Cos'è il potere reattivo e come affrontarlo

Fisica del processo e pratica dell'uso delle unità di compensazione della potenza reattiva

Per comprendere il concetto di potenza reattiva, ricordiamo innanzitutto cos'è l'energia elettrica. Energia elettrica È una quantità fisica che caratterizza il tasso di generazione, trasmissione o consumo di energia elettrica per unità di tempo.

Maggiore è la potenza, maggiore è il lavoro che l'installazione elettrica può svolgere per unità di tempo. Potenza misurata in watt (prodotto Volt x Ampere). La potenza istantanea è il prodotto dei valori istantanei di tensione e intensità di corrente su alcune parti del circuito elettrico.

Fisica di processo

Nei circuiti a corrente continua, i valori di potenza istantanea e media per un certo periodo di tempo coincidono, ma il concetto di potenza reattiva è assente. Nei circuiti CA, ciò accade solo se il carico è puramente attivo. Questo è, ad esempio, una stufa elettrica o una lampada a incandescenza. Con un tale carico nel circuito CA, la fase di tensione e la fase corrente coincidono e tutta la potenza viene trasferita al carico.

Se il carico è induttivo (trasformatori, motori elettrici), la corrente è in ritardo rispetto alla fase della tensione, se il carico è capacitivo (vari dispositivi elettronici), la corrente di fase è in anticipo rispetto alla tensione. Poiché la corrente e la tensione non coincidono nella fase (carico reattivo), solo una parte della potenza (piena potenza) viene trasferita al carico (consumatore), che potrebbe essere trasferito al carico se lo sfasamento fosse zero (carico attivo).

Potenza attiva e reattiva

Viene chiamata la parte della potenza totale che è stata trasferita al carico durante il periodo di corrente alternata potenza attiva. È uguale al prodotto valori attuali di tensione e corrente sul coseno dell'angolo di fase tra di loro (cos φ).

Viene chiamata la potenza che non è stata trasferita al carico, ma ha portato a perdite di riscaldamento e radiazioni potenza reattiva. È uguale al prodotto degli attuali valori di corrente e tensione dal seno dell'angolo di fase tra loro (sin φ).

In questo modo la potenza reattiva è un valore che caratterizza il carico. Viene misurato in ampere reattive in volt (var, var). In pratica, la nozione di coseno phi viene spesso riscontrata come quantità che caratterizza la qualità di un impianto elettrico in termini di risparmio energetico.

Infatti, maggiore è il cos φ, maggiore è l'energia fornita dalla sorgente nel carico. Quindi puoi usare una fonte meno potente e sprecare meno energia.

Potenza reattiva dei consumatori domestici

Quindi, i consumatori di corrente alternata hanno un parametro come il fattore di potenza cosφ.

Sul grafico, la corrente viene spostata di 90 ° (per chiarezza), cioè di un quarto del periodo. Ad esempio, le apparecchiature elettriche hanno cosφ = 0,8, che corrisponde a un angolo arccos di 0,8 ≈ 36,8 °. Questo spostamento è dovuto alla presenza di componenti non lineari nel consumatore di elettricità: condensatori e induttanze (ad esempio avvolgimenti di motori elettrici, trasformatori ed elettromagneti).

Per comprendere ulteriormente cosa sta succedendo, è necessario tenere conto del fatto che maggiore è il fattore di potenza (massimo 1), più efficacemente il consumatore utilizza l'elettricità ricevuta dalla rete (ovvero, più energia viene convertita in lavoro utile) - questo carico è chiamato resistivo.

Con un carico resistivo, la corrente nel circuito coincide con la tensione. E con un basso fattore di potenza, il carico si chiama reattivo, cioè parte del consumo di energia non fa un lavoro utile.

La tabella seguente mostra la classificazione dei consumatori per fattore di potenza.

Classificazione dei consumatori AC

La tabella seguente mostra il fattore di potenza dei consumatori di elettricità domestica.

Fattore di potenza degli elettrodomestici

Elettricista umorismo

Cos'è la potenza reattiva? È tutto molto semplice!

Metodi di compensazione della potenza reattiva

Da quanto precede deriva che se il carico è induttivo, allora dovrebbe essere compensato con l'aiuto di condensatori (condensatori) e viceversa il carico capacitivo è compensato con l'aiuto di induttori (bobine e reattori). Questo aiuta ad aumentare il phi del coseno (cos φ) a valori accettabili di 0,7-0,9. Questo processo è chiamato compensazione della potenza reattiva.

L'effetto economico della compensazione della potenza reattiva

L'effetto economico dell'introduzione di strutture di compensazione della potenza reattiva può essere molto ampio. Secondo le statistiche, rappresenta dal 12 al 50% del pagamento per l'elettricità in varie regioni della Russia. L'installazione della compensazione della potenza reattiva ripaga in non più di un anno.

Per le strutture progettate, l'introduzione di un'unità condensatore in fase di sviluppo consente di risparmiare sui costi delle linee dei cavi riducendo la loro sezione trasversale. Un'installazione automatica di condensatori, ad esempio, può aumentare cos φ da 0,6 a 0,97.

risultati

Pertanto, gli impianti di compensazione della potenza reattiva apportano vantaggi finanziari tangibili. Consentono inoltre di mantenere le apparecchiature in condizioni di lavoro più a lungo.

Ecco alcuni motivi per cui questo accade.

1. Ridurre il carico sui trasformatori di potenza, aumentando in relazione a questo la loro durata.

2. Riducendo il carico su fili e cavi, la possibilità di utilizzare cavi di sezione più piccola.

3. Migliorare la qualità dell'elettricità dei consumatori di energia.

4. Eliminazione della possibilità di ammende per la riduzione del cos φ.

5. Riduzione del livello di armoniche più elevate nella rete.

6. Riduzione del livello di consumo di elettricità.

Comments

[#1 Constantin]

Il fattore di potenza è il rapporto tra potenza attiva (watt, kilowatt) e potenza apparente (volt-ampere, kilovolt-ampere). Il fattore di potenza nel caso generale è sempre inferiore all'unità. Solo con un carico puramente attivo (illuminazione, dispositivi di riscaldamento) è uguale all'unità. Il valore del fattore di potenza determina la frazione della potenza apparente (piena) del generatore o trasformatore che possono fornire al ricevitore elettrico sotto forma di potenza attiva.

[#2]

Grazie mille, informazioni davvero comprensibili.

[#3 Andrew]

Questo è solo l'articolo dimenticato di aggiungere che la maggior parte della potenza reattiva viene restituita al sistema elettrico! Se spieghi sulle dita, la corrente fluisce attraverso il filo in entrambi i lati contemporaneamente se ci sono disaccordi - dal generatore al carico e dal carico (restituisce energia) al generatore. E naturalmente, questo è possibile solo con AC. E il consumatore PAGA per l'energia che non ha effettivamente utilizzato! Pertanto, alcune cose (come la riduzione del livello di consumo) si verificano solo virtualmente a causa del principio idiota che il contatore considera l'energia che passa e DOVE va sul tamburo. Il risarcimento è ovviamente necessario, ma per la maggior parte per le società energetiche. Bene, se pensi logicamente - come l'introduzione di un elemento AGGIUNTIVO con perdite nel circuito può aumentare la sua efficienza ???? Ma come metodo per trattare armoniche e subsidenza (eccessi) di tensione nella linea, è efficace, perché accetta generatore e carico. Naturalmente, è possibile utilizzare fili più sottili (per cos = 0 teorico, la corrente nel filo raddoppierà, perchéscorrerà attraverso il filo in entrambe le direzioni in modo SIMULTANEAMENTE). Anche il carico sui dispositivi di controllo e distribuzione diminuirà a causa dello stesso. E ai generatori con trasformatori di corrente inversa non piace. E questi processi si verificano durante QUALSIASI cambio di carico (se non è puramente attivo, il che in generale non accade davvero, anche una lampada normale ha un'induttanza trascurabile). Negli anni '70 negli Stati Uniti, a causa del DISCONNECTING, l'impianto immediatamente sotto la linea portò sotto un centinaio di trasformatori di distribuzione in diversi stati ...

[#4]

Andrey, i contatori domestici sono "contatori di energia attiva". Con tutto il conseguente. Non tengono conto dell'energia reattiva.

[#5 MaksimovM]

AndrewInnanzitutto, l'impianto è sempre alimentato da più linee elettriche. E anche se l'impianto è completamente diseccitato, il che è impossibile in linea di principio, poiché ci sono sempre diverse fonti indipendenti di approvvigionamento energetico, questo non può servire come motivo per diseccitare le sottostazioni di distribuzione. L'impianto è in funzione - il carico è nelle sottostazioni, l'impianto si è spento - il carico è diminuito di un certo valore. Questa non è una modalità di emergenza per il sistema di alimentazione. Può solo viceversa: la pianta viene diseccitata a causa della diseccitazione di diverse sottostazioni.

Il cosi phi (fattore di potenza) è il rapporto tra potenza attiva e consumo totale di energia. In linea di principio, non può essere uguale a zero. Tutti i trasformatori situati nelle sottostazioni, progettati per un certo potere, e questo potere è pieno, cioè tenendo conto del componente attivo e reattivo. L'energia elettrica consumata, sebbene attiva, anche reattiva, va sempre in una direzione. La potenza può avere una direzione diversa sulle linee di transito delle sottostazioni, in questo caso, a seconda dello stato di una particolare sezione del sistema di alimentazione, la potenza attiva e reattiva può avere una direzione diversa (consumo o ritorno di energia elettrica).

[#6 BAB]

Cari amici (l'autore dell'articolo e dei commenti), non sono d'accordo con voi su tutto, ma non ne discuterò. Voglio affermare la mia visione della fisica del processo. In generale, in natura, un tale tipo di energia (potenza) come "Reattivo", ovviamente, non esiste. Ma esiste un concetto: energia reattiva (potenza). Questo concetto caratterizza il fenomeno che si verifica nei circuiti elettrici di corrente alternata. L'essenza del fenomeno è semplice. Gli elementi induttivi e capacitivi creano (sorgono) campi magnetici ed elettrici. In circuiti a corrente alternata, questi campi sono naturalmente anche variabili. L'energia è spesa per la creazione di questi campi. Ad esempio, quando una corrente scorre in un'induttanza, sorge un campo magnetico. Inoltre, quando la corrente aumenta, l'energia dalla rete elettrica (cioè dal generatore) viene consumata per creare questo campo e quando la corrente diminuisce, l'energia immagazzinata nell'induttanza viene restituita alla rete. Ovviamente, per ogni periodo, il campo magnetico raddoppia da zero a un massimo e diminuisce due volte nella direzione opposta. Un fenomeno simile si verifica nel serbatoio. Solo nella capacità oscillano i campi elettrici e ciò avviene in modo sincrono con una variazione di tensione. Le fasi di oscillazione dei campi elettrici in una capacità e dei campi magnetici in un'induttanza sono sempre in antifase. Fenomeni simili si verificano nei sistemi meccanici: ad esempio, quando una molla viene compressa, l'energia viene consumata e, quando non viene chiusa, l'energia potenziale immagazzinata viene rilasciata (perché non la capacità?) O, ad esempio, per pompare l'acqua a una velocità costante in un sistema di approvvigionamento idrico chiuso, ci vuole del tempo perché la pompa funzioni, se dopo quella pompa spegnere quindi la circolazione dell'acqua continuerà per qualche tempo per inerzia a causa dell'energia cinetica immagazzinata (questo è un analogo dell'induttanza).

Conclusione: l'energia reattiva non è un tipo speciale di energia, è energia elettrica, che viene periodicamente consumata in circuiti a corrente alternata e ceduta da elementi reattivi.

PS. - L'energia reattiva (potenza) può essere misurata, nel senso che esiste.

[#7]

L'unica cosa che concordo con l'autore è che ci sono molte leggende attorno al concetto di "energia reattiva" ... Apparentemente, l'autore ha presentato la propria vendetta ... Confuso ... contraddittorio ... tutti i tipi di abbondanza: "' arriva, l'energia va ... "Il risultato è stato generalmente scioccante, la verità è stata capovolta:" Conclusione - la corrente reattiva fa riscaldare i fili senza fare alcun lavoro utile "Signore, caro! il riscaldamento è già funzionante !!! La mia opinione, qui le persone con un background tecnico senza un diagramma vettoriale di un generatore sincrono sotto carico non possono incollare correttamente la descrizione del processo e, per gli interessati, posso offrire un'opzione semplice, senza alcuna fantasia.

Quindi riguardo all'energia reattiva. Il 99% dell'elettricità con una tensione di 220 volt o più è generata da generatori sincroni. Usiamo diversi apparecchi elettrici nella vita e nel lavoro di tutti i giorni, la maggior parte di essi "riscalda l'aria", emana calore in un modo o nell'altro ... Senti la TV, il monitor del computer, non parlo nemmeno del forno elettrico della cucina, ovunque si senta caldo. Questi sono tutti consumatori di energia attiva nell'alimentazione di un generatore sincrono. La potenza attiva del generatore è la perdita irrecuperabile di energia generata dal calore in fili e dispositivi. Per un generatore sincrono, il trasferimento di energia attiva è accompagnato da una resistenza meccanica sull'albero motore. Se tu, caro lettore, ruotassi manualmente il generatore, sentiresti immediatamente una maggiore resistenza ai tuoi sforzi e questo significherebbe questo, qualcuno ha incluso un numero aggiuntivo di riscaldatori nella tua rete, cioè il carico attivo è aumentato. Se hai un diesel come motore, assicurati che il consumo di carburante aumenti alla velocità della luce, poiché è il carico attivo che consuma il carburante. Con l'energia reattiva, è diverso ... Te lo dico, è incredibile, ma alcuni consumatori di elettricità stessi sono fonti di elettricità, anche se per un breve periodo, ma lo sono. E se prendiamo in considerazione che la corrente alternata della frequenza industriale cambia direzione 50 volte al secondo, tali consumatori (reattivi) trasferiscono la loro energia alla rete 50 volte al secondo. Sai come nella vita, se qualcuno aggiunge qualcosa al suo originale senza conseguenze, non rimane. Quindi qui, a condizione che ci siano molti consumatori reattivi, o che siano abbastanza potenti, il generatore sincrono è eccitato. Ritornando alla nostra precedente analogia in cui hai usato la tua potenza muscolare come unità, noterai che nonostante non avessi modificato il ritmo ruotando il generatore o non avvertissi un'ondata di resistenza sull'albero, le luci della tua rete si sono spente improvvisamente. Paradossalmente, consumiamo carburante, ruotiamo il generatore con una frequenza nominale, ma non c'è tensione nella rete ... Caro lettore, disattiva i consumatori reattivi in ​​una tale rete e tutto verrà ripristinato. Senza entrare in teoria, l'eccitazione si verifica quando i campi magnetici all'interno del generatore, il campo del sistema di eccitazione che ruota insieme all'albero e il campo dell'avvolgimento stazionario collegato alla rete ruotano nella direzione opposta, indebolendosi così l'un l'altro. La generazione di elettricità diminuisce con la diminuzione del campo magnetico all'interno del generatore. La tecnologia è andata molto avanti e i moderni generatori sono dotati di regolatori automatici di eccitazione e quando i consumatori reattivi "falliscono" la tensione nella rete, il regolatore aumenterà immediatamente la corrente di eccitazione del generatore, il flusso magnetico tornerà alla normalità e la tensione nella rete ripristinerà È chiaro che la corrente di eccitazione ha componente attivo, quindi si prega di aggiungere carburante e diesel ..In ogni caso, il carico reattivo influisce negativamente sul funzionamento della rete, specialmente quando il consumatore reattivo è collegato alla rete, ad esempio un motore elettrico asincrono ... Con una potenza significativa di quest'ultimo, tutto può finire male, per caso. In conclusione, posso aggiungere per un avversario curioso e avanzato che ci sono anche consumatori reattivi con proprietà utili. Questi sono tutti quelli che hanno una capacità elettrica ... Collega tali dispositivi alla rete e la compagnia elettrica ti deve già)). In forma pura, questi sono condensatori. Inoltre emettono elettricità 50 volte al secondo, ma allo stesso tempo il flusso magnetico del generatore aumenta, in modo che il regolatore possa persino abbassare la corrente di eccitazione, risparmiando sui costi. Perché non abbiamo fatto una prenotazione al riguardo prima ... perché ... Caro lettore, vai in giro a casa tua e cerca un consumatore di jet capacitivo ... non troverai ... A meno che non smonti una TV o una lavatrice ... ma non sarà utile .... <

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Bene, come se 50 Hz sia un cambiamento nella direzione delle attuali 100 volte al secondo, ci sono voluti un altro anno ... Quindi tutti sono alfabetizzati.

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Eugene, nel primo anno di seminario o presso l'Istituto di educazione fisica? Non sarebbe disonorato! Colui che ha un cervello ha imparato anche in una classe in quel modo dal 7 all'8 che Hertz è un periodo completo di oscillazione al secondo! ie con una forma d'onda sinusoidale con una frequenza di 50 Hz, il segno cambia nell'opposto 50 volte al secondo, ma la semionda sarà già 100! Leggi qui, l'inferno lo prende: l'ingegneria elettrica ora è diventata come una fede pagana: tutto l'oscurantismo e l'eresia ...

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Amici, diminuendo la reattività, state riducendo l'attivo, è un dato di fatto! Anche il contatore lo mostrerà!

Ricorda la fisica elementare!

Per scoprire l'indicatore della potenza attiva, è necessario conoscere la potenza totale, per il suo calcolo viene utilizzata la seguente formula: S = U \ I, dove U è la tensione della rete e I è la potenza attuale della rete.

Il calcolo della potenza attiva tiene conto dell'angolo di fase o del coefficiente (cos), quindi: S = U * I * cos

Quindi prendi le zecche, misura il reagente, se inferiore a 0,9, metti i Conder della valutazione appropriata e sarai felice!

[#11 Anatoly]

Tutto questo è corretto, ma se inseriamo un ponte a diodi nel circuito con un condensatore (tutte le perdite di potenza attiva per riscaldare il ponte a diodi e il condensatore, ovviamente, verranno prese in considerazione dal contatore come potenza attiva) e dopo aver collegato il ponte a diodi, collegare il condensatore elettrolitico, quindi si caricherà al massimo tensione di rete, dopo di che, non avendo modo di scaricarsi, inizierà a caricarsi alla massima tensione di rete. Il tempo di carica può essere arbitrariamente lungo, ma il condensatore ha consumato solo corrente dalla rete attraverso il ponte a diodi, accumulando gradualmente la sua carica e aumentando la tensione sulle sue piastre alla massima tensione della rete, e il condensatore ha consumato solo la corrente, che è 90 gradi di fase prima della tensione di fase, cioè corrente reattiva dalla rete. Sì, il condensatore non ha restituito la sua carica alla rete elettrica nel prossimo trimestre del periodo, come avrebbe dovuto fare se fosse stato collegato alla rete elettrica senza un ponte a diodi. E quindi la potenza del condensatore senza tener conto delle perdite attive dovute al riscaldamento delle sue piastre sarebbe considerata una potenza puramente reattiva. Ma il condensatore è stato caricato con corrente da una sorgente di corrente sotto forma di un ponte a diodi, e questa corrente era una corrente reattiva rispetto alla rete elettrica, poiché esiste un altro condensatore nel circuito al ponte a diodi. Cioè, il misuratore non ha tenuto conto di questa energia elettrica, perché era potenza reattiva e la corrente era in anticipo rispetto alla tensione di quasi un angolo di 90 gradi elettrici, e il misuratore come potenza attiva tiene conto solo della potenza che coincide in fase con la corrente. In questo caso, il condensatore elettrolitico collegato dopo il ponte a diodi non può più essere scaricato sulla rete; dopo la ricarica alla massima tensione della rete, rimarrà in uno stato carico.Cioè, una parte dell'energia elettrica non presa in considerazione dal contatore viene selezionata dalla rete elettrica. Se il condensatore viene scaricato abbastanza rapidamente da un certo carico, come un resistore, la carica accumulata dal condensatore elettrolitico viene convertita in energia termica e riscalda il resistore. Il condensatore verrà nuovamente caricato dalla rete. Se una corrente scorre continuamente attraverso il resistore, il condensatore attenuerà le increspature della tensione rettificata, ricaricandosi dalla rete con corrente reattiva. Allo stesso tempo, una corrente reattiva rettificata scorrerà attraverso il resistore stesso. L'entità della caduta di tensione attraverso il resistore dipenderà dall'entità della sua resistenza. Il componente costante della corrente attraverso il resistore non sarà in grado di influenzare l'angolo elettrico tra la corrente e la tensione nella parte del circuito rispetto al ponte a diodi, poiché la tensione dopo il ponte a diodi è 1,41 volte superiore alla tensione al ponte a diodi. Naturalmente, a causa del fatto che la tensione di carico sul ponte a diodi coincide in fase con lo scarico alla corrente di ondulazione e le increspature della tensione rettificata sono completamente livellate, il misuratore non prenderà in considerazione parte della potenza di carico come potenza attiva nella rete a corrente alternata. Per una grande potenza di carico, un tale circuito è inaccettabile a causa delle dimensioni dei condensatori e delle correnti elevate. Ma un tale schema viene utilizzato negli schemi di alimentazione per lampade a LED con condensatore di zavorra. Se viene installata una resistenza di zavorra anziché un condensatore di zavorra, il consumo di energia della lampada a LED aumenta immediatamente di 20–25 volte a causa di grandi perdite nel riscaldamento della resistenza di zavorra. Tale schema può essere utilizzato solo a basse capacità ed esclusivamente per convertire l'energia elettrica in calore, ad esempio in energia calda sulla resistenza interna dei LED con l'emissione di luce.

[#12 Sergei]

Tutti i commentatori sono così intelligenti da scrivere o copiare commenti da diversi siti o libri. Quindi dimmi, cosa viviamo in un tale buco del culo che dobbiamo studiare noi stessi i tipi di energia e come funziona e per cosa paghiamo. Rispetto all'autore.

[#13 criceto]

nei commenti è scritto anche peggio che nell'articolo - nessuno è chiaro

[#14 serge]

E che tipo di trucco è questo tipo. L'energia attiva è 53435. Reattivo consumato-7345 e reattivo rilasciato-36456 e questo è secondo il contatore. Perché c'è una tale differenza tra le energie reattive ed è giusto che siamo costretti a pagare per questo

[#15 Elena Alexandrovna]

Da dove hai preso queste formule ?! Potenza lorda: S = radice di (P * P + Q * Q), dove P è attivo e Q è potenza reattiva. Per trovare quello reattivo, è necessario moltiplicare quello attivo (quale P) per un certo coefficiente (tg f), che proviene da cos f secondo i dati del passaporto del ricevitore (se ne hai bisogno, lo troverai facilmente). Arr ... Ora, stai cercando informazioni su Internet e ti imbatti in sciocchezze ... Ridurre la potenza reattiva in nessun modo ridurre l'attivo !!! Al contrario, la piena potenza dovrebbe lottare per l'attivo !!!

[#16 VVM]

"...a cos = 0 teorico, la corrente nel filo raddoppierà"m ... si!
Bene, disegna già, anche per te stesso, questo dannato cerchio unitario e questocazzo Croce cartesiana con frecce (una a destra, una in alto).