Hva er reaktiv kraft og hvordan takle det

Fysikk i prosessen og praksis med bruk av reaktive kraftkompensasjonsenheter

For å forstå konseptet med reaktiv kraft, husker vi først hva som er elektrisk kraft. Elektrisk kraft Er en fysisk mengde som kjennetegner hastigheten på generering, overføring eller forbruk av elektrisk energi per tidsenhet.

Jo større strøm, jo ​​mer arbeid kan den elektriske installasjonen utføre per tidsenhet. Målt effekt i watt (produkt Volt x Ampere). Øyeblikkelig kraft er et produkt av øyeblikkelige verdier av spenning og strømstyrke på en del av den elektriske kretsen.

Prosessfysikk

I DC-kretser sammenfaller verdiene av øyeblikkelig og gjennomsnittlig kraft i en viss periode, men konseptet med reaktiv kraft er fraværende. I vekselstrømskretser skjer dette bare hvis belastningen er rent aktiv. Dette er for eksempel en elektrisk varmeapparat eller en glødelampe. Med en slik belastning i vekselstrømskretsen sammenfaller spenningsfasen og strømfasen og all kraften overføres til lasten.

Hvis belastningen er induktiv (transformatorer, elektriske motorer), da strømmer den i fase fra spenningen, hvis belastningen er kapasitiv (forskjellige elektroniske enheter), overgår strømmen i fase spenningen. Siden strømmen og spenningen ikke sammenfaller i fase (reaktiv belastning), overføres bare en del av kraften (full effekt) til lasten (forbruker), som kan overføres til lasten hvis faseskiftet var null (aktiv belastning).

Aktiv og reaktiv kraft

Den delen av den totale kraften som ble overført til lasten i vekselstrømperioden kalles aktiv kraft. Det er lik produktet strømverdier for spenning og strøm på kosinus av fasevinkelen mellom dem (cos φ).

Kraften som ikke ble overført til lasten, men førte til tap i oppvarming og stråling, kalles reaktiv kraft. Det er lik produktet av strømverdiene for strøm og spenning med sinusen til fasevinkelen mellom dem (sin φ).

På denne måten reaktiv kraft er en verdi som kjennetegner belastningen. Det måles i volt reaktive ampere (var, var). I praksis oppfattes oftere forestillingen om kosinus phi som en mengde som kjennetegner kvaliteten på et elektrisk anlegg når det gjelder energisparing.

Faktisk, jo høyere kos φ, jo mer energi som leveres fra kilden kommer i belastningen. Så du kan bruke en mindre kraftig kilde og mindre energi er bortkastet.

Husholdningskonsumenters reaktivitet

Så AC-forbrukere har en slik parameter som effektfaktoren cosφ.

På grafen forskyves strømmen 90 ° (for klarhet), det vil si en fjerdedel av perioden. For eksempel har elektrisk utstyr cosφ = 0,8, som tilsvarer en arccosvinkel på 0,8 ≈ 36,8 °. Dette skiftet skyldes tilstedeværelsen av ikke-lineære komponenter i forbrukeren av elektrisitet - kondensatorer og induktanser (for eksempel viklinger av elektriske motorer, transformatorer og elektromagneter).

For ytterligere å forstå hva som skjer, er det nødvendig å ta hensyn til det faktum at jo høyere effektfaktor (maks. 1), desto mer effektivt bruker forbrukeren mottatt strøm fra nettet (det vil si at en større mengde energi blir konvertert til nyttig arbeid) - denne belastningen kalles resistiv.

Med en motstandsbelastning sammenfaller strømmen i kretsen med spenningen. Og med en lav effektfaktor kalles belastningen reaktiv, det vil si at deler av strømforbruket ikke gjør nyttig arbeid.

Tabellen nedenfor viser klassifiseringen av forbrukere etter maktfaktor.

AC forbrukerklassifisering

Tabellen nedenfor viser effektfaktoren til strømforbrukere til husholdninger.

Kraftfaktor til elektriske husholdningsapparater

Humorelektriker

Hva er reaktiv kraft? Alt er veldig enkelt!

Reaktiv effektkompensasjonsmetoder

Det følger av det ovennevnte at hvis belastningen er induktiv, bør den kompenseres ved hjelp av kondensatorer (kondensatorer), og omvendt kompenseres den kapasitive belastningen ved hjelp av induktorer (choker og reaktorer). Dette hjelper til med å øke kosinusphi (cos φ) til akseptable verdier på 0,7-0,9. Denne prosessen kalles reaktiv kraftkompensasjon.

Den økonomiske effekten av reaktiv maktkompensasjon

Den økonomiske effekten av å innføre reaktive kraftkompensasjonsanlegg kan være veldig stor. I følge statistikk utgjør det fra 12 til 50% av betalingen for strøm i forskjellige regioner i Russland. Installasjonen av reaktiv strømkompensasjon lønner seg på ikke mer enn ett år.

Innføring av kondensatorenhet i utviklingsstadiet gjør det mulig å spare på kabellinjene ved å redusere tverrsnittet for de designede fasilitetene. En automatisk kondensatorinstallasjon kan for eksempel heve cos φ fra 0,6 til 0,97.

funn

Så reaktive kraftkompensasjonsanlegg gir konkrete økonomiske fordeler. De lar deg også holde utstyret i fungerende stand lenger.

Her er noen grunner til at dette skjer.

1. Å redusere belastningen på strømtransformatorer, øke i forbindelse med dette deres levetid.

2. Redusere belastningen på ledninger og kabler, muligheten til å bruke kabler med mindre tverrsnitt.

3. Forbedre kvaliteten på strøm fra strømforbrukere.

4. Eliminering av muligheten for bøter for å redusere cos φ.

5. Redusere nivået av høyere harmonikk i nettverket.

6. Nedgang i strømforbruket.

Comments

[#1 Constantin]

Effektfaktor er forholdet mellom aktiv effekt (watt, kilowatt) og tilsynelatende effekt (volt-ampère, kilovolt-ampère). Kraftfaktoren i generelt tilfelle er alltid mindre enn enhet. Bare med en rent aktiv belastning (belysning, varmeenheter) er den lik enhet. Verdien av effektfaktoren bestemmer brøkdelen av den tilsynelatende (full) kraften til generatoren eller transformatoren som de kan gi til den elektriske mottakeren i form av aktiv kraft.

[#2]

Tusen takk, virkelig forståelig informasjon.

[#3 Andrew]

Det er bare artikkelen glemte å legge til at mesteparten av den reaktive kraften blir returnert tilbake til det elektriske systemet! Hvis du forklarer på fingrene, strømmer strømmen gjennom ledningen på begge sider samtidig hvis det er uenigheter - fra generatoren til lasten og fra belastningen (den returnerer energi) til generatoren. Og naturlig nok er dette bare mulig med AC. Og forbrukeren betaler for energi som han ikke brukte! Derfor oppstår noen ting (som å senke forbruksnivået) bare praktisk talt på grunn av det idiotiske prinsippet om at måleren vurderer den passerende energien, og HVOR den går på trommelen. Kompensasjon er selvfølgelig nødvendig, men for det meste til energiselskaper. Vel, hvis du tenker logisk - hvordan innføring av et tilleggselement med tap i kretsen kan øke effektiviteten ???? Men som en metode for å takle harmoniske og synke (overskridelse) av spenning i linjen, er den effektiv, fordi er enig generator og belastning. Naturligvis kan tynnere ledninger brukes (for teoretisk cos = 0, vil strømmen i ledningen dobles, fordivil strømme gjennom ledningen i begge retninger det samme. Belastningen på kontroll- og distribusjonsenheter vil også avta på grunn av det samme. Og generatorer med reversstrømtransformatorer liker ikke. Og disse prosessene skjer under NOEN belastningsendring (hvis den ikke er rent aktiv, noe som generelt ikke egentlig skjer, har til og med en vanlig lampe en ubetydelig induktans). På 70-tallet i USA, på grunn av AVSLUTNING, førte anlegget umiddelbart under linjen under hundre distribusjonstransformatorer i flere stater ...

[#4]

Andrey, husholdningsmålere er “aktive energimålere”. Med alt det påfølgende. De tar ikke hensyn til reaktiv energi.

[#5 MaksimovM]

AndrewFor det første drives anlegget alltid av flere kraftledninger. Og selv om anlegget er fullstendig uten strøm, noe som i prinsippet er umulig, siden det alltid er flere uavhengige energiforsyningskilder, kan ikke dette tjene som en grunn til å strømme ut distribusjonsstasjoner. Anlegget er i drift - lasten er på transformatorstasjoner, anlegget har lagt ned - lasten har gått ned med en viss verdi. Dette er ikke en nødmodus for kraftsystemet. Det kan bare omvendt - anlegget er uten strøm som et resultat av av-energiseringen til flere transformatorstasjoner.

Cosine phi (effektfaktor) er forholdet mellom aktiv effekt og totalt strømforbruk. I prinsippet kan det ikke være lik null. Alle transformatorer plassert i transformatorstasjoner designet for en viss kraft, og denne kraften er full, det vil si under hensyntagen til den aktive og reaktive komponenten. Selv om den er aktiv, til og med reaktiv, forbruker den elektriske kraften alltid i en retning. Kraften kan ha en annen retning på transittlinjene til transformatorstasjoner, i dette tilfellet, avhengig av tilstanden til en bestemt del av kraftsystemet, kan den aktive og reaktive kraften ha en annen retning (forbruk eller retur av elektrisk energi).

[#6 BAB]

Kjære venner (forfatteren av artikkelen og kommenterer), jeg er ikke enig med deg om alt, men jeg vil ikke diskutere dette. Jeg vil oppgi visjonen min om prosessens fysikk. Generelt, i naturen, eksisterer selvfølgelig ikke en slik type energi (kraft) som "Reaktiv". Men det er et konsept: Reaktiv energi (kraft). Dette konseptet karakteriserer fenomenet som oppstår i elektriske kretser med vekselstrøm. Essensen av fenomenet er enkel. Induktive og kapasitive elementer skaper (oppstår) magnetiske og elektriske felt. I vekselstrømskretser er disse feltene naturlig også varierende. Energi blir brukt på opprettelsen av disse feltene. For eksempel når en strøm flyter i en induktans, oppstår et magnetfelt. Når strømmen øker, blir energien fra det elektriske nettverket (dvs. fra generatoren) dessuten forbrukt for å skape dette feltet, og når strømmen avtar, blir energien lagret i induktansen returnert til nettverket. For hver periode dobler magnetfeltet åpenbart fra null til maksimalt og avtar to ganger i motsatt retning. Et lignende fenomen forekommer i tanken. Bare i kapasitansen svinger elektriske felt, og dette skjer synkront med en spenningsendring. Svingningsfasene til elektriske felt i en kapasitans og magnetiske felt i en induktans er alltid i antifase. Lignende fenomener forekommer i mekaniske systemer: for eksempel når en fjær er komprimert, energi blir brukt, og når den ikke tømmes, frigjøres den lagrede potensielle energien (hvorfor ikke kapasiteten?) Eller for eksempel å akselerere vann til en jevn hastighet i et lukket vannforsyningssystem, det tar litt tid før pumpen fungerer, hvis etter det pumpen slå av så vil vannsirkulasjonen fortsette i noen tid med treghet på grunn av den lagrede kinetiske energien (dette er en analog av induktans).

Konklusjon: Reaktiv energi er ikke en spesiell type energi, det er elektrisk energi som periodisk forbrukes og tilføres reaktive elementer i vekselstrømskretser.

PS. - Reaktiv energi (kraft) kan måles, noe som betyr at den eksisterer.

[#7]

Det eneste jeg er enig med forfatteren er at det er mange sagn rundt begrepet "reaktiv energi" ... Tilsynelatende fremførte forfatteren sin egen hevn ... Forvirret ... selvmotsigende ... alle slags overflod: "' kommer, energien går ... "Resultatet var generelt sjokkerende, sannheten ble snudd på hodet:" Konklusjon - den reaktive strømmen får ledningene til å varme opp uten å gjøre noe nyttig arbeid "Sir, kjære! oppvarming fungerer allerede !!! Min mening, her kan folk med teknisk bakgrunn uten vektordiagram over en synkron generator under belastning ikke feste prosessbeskrivelsen riktig sammen, og for de som er interessert, kan jeg tilby et enkelt alternativ uten fantasi.

Så om reaktiv energi. 99% av elektrisiteten med en spenning på 220 volt eller mer genereres av synkrone generatorer. Vi bruker forskjellige elektriske apparater i hverdagen og i jobben, de fleste av dem "varme luften", avgir varme til en eller annen grad ... Føler TV-en, dataskjermen, jeg snakker ikke engang om den elektriske stekeovnen på kjøkkenet, overalt hvor det føles varmt. Dette er alle forbrukere av aktiv strøm i strømforsyningen til en synkron generator. Generatorens aktive kraft er det uopprettelige tapet av generert energi av varme i ledninger og enheter. For en synkron generator er overføringen av aktiv energi ledsaget av mekanisk motstand på drivakselen. Hvis du, kjære leser, roterte generatoren manuelt, ville du umiddelbart følt økt motstand mot innsatsen din, og det vil bety denne, noen inkluderte et ekstra antall varmeovner i nettverket ditt, det vil si den aktive belastningen økte. Hvis du har diesel som generator, må du sørge for at drivstofforbruket øker med lynets hastighet, fordi det er den aktive belastningen som forbruker drivstoffet. Med reaktiv energi er det annerledes ... Jeg vil si deg, det er utrolig, men noen strømforbrukere er selv kilder til strøm, riktignok i et veldig kort øyeblikk, men det er de også. Og hvis vi tar i betraktning at vekselstrøm av industriell frekvens endrer retning 50 ganger i sekundet, overfører slike (reaktive) forbrukere sin energi til nettverket 50 ganger per sekund. Du vet hvordan i livet, hvis noen tilfører noe til originalen, uten konsekvenser, blir det ikke igjen. Så her, forutsatt at det er mange reaktive forbrukere, eller de er kraftige nok, er den synkrone generatoren spent. Tilbake til vår forrige analogi der du brukte muskelkraften din som en stasjon, vil du legge merke til at til tross for at du ikke forandret rytmen ved å rotere generatoren, eller ikke følte en bølge av motstand på skaftet, gikk lysene i nettverket ditt plutselig ut. Paradoksalt nok bruker vi drivstoff, vi roterer generatoren med en nominell frekvens, men det er ingen spenning i nettverket ... Kjære leser, slå av reaktive forbrukere i et slikt nettverk, og alt blir gjenopprettet. Uten å gå inn på teori, oppstår eksitasjonen når magnetfeltene inne i generatoren, feltet til eksitasjonssystemet som roterer sammen med akselen og feltet til den stasjonære viklingen som er koblet til nettet, roterer i motsatt retning og derved svekker hverandre. Elektrisitetsproduksjon avtar med synkende magnetfelt inne i generatoren. Teknologien har gått langt foran, og moderne generatorer er utstyrt med automatiske eksiteringsregulatorer, og når reaktive forbrukere "svikter" spenningen i nettverket, vil regulatoren øyeblikkelig øke eksitasjonsstrømmen til generatoren, magnetfluksen vil gå tilbake til normal og spenningen i nettverket vil gjenopprette Det er tydelig at eksitasjonsstrømmen har aktiv komponent, så legg til drivstoff i diesel ..I alle fall påvirker den reaktive belastningen driften av strømnettet negativt, spesielt når den reaktive forbrukeren er koblet til nettverket, for eksempel en asynkron elektrisk motor ... Med en betydelig kraft fra sistnevnte kan alt ende dårlig, ved et uhell. Avslutningsvis kan jeg legge til for en nysgjerrig og avansert motstander at det også er reaktive forbrukere med nyttige egenskaper. Dette er alle de som har elektrisk kapasitet ... Koble slike enheter til nettverket, og elselskapet skylder deg allerede)). I ren form er dette kondensatorer. De gir også av strøm 50 ganger i sekundet, men samtidig øker generatorens magnetiske strømning tvert imot, slik at regulatoren kan redusere eksitasjonsstrømmen, noe som sparer kostnader. Hvorfor har vi ikke tatt forbehold om dette før ... hvorfor ... Kjære leser, gå rundt i huset ditt og se etter en kapasitiv jetforbruker ... du vil ikke finne ... Med mindre du demonterer en TV eller en vaskemaskin ... men det vil ikke være nyttig .... <

[#8]

Vel, som om 50 Hz er en endring i retningen på strømmen 100 ganger i sekundet, tok det ytterligere 1 år ... Så alle er skriveferdige.

[#9]

Eugene, i det første året på seminaret eller Institutt for kroppsøving? Ville ikke bli vanæret! Han som har en hjerne, har lært selv i en klasse på den måten på 7.-8. At hertz er en full periode med svingninger i sekundet! dvs. med en sinusformet bølgeform med en frekvens på 50 Hz, skifter skiltet til motsatt 50 ganger per sekund, men halvbølgen vil allerede være 100! Du leser her, han tar et utslett: elektroteknikk er nå blitt som en hedensk tro: obskurantisme og kjetteri ...

[#10]

Venner, ved å redusere reaktiviteten, reduserer du den aktive, det er et faktum! Telleren vil også vise dette!

Husk elementær fysikk!

For å finne ut indikatoren for aktiv effekt, er det nødvendig å vite den totale effekten, for beregningen brukes følgende formel: S = U \ I, hvor U er nettets spenning, og jeg er strømstyrken til nettverket.

Beregningen av aktiv effekt tar hensyn til fasevinkelen eller koeffisienten (cos), deretter: S = U * I * cos

Så ta flått, mål reagens, hvis mindre enn 0,9, sett balsam med passende karakter og du vil være fornøyd!

[#11 Anatoly]

Alt dette er riktig, men hvis vi setter en diodebro i kretsen med en kondensator (alle tap av aktiv kraft for oppvarming av diodebroen og kondensatoren, selvfølgelig, vil bli tatt i betraktning av telleren som aktiv effekt), og etter tilkobling av diodebroen, koble den elektrolytiske kondensatoren, så vil den lade til det maksimale nettspenning, hvoretter den, uten mulighet for utladning, vil begynne å stå ladet ved den maksimale nettverksspenningen. Ladetiden kan være vilkårlig lang, men kondensatoren forbrukte bare strøm fra nettverket gjennom diodebroen, akkumulerer gradvis ladningen og øker spenningen på platene til maksimal spenning i nettet, og kondensatoren forbrukte bare strømmen, som er 90 fasegrader foran fasespenning, dvs. reaktiv strøm fra nettverket. Ja, kondensatoren returnerte ikke ladingen til det elektriske nettet i neste kvartal av perioden, slik det burde ha gjort hvis det hadde vært koblet til det elektriske nettet uten en diode-bro. Og da vil kondensatorens kraft uten å ta hensyn til de aktive tapene som følge av oppvarming av platene, bli betraktet som en rent reaktiv effekt. Men kondensatoren ble ladet med strøm fra en strømkilde i form av en diodebro, og denne strømmen var en reaktiv strøm med hensyn til det elektriske nettverket, siden det er en annen kondensator i kretsen til dioden broen. Det vil si at måleren ikke tok hensyn til denne elektriske kraften, fordi den var reaktiv kraft og strømmen var foran spenningen med nesten en vinkel på 90 elektriske grader, og måleren som aktiv kraft tar kun hensyn til kraften som sammenfaller i fase med strømmen. I dette tilfellet kan den elektrolytiske kondensatoren som er tilkoblet etter diodebroen ikke lenger ledes ut til nettverket; etter lading til nettets maksimale spenning vil den forbli i ladet tilstand.Det vil si at en del av den elektriske energien som ikke tas med i beregningen av måleren velges fra det elektriske nettverket. Hvis kondensatoren blir utladet raskt nok til en viss belastning, for eksempel en motstand, blir ladningen akkumulert av den elektrolytiske kondensatoren omgjort til termisk energi og den vil varme opp motstanden. Kondensatoren vil igjen lades fra strømnettet. Hvis en strøm strømmer kontinuerlig over motstanden, vil kondensatoren glatte ut krusningene i den utbedrede spenningen og lade opp fra nettverket med reaktiv strøm. Men samtidig vil en utbedret reaktiv strøm strømme gjennom selve motstanden. Størrelsen på spenningsfallet over motstanden vil avhenge av størrelsen på dens motstand. Den konstante komponenten av strømmen gjennom motstanden vil ikke være i stand til å påvirke den elektriske vinkelen mellom strømmen og spenningen i delen av kretsen til diodebroen, siden spenningen etter diodebroen er 1,41 ganger høyere enn spenningen til diodebroen. På grunn av det faktum at belastningsspenningen på diodebroen sammenfaller i fase med avløpet ved ringstrømmen og ripplene til den utbedrede spenningen blir helt jevnet ut, vil måleren ikke ta hensyn til deler av lastkraften som den aktive kraften i vekselstrømnettet. For en stor lastekraft er en slik krets uakseptabel på grunn av størrelsen på kondensatorene og høye strømmer. Men en slik ordning brukes i strømforsyningsordninger for LED-lamper med en ballastkondensator. Hvis en ballastmotstand er installert i stedet for en ballastkondensator, øker strømforbruket til LED-lampen øyeblikkelig med 20–25 ganger på grunn av store tap ved oppvarming av ballastmotstanden. Et slikt skjema kan bare brukes ved lave kapasiteter og utelukkende for å konvertere elektrisk energi til varme, for eksempel til varm energi på den interne motstanden til lysdioder med lysutslipp.

[#12 Sergei]

Alle kommentatorer er så smarte, du skriver eller kopierer kommentarer fra forskjellige nettsteder eller bøker. Så si meg, hva lever vi i en slik drittsekk at vi må studere energityper selv og hvordan det fungerer og hva vi betaler for. Respekt for forfatteren.

[#13 hamster]

i kommentarer er det skrevet enda verre enn i artikkelen - ingen er klare

[#14 Serge]

Og hva slags triks er denne typen. Aktiv energi er 53435. Reaktiv forbrukt-7345, og reaktiv frigjort-36456, og dette er i henhold til måleren. Hvorfor er det en slik forskjell mellom reaktive energier og er det riktig at vi blir tvunget til å betale for det

[#15 Elena Alexandrovna]

Hvor fikk du disse formlene fra ?! Bruttoeffekt: S = rot av (P * P + Q * Q), der P er aktiv og Q er reaktiv effekt. For å finne den reaktive, må du multiplisere den aktive (som P) med en viss koeffisient (tg f), som er fra cos f i henhold til passdataene til mottakeren (hvis du trenger det, vil du lett finne den). Arr ... Nå leter du etter informasjon på internett, og du kommer over tull ... Å redusere reaktiv kraft på ingen måte redusere aktivt !!! Tvert imot, full makt bør tilstrebe aktiv !!!

[#16 VVM]

"...ved teoretisk cos = 0, vil strømmen i ledningen dobles"m ... ja!
Vel, tegne allerede, selv for deg, denne jævla enhetssirkelen og dettejævla Kartesisk kors med piler (en til høyre, en til toppen).