие скалярные величины

Существует несколько уравнений мощности, связывающих три типа мощности с сопротивлением, реактивным сопротивлением и импедансом (все с использованием скалярных величин):

Обратите внимание, что существует два уравнения для расчета истинной и реактивной мощности.

Для расчета полной мощности доступны три уравнения, P = IE используется для этой цели только .

Изучите следующие схемы и посмотрите, как эти три типа мощности взаимосвязаны: чисто резистивная нагрузка, чисто реактивная нагрузка и резистивная / реактивная нагрузка.

Только резистивная нагрузка

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто резистивной нагрузки.

Только реактивная нагрузка

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто реактивной нагрузки.

Активная / реактивная нагрузка

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для резистивной / реактивной нагрузки.

Треугольник власти

Эти три типа мощности — истинная, реактивная и полная — связаны друг с другом в тригонометрической форме. Мы называем это треугольником мощности : (рисунок ниже).

Треугольник мощности, связывающий полную мощность с реальной мощностью и реактивной мощностью.

Используя законы тригонометрии, мы можем найти длину любой стороны (количество любого типа мощности), учитывая длины двух других сторон или длину одной стороны и угол.

ОБЗОР:

Мощность, рассеиваемая нагрузкой, обозначается как истинная мощность . Истинная мощность обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).
Мощность, просто поглощаемая и возвращаемая нагрузкой из-за ее реактивных свойств, обозначается как реактивной мощности .Реактивная мощность обозначается буквой Q и измеряется в вольт-амперных реактивных единицах (ВАР).
Полная мощность в цепи переменного тока, как рассеиваемая, так и поглощенная / возвращаемая, обозначается как полная мощность . Полная мощность обозначается буквой S и измеряется в вольт-амперах (ВА).
Эти три типа власти тригонометрически связаны друг с другом. В прямоугольном треугольнике P = смежная длина, Q = противоположная длина и S = длина гипотенузы.Противоположный угол равен фазовому углу импеданса (Z) цепи.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

13 Разница между активной и реактивной мощностью

В предыдущем посте мы узнали о различных типах питания в электрических цепях с помощью принципиальной схемы. Теперь в этом посте мы собираемся изучить разницу между активной и реактивной мощностью.

В чем разница между активной и реактивной мощностью?

Давайте сравним две разные мощности с их спецификациями и примерами в табличной форме.

Старший номер	Содержимое	Активная мощность	Реактивная мощность
01	Basic Определение	Активная мощность, непрерывно поступающая от источника энергии загрузить в электрическую цепь.	Реактивная мощность — это мощность, которая непрерывно течет от источника к нагрузке , а возвращается обратно к источнику в электрической цепи.
02	Обозначается как	Активная мощность называется « Реальная мощность » или « Вт полной мощности », или « Истинная мощность » или Фактическая мощность .	Реактивная мощность называется « Мнимая мощность » или « Вт без мощности » или « Бесполезная мощность» или Комплексная мощность .
03	Обозначается как	Активная мощность обозначается заглавной буквой « P ».	Реактивная мощность обозначается заглавной буквой « Q ».
04	Формула (онлайн-калькулятор мощности)	Вы можете рассчитать активную мощность (P), используя приведенную ниже формулу. *Активная мощность = [Напряжение Ток * Cos (θ)]**	Вы можете рассчитать реактивную мощность (Q), используя формулу ниже. *Реактивная мощность = [Напряжение Ток * Sin (θ)]**
05	Измерительный блок	Измеряется в Вт (Вт) или Киловатт (кВт) или МВт (МВт) ) .	Он измеряется в вольт-ампер, реактивном (ВАр) или киловольт-ампер, реактивном (кВАр), или мегавольт-ампер, реактивном (МВАр).
06	Измерительные приборы (Как измерить активную и реактивную мощность?)	Для измерения активной мощности требуется ваттметр .	Для измерения реактивной мощности требуется VARmeter .
07	Мощность Направление	Эта мощность течет в только в одном направлении с обратным временем.	Эта мощность течет в в обоих направлениях с соответствующим временем.
08	Функция I	Активная мощность используется или рассеивается в цепи через подключенную резистивную нагрузку.	Реактивная мощность сохраняется в цепи через подключенную индуктивную нагрузку.
09	Функция II	Потребляет полезной мощности нагрузкой.	Потребляет потребляет меньше энергии за счет нагрузки.
10	Полезная цепь	Работает как в цепи AC , так и в цепи DC .	Работает в цепи переменного тока .
11	Рабочая Роль	Преобразует электрическую энергию в другие формы энергии , такие как оптическая, тепловая, механическая.	Не преобразует энергию. Но он производит электрический или магнитный поток.
12	Мощность Вклад	В электрической цепи активная мощность вносит вклад в составляющую тока, которая составляет в фазе с напряжением цепи.	В электрической цепи реактивная мощность способствует составляющей тока, которая на не совпадает по фазе с напряжением цепи.
13	Использование	Активная мощность используется в лампах накаливания, духовке, кофеварках, утюге, тостере, нагревателе, машине и т. Д.	Реактивная мощность используется в вентиляторах, пылесосах, посудомоечных машинах, стиральных машинах, компрессор в холодильнике, кондиционеры, трансформатор и т. д.

С помощью основных понятий, функций и использования мы разграничили активную и реактивную мощности.

Прочитать похожие сравнения:

Если у вас есть какие-либо сомнения или вопросы относительно разницы между активной и реактивной мощностью, спросите меня в разделе комментариев ниже.

Спасибо за чтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует принять во внимание:

DipsLab — это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике. Все опубликованные статьи доступны БЕСПЛАТНО всем.

Если вам нравится то, что вы читаете, пожалуйста, купите мне кофе (или 2) в знак признательности.

Это поможет мне продолжать оказывать услуги и оплачивать счета.

Я благодарен за вашу бесконечную поддержку.

Я получил степень магистра в области электроэнергетики. Я работаю и пишу технические руководства по ПЛК, программированию MATLAB и электрике на портале DipsLab.com.

Я счастлив, поделившись своими знаниями в этом блоге.А иногда вникаю в программирование на Python.

Разница между активной и реактивной мощностью (активной и реактивной)

Наиболее важное различие между активной и реактивной мощностью состоит в том, что активная мощность — это реальная мощность, которая используется в цепи, в то время как реактивная мощность колеблется между нагрузкой и источником.

Прежде чем сравнивать активную и реактивную мощности, я хочу объяснить активную и реактивную мощность. Итак, давайте посмотрим на введение активной, реактивной мощности.

Активная мощность:

Активная мощность также называется фактической мощностью, реальной мощностью или рабочей мощностью. Это мощность, которая фактически приводит оборудование в действие и выполняет полезную работу. Он измеряется в киловаттах (кВт) или МВт.

Реактивная мощность:

Реактивная мощность — это мощность, необходимая магнитному оборудованию (трансформатору, двигателю и реле) для создания намагничивающего потока. Он течет вперед и назад, что означает, что он движется в обоих направлениях контура.

Реактивная энергия вызывает перегрузку в линиях, трансформаторах и генераторах, не обеспечивая при этом полезной производительности.Однако это записано в счете, поэтому может значительно увеличить общую сумму к оплате. Реактивная мощность измеряется в киловольт-амперах, реактивная (кВАр) или мвар.

Давайте посмотрим на треугольник мощности, чтобы понять взаимосвязь между активной, реактивной и полной мощностью.

На упомянутом изображении вы можете видеть, что комплексная мощность — это векторная сумма активной и реактивной мощности. Кажущаяся мощность — это величина комплексной мощности. давайте посмотрим на терминологию, которая была использована На изображении

P => Активная мощность
Q => Реактивная мощность
S => Комплексная мощность
| S | => Полная мощность
φ => Фаза напряжения относительно тока

Следовательно, следующее выражение, показанное ниже, дает активную, реактивную и полную мощность соответственно.

Активная мощность P = V x I cosϕ = V I cosϕ
Реактивная мощность Pr или Q = V x I sinϕ = V I sinϕ
Комплексная мощность S = P + jQ
Полная мощность = | S | = √P² + Q²

Теперь я думаю, что мы можем увидеть разницу между активной и реактивной мощностью с помощью диаграммы.

Основа для сравнения	Активная мощность	Реактивная мощность
Определение	Активная мощность — это активная мощность, рассеиваемая в цепи.	Мощность, которая перемещается между нагрузкой и источником такого типа мощности, известна как реактивная мощность
Формула	P = V x I cosϕ = V I cosϕ	Q = V x I sinϕ = V I sinϕ
Измерительный блок	Вт, кВт, МВт	ВАр, кВАр, МВАр
В лице	-П,	Q
Причины	Вырабатывает тепло в нагревателе, свет в лампах и крутящий момент в двигателе.	Измеряет коэффициент мощности цепи.
Измерительный прибор	Ваттметр	Измеритель VAR

Активная, реактивная и полная мощность | Самое простое объяснение

Инженер-электрик должен знать активную, реактивную и полную мощность. Но в большинстве случаев все эти силы запутываются. И, следовательно, если вы хотите получить кристально ясное объяснение активной, реактивной и полной мощности, я бы порекомендовал вам посмотреть это руководство.
В этом руководстве мы узнаем о
Мгновенная мощность
Активная мощность
Реактивная мощность
Различие между активной и реактивной мощностью
Полная мощность
Коэффициент мощности
В конце этого руководства у нас также будет информация о коэффициенте мощности, поэтому убедитесь, что вы дочитали до конца.Прежде чем мы начнем с объяснения, обратите внимание, что концепция активной, реактивной и полной мощности применима только для систем переменного тока . Концепция активной, реактивной и полной мощности не применима для систем постоянного тока.
Чтобы понять, что такое активная, реактивная и полная мощность, мы сначала должны знать, что такое мгновенная мощность.
Мгновенная мощность
Чтобы понять мгновенную мощность, рассмотрим следующий пример. Активная нагрузка подключена к источнику переменного тока 230 В.
Теперь предположим, что я хочу вычислить мощность в момент «t», и для этого мне нужно умножить напряжение и ток в момент «t». Это даст нам мощность в конкретный момент «t». Эта мощность называется мгновенной мощностью . Почему мгновенно? Потому что мы измерили его в конкретный момент.
Эта мгновенная мощность может быть положительной или отрицательной. Теперь вы можете спросить, что такое положительная сила или отрицательная сила? Итак, давайте разберемся с концепцией положительной силы и отрицательной силы.
Положительная мощность
Мощность называется положительной мощностью, когда она течет от источника к нагрузке. В приведенном выше примере мощность является положительной, если она течет от источника 230 В переменного тока к нагрузке.
Отрицательная мощность
Когда сила перетекает от лорда к источнику, эта сила называется отрицательной силой. В приведенном выше примере мощность отрицательная, если она течет от нагрузки к источнику питания 230 В переменного тока.
Теперь вопрос в том, как может передаваться мощность от нагрузки к источнику? И в каком случае это происходит? Мы увидим это через несколько минут.
Перейти к содержанию
Активная мощность (P)
Чтобы понять активную мощность, снова рассмотрим схему, показанную ниже. В приведенной ниже схеме мы подключили источник переменного тока 230 В к чисто резистивной нагрузке.
Как известно, в чисто резистивной цепи напряжение и ток совпадают по фазе. В фазе означает,
напряжение и ток одновременно достигают своего положительного пика
Они одновременно становятся нулевыми
Также они одновременно достигают своего отрицательного пика.
Если вы изобразите кривую напряжения и тока резистивной цепи, она будет выглядеть следующим образом.
Чтобы вычислить мощность в этой цепи, вы можете в любой момент умножить напряжение и ток, и вы обнаружите, что результирующая мощность — это только положительная мощность.
И такая мощность, которая всегда остается положительной, называется активной мощностью.
Характеристики активной мощности
Реактивная мощность (Q)
Чтобы понять, что такое реактивная мощность, в нашем примере мы заменим резистивную нагрузку чисто емкостной нагрузкой, как показано на рисунке ниже.
Если вы нарисуете форму напряжения и тока для этой схемы, она будет выглядеть следующим образом.
Как видите, ток имеет преимущество перед напряжением. Или просто ток опережает напряжение. Это указывает на то, что напряжение и ток в этой цепи не совпадают по фазе. Не в фазе означает,
Напряжение и ток не достигают своего положительного пика одновременно
Они не становятся равными нулю одновременно
И они также не достигают своего отрицательного пика одновременно.
Итак, если вы рассчитываете мощность в момент, показанный на рисунке ниже, вы получите положительную мощность, потому что и напряжение, и ток положительны.
Если вы рассчитываете мощность в момент, показанный ниже, вы получите отрицательную мощность, потому что напряжение положительно, а ток отрицателен. А отрицательное умножение на положительное — Отрицательное .
На что указывает эта отрицательная сила? Это говорит нам о том, что мощность течет от нагрузки к источнику.
Если вы продолжите вычислять мощность в цепи, форма волны будет продолжаться.
Эта мощность движется вперед и возвращается назад, как маятник, не выполняя никакой полезной работы в системе. И этот вид мощности называется реактивной мощностью.
Конденсатор, катушка индуктивности и любое устройство без лайнера могут вводить / поглощать реактивную мощность в систему.
Почему мощность течет от нагрузки к источнику?
Когда питание положительное, конденсатор заряжается или накапливает в нем энергию.Когда мощность становится отрицательной, конденсатор разряжается или высвобождает накопленную энергию. И это причина того, почему мощность перетекает от нагрузки к источнику.
Характеристики реактивной мощности
Эта мощность может быть как положительной, так и отрицательной.
Это только сила, которая движется вперед и назад, не выполняя никакой полезной работы.
Обозначается буквой «Q» и измеряется в ВАР (Реактивный Вольт-Ампер).
Конденсатор, катушка индуктивности и любое устройство без облицовки может вводить / поглощать реактивную мощность в систему
Различие между активной и реактивной мощностью
Мы не можем преобразовать активную мощность в реактивную, а реактивную мощность в активную.
Активная мощность — это отдельная величина, а реактивная мощность — это отдельная величина.
Обе силы ложатся бременем на линию передачи.
Активная мощность производит тепло, механическую энергию, свет и т. Д.
Реактивная мощность представляет собой только мощность, которая колеблется вперед и назад.
Вы также можете посмотреть подробное руководство по разнице между активной и реактивной мощностью.
Перейти к содержимому.
Полная мощность (S)
В системе у вас будут все типы нагрузок одновременно.У вас может быть резистивная нагрузка, вы также можете иметь индуктивную нагрузку или емкостную нагрузку или, возможно, комбинацию всех типов нагрузок. Рассмотрим приведенный ниже пример, в котором резистивная нагрузка и индуктивная нагрузка подключены к одному источнику.
Резистивная нагрузка потребляет активную мощность, а индуктивная нагрузка потребляет реактивную мощность. Теперь мы не можем сказать, что схема потребляет активную мощность или реактивную мощность, потому что она потребляет обе мощности. Следовательно, нам нужно другое название для комбинации активной и реактивной мощности.Таким образом, такое сочетание обеих мощностей называется кажущейся мощностью.
Комбинация активной и реактивной мощности называется полной мощностью .
Мы можем рассчитать полную мощность по,
Полная мощность обозначается буквой « S » и измеряется в ВА / кВА / МВА. Трансформаторы указаны в ВА / кВА / МВА.
Перейти к содержимому.
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности очень тесно связан с активной, реактивной и полной мощностью, поэтому я кратко изложу его здесь.Если вы хотите подробно узнать о коэффициенте мощности, у меня есть отдельный плейлист, который вы можете посмотреть здесь.
Если вы попросите любого инженера-электрика определить коэффициент мощности, он / она скажет: «Коэффициент мощности — это угол между напряжением и током». Это может быть правильное определение, но это неправильный способ определения коэффициента мощности.
Правильное определение коэффициента мощности:
«Отношение активной мощности к полной мощности называется коэффициентом мощности».
Когда кто-то говорит, что коэффициент мощности системы равен 0.8, что это значит? Это просто означает, что при 100% мощности 80% — это активная мощность, а 20% — реактивная мощность.
Коэффициент мощности показывает, сколько активной мощности потребляет система / оборудование.
Перейти к содержимому.
Что такое реактивная мощность? — Определение из Техопедии
Что означает реактивная мощность?
В системах электросетей реактивная мощность — это мощность, которая течет обратно от пункта назначения к сети в сценарии переменного тока.
В системе постоянного тока напряжение и нагрузка статичны, и, проще говоря, направление энергии «одностороннее», но в переменном токе есть разные фазы, связанные с элементами системы, такими как конденсаторы. и индукторы.
Реактивная мощность заставляет энергию возвращаться в сеть во время пассивных фаз.
Реактивная мощность также известна как фантомное питание.
Techopedia объясняет реактивную мощность
Другой способ объяснить это состоит в том, что реактивная мощность — это результирующая мощность в ваттах цепи переменного тока, когда форма волны тока не совпадает по фазе с формой волны напряжения, обычно на 90 градусов, если нагрузка является чисто реактивной, и является результатом емкостных или индуктивных нагрузок.
Фактическая работа выполняется только тогда, когда ток находится в фазе с напряжением, например, в резистивных нагрузках. Примером может служить лампа накаливания; в реактивной нагрузке энергия течет к нагрузке половину времени, тогда как в другой половине мощность течет от нее, что создает иллюзию, что нагрузка не рассеивает и не потребляет мощность.
Три вида мощности
Реактивная мощность — это один из трех типов мощности, присутствующих в нагруженных цепях.
Истинная мощность
Фактическая мощность в ваттах, рассеиваемая схемой
Реактивная мощность
Рассеиваемая мощность от индуктивных и емкостных нагрузок, измеренная в вольт-амперах реактивной (ВАр)
Полная мощность
Комбинация измерения реактивной и истинной мощности в вольт-амперах (ВА)
Реактивная мощность также называется «фантомной мощностью», потому что неясно, куда она идет.Общеизвестно, что реактивные нагрузки, такие как конденсаторы и катушки индуктивности, на самом деле не рассеивают мощность в том смысле, что она не используется для их питания, но измерение напряжения и тока вокруг них указывает на то, что они падают напряжение и потребляют ток.
Мощность, рассеиваемая при этом падении напряжения и потребляемом токе, находится в форме тепла или ненужной энергии и не выполняется как фактическая работа; поэтому инженеры искали способы уменьшить это. Из-за этого фантомного питания проводники и генераторы должны иметь соответствующие номиналы и размеры, чтобы выдерживать общий ток, включая отходы, а не только ток, который выполняет фактическую работу.
Маятник часов
Некоторые эксперты в области энергетики говорят о реактивной мощности как части движения конденсатора, которое напоминает движение маятника часов от зенита до надира. По этой аналогии, когда маятник качается вверх, переменный ток подает активную мощность на устройство назначения. По мере того, как маятник движется вниз, реактивная мощность возвращается в сеть для поглощения.
В таких определениях эксперты сказали бы, что реактивная энергия — это энергия, циркулирующая взад и вперед между источником и нагрузкой, в частности, реактивная мощность «исчезает» обратно к источнику.В некотором смысле это связано с задержкой между током и напряжением. Помимо конденсаторов, статические компенсаторы VAr и синхронные конденсаторы могут использоваться для управления реактивной мощностью в системе.
Ключевым моментом является размещение оборудования реактивного тока рядом с силовыми нагрузками. Это уменьшает количество реактивного тока, который система доставки должна переносить на определенное расстояние.
Реактивная мощность в сети
Чтобы справиться с реалиями переменного тока и изменения путей передачи энергии, проектировщики обязательно принимают меры по контролю напряжения.Эксперты в области энергетики отмечают, что даже 5% -ное изменение напряжения в данной системе может вызвать отключение электроэнергии и другие проблемы.
С этой целью многие элементы электрической системы, такие как трансформаторы, могут переключаться с подачи на поглощение реактивной мощности по фазам. Но те, кто близок к отрасли, подчеркивают, что это станет еще более важным, когда мы переведем части американской электросети на возобновляемые источники энергии.
Реактивная мощность и возобновляемые источники энергии
Реактивная мощность также очень важна в контексте меняющихся энергосистем.
По многим важным причинам возобновляемые источники энергии, такие как солнце и ветер, заменяют традиционные источники энергии, такие как уголь и природный газ. Но это может иметь разветвления для электросети в целом.
«Всплеск возобновляемых источников энергии в сети без достаточной вращающейся массы может вызвать серьезные проблемы: отключение электроэнергии в определенных областях, чтобы привести спрос в соответствие с предложением; и отключение крупных электростанций от сети, чтобы предотвратить их перегрузку », — пишет Арчи Робб из Renewable Energy World, описывая принцип« инерции сети »и то, как это применимо к управлению реактивной мощностью в системе, которая переходит на возобновляемые источники энергии. строить.
Поскольку возобновляемые источники энергии по-разному доставляют энергию в сеть, будет возрастать потребность в микроуправлении активной и реактивной мощностью соответственно.
Реактивная мощность — Continental Control Systems, LLC
Обзор
Реактивная мощность ( Q ) — это мнимая (не действительная) мощность от индуктивных нагрузок, таких как двигатель или емкостные нагрузки (реже). Обычно он измеряется в единицах VAR (реактивные вольт-амперы). Иногда реактивная мощность указывается в ваттах; это не совсем так, но не все устройства или программное обеспечение предлагают единицы VAR.Если реактивная мощность указывается в ваттах, преобразование из ватт в переменные происходит однозначно. Реактивная мощность НЕ включается в измерения реальной или активной мощности и энергии счетчиков WattNode. Измерители WattNode, которые сообщают о реактивной мощности, измеряют «основную реактивную мощность», которая не включает реактивные гармоники.
Положительная реактивная мощность вызвана индуктивными нагрузками, такими как двигатели и трансформаторы (особенно при низких нагрузках).
Отрицательная реактивная мощность вызвана емкостными нагрузками.Сюда могут входить пускорегулирующие аппараты, приводы с регулируемой скоростью для двигателей, компьютерное оборудование и инверторы (особенно в режиме ожидания).
Примечание: некоторые производители используют противоположные знаки и рассматривают отрицательную реактивную мощность как индуктивную.
См. Также
Определения
«… в научном сообществе нет единого мнения о концепции реактивной мощности в несинусоидальных условиях. Фактически, при наличии гармоник в напряжениях и / или токах обычное определение реактивной мощности больше не имеет смысла. ”—Антонио Каталиотти, Транзакции IEEE по доставке электроэнергии, т. 23, нет. 3 июля 2008 г.
Существует множество конкурирующих определений реактивной мощности, включая следующие (названные в честь первоначальных авторов):
Будяну
Фрайз
Кастерс и Мур
Пастух и Закихани
Шарон / Чарнецкий
Рабочая группа IEEE
(из статьи в Википедии о вольт-амперной реактивности) VAR — это произведение среднеквадратичного напряжения и тока или полной мощности, умноженное на синус фазового угла между напряжением и током.
Реактивная мощность различных нагрузок
Двигатель (без VSD): реактивная мощность будет положительной и будет варьироваться от примерно такой же, как реальная мощность для полностью нагруженного двигателя, до нескольких значений реальной мощности для слегка нагруженного двигателя. Коэффициент мощности асинхронного двигателя варьируется в зависимости от нагрузки:
Нагрузка двигателя,% Коэффициент мощности
0 0.17
25 0,55
50 0,73
75 0,80
100 0,85
Двигатель (с VSD): реактивная мощность будет небольшой и обычно отрицательной. Коэффициент смещения мощности обычно составляет 0,9 или выше.
Люминесцентные лампы: коэффициент мощности старых светильников с магнитными балластами может варьироваться от 0.38 до 0,58. Современные электронные балласты с коррекцией коэффициента мощности могут превышать 0,98.
Газоразрядные лампы: с магнитными балластами могут иметь диапазон от 0,4 до 0,6, а электронные балласты с коррекцией коэффициента мощности могут превышать 0,95.
Лампы накаливания: реактивная мощность составляет примерно –10% от реальной мощности, в результате чего коэффициент мощности составляет около 0,995. Мы полагаем, что это происходит из-за нагрева и охлаждения нити во время цикла переменного тока.
Лампы накаливания с диммером: реактивная мощность изменяется от почти нуля до положительного значения, почти равного реальной мощности.Коэффициент мощности варьируется от 1,0 до 0,74.
Ключевые слова: кВАр
Активная, реактивная и полная мощность
Многие практические схемы содержат комбинацию резистивных, индуктивных и емкостных элементов. Эти элементы вызывают фазовый сдвиг между параметрами электропитания, такими как напряжение и ток.
Из-за поведения напряжения и тока, особенно при воздействии на эти компоненты, количество мощности может быть различным.
В цепях переменного тока амплитуды напряжения и тока будут непрерывно изменяться с течением времени. Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, она будет максимальна, когда токи и напряжения выровнены друг с другом.
Это означает, что нулевая и максимальная точки на осциллограммах тока и напряжения возникают одновременно. Это можно назвать полезной мощностью.
В случае элементов индуктивности или конденсатора существует фазовый сдвиг 90 ⁰ между напряжением и током.Таким образом, мощность будет иметь нулевое значение каждый раз, когда напряжение или ток будут иметь нулевое значение.
Это нежелательное состояние, потому что с нагрузкой не выполняется никаких работ, даже если источник вырабатывает энергию. Эта мощность называется реактивной мощностью. Давайте кратко обсудим эти формы мощности в электрических цепях переменного тока.
Мощность в цепях переменного тока
Мощность в любой электрической цепи может быть получена путем умножения значений напряжения и тока в этой цепи.Это применимо как для цепей постоянного, так и для переменного тока.
т.е. мощность = (текущее значение) x (значение напряжения)
P = V x I
Мощность измеряется в ваттах. В цепях постоянного тока и цепях чистого переменного тока без каких-либо нелинейных компонентов формы сигналов тока и напряжения «синфазны».
Таким образом, мощность в любой момент времени в этой цепи получается путем умножения напряжения и тока. Однако в случае цепей переменного тока этого не будет (как уже упоминалось выше о существовании фазового сдвига).
Рассмотрим приведенную выше схему, в которой переменный ток подается на нагрузку. Напряжения и токи в цепи заданы как
v = Vm sin ωt ⇒ v = √2 V sin ωt
i = Im sin ωt ⇒ i = √2 I sin (ωt ± ϕ)
Где V (= Vm / √2) и I (= Im / √2) — среднеквадратичные значения приложенного напряжения и тока, протекающего по цепи, соответственно. Φ — это разность фаз между напряжением и током, для которой знак + указывает начальный фазовый угол, а отрицательный — отстающий фазовый угол.
Тогда мгновенная мощность, передаваемая на нагрузку источником, определяется выражением
p = vi = 2 VI sin wt sin (ωt ± ϕ)
= VI (cos ϕ — cos (2ωt ± ϕ)
p = VI cos ϕ (1 — cos 2wt) ± VI sin ϕ sin2wt
Приведенное выше уравнение мощности состоит из двух членов, а именно:
Член, пропорциональный VI cos ϕ, который пульсирует вокруг среднего значения VI cos ϕ
Член пропорциональный VI sin ϕ, пульсирующий с удвоенной частотой питания, производя в среднем ноль за цикл.
Итак, в цепях переменного тока есть 3 формы мощности. Это
Активная мощность или Истинная мощность или Реальная мощность
Реактивная мощность
Полная мощность
Активная мощность
Фактическое количество мощности, рассеиваемой или выполняющей полезную работу в цепи, называется активной или истинной или реальный сила. Он измеряется в ваттах, а в энергосистемах практически измеряется в кВт (киловаттах) и МВт (мегаваттах).
Обозначается буквой P (заглавная) и соответствует среднему значению p = VI cos ϕ.Это желаемый результат электрической системы, которая управляет цепью или нагрузкой.
P = VI cos ϕ
Реактивная мощность
Среднее значение второго члена в приведенном выше производном выражении равно нулю, поэтому мощность, вносимая этим членом, равна нулю. Составляющая, пропорциональная VI sin ϕ, называется реактивной мощностью и обозначается буквой Q.
Хотя это мощность, но не измеряется в ваттах, поскольку это неактивная мощность и, следовательно, она измеряется в Вольт-ампер-реактивный (ВАР).Значение этой реактивной мощности может быть отрицательным или положительным в зависимости от коэффициента мощности нагрузки.
Это связано с тем, что индуктивная нагрузка потребляет реактивную мощность, а емкостная нагрузка генерирует реактивную мощность.
Q = VI sin ϕ
Значение реактивной мощности
Реактивная мощность — это одна из составляющих полной мощности, которые перемещаются вперед и назад в цепи или линии. Это можно назвать скоростью изменения энергии по отношению ко времени, которая продолжает течь от источника к реактивным компонентам в течение положительного полупериода и обратно к компонентам от источника во время отрицательного цикла.Следовательно, нагрузка никогда не расходуется.
В обычном смысле эта фиктивная мощность вовсе не мощность, а всего лишь подобная мощности мера реактивной составляющей тока. Если имеется избыточное количество реактивной мощности, коэффициент мощности значительно снижается. Такой низкий коэффициент мощности нежелателен с точки зрения эффективности работы и эксплуатационных затрат.
А также эта мощность заставляет потреблять дополнительный ток от источника питания, что приводит к дополнительным потерям и большей мощности оборудования.Вот почему эту мощность в шутливой форме называют холестерином линий электропередач.
Чтобы минимизировать потери и увеличить мощность имеющегося оборудования, коммунальные предприятия используют методы компенсации VAR или оборудование коррекции коэффициента мощности. Как правило, эти методы компенсации реактивной мощности реализуются на стороне нагрузки.
Однако эта реактивная мощность полезна для создания необходимых магнитных полей для работы индуктивных устройств, таких как трансформаторы, двигатели переменного тока и т. Д.Это также помогает регулировать напряжение в тяжелых механизмах электропитания.
Полная мощность
Сложная комбинация истинной или активной мощности и реактивной мощности называется полной мощностью. Без учета фазового угла произведение напряжения и тока дает полную мощность. Полная мощность полезна для оценки силового оборудования.
Его также можно выразить как квадрат тока, умноженный на полное сопротивление цепи. Он обозначается буквой S и измеряется в вольт-амперах (ВА), практические единицы включают в себя кВА (киловольт-вольт-амперы) и МВА (мегавольт-амперы).
Полная мощность = действующее значение напряжения × действующее значение тока
Полная мощность, S = V × I
В сложной форме, S = VI *
S = V ∠0 ⁰ I ∠ ϕ (для запаздывающего тока нагрузки)
S = VI ∠ ϕ
S = VI cos ϕ + jV I sin ϕ
S = P + jQ
или S = I ² Z
Треугольник мощности
Соотношение между активной, реактивной и полной мощностью может быть выражено представлением величин в виде векторов, что также называется методом степенного треугольника, как показано ниже.На этой векторной диаграмме напряжение рассматривается как опорный вектор. Векторная диаграмма напряжения и тока является основой для формирования треугольника мощности.
На рисунке (а) ток отстает от приложенного напряжения на угол ϕ. Горизонтальная составляющая тока равна I cos ϕ, а вертикальная составляющая тока — I sin ϕ. Если каждый вектор тока умножить на напряжение V, получится треугольник мощности, как показано на рисунке (b).
Активная мощность обеспечивается составляющей I cos ϕ по фазе с напряжением, в то время как реактивная мощность создается квадратурной составляющей.
Следовательно, полная мощность или гипотенуза треугольника получается путем векторного комбинирования активной и реактивной мощности.
Используя теорему Пифагора, сумма квадратов двух смежных сторон (активная мощность и реактивная мощность) равна квадрату диагонали (полная мощность). т.е.
(Полная мощность) ² = (Действительная мощность) ²
S ² = P ² + Q ²
S = √ ((Q ² + P ²))
Где
S = полная мощность, измеренная в киловольт-амперах, кВА
Q = реактивная мощность, измеренная в киловольт-амперах, реактивная, кВАр
P = активная мощность, измеренная в киловаттах, кВт
В единицах резистивной, индуктивной и элементы полного сопротивления, формы мощности могут быть выражены как
Активная мощность = P = I ² R
Реактивная мощность = Q = I ² X
Полная мощность = S = I ² Z
Где
X — индуктивность
Z — полное сопротивление.
Коэффициент мощности
Коэффициент мощности — это косинусоидальный угол между напряжением и током. Коэффициент мощности может быть выражен в терминах рассмотренных выше форм мощности. Рассмотрим треугольник мощности на рисунке выше, в котором коэффициент мощности представляет собой отношение активной мощности к полной мощности. Коэффициент мощности определяет эффективность схемы.
Коэффициент мощности (PF) = (Активная мощность в ваттах) / (Полная мощность в ваттах)
PF = VI cos ϕ / VI
PF = cos ϕ
Пример проблемы
Если источник питания переменного тока 100 В , 50 Гц подключен к нагрузке с сопротивлением 20 + j15 Ом.Затем рассчитайте ток, протекающий по цепи, активную мощность, полную мощность, реактивную мощность и коэффициент мощности.
Учитывая, что Z = R + jXL = 20 + j 15 Ом
Преобразуя импеданс в полярную форму, мы получаем
Z = 25 ∠36,87 Ом
Ток, протекающий по цепи,
I = V / Z = 100∠0 ⁰/25 ∠36,87
I = 4 ∠ – 36,87
Активная мощность, P = I ² R = 42 × 20 = 320 Вт
Или P = VI cos ϕ = 100 × 4 × cos (36.