Wat is reactief vermogen en hoe ermee om te gaan

Fysica van het proces en de praktijk van het gebruik van reactieve krachtcompensatie-eenheden

Om het concept van reactief vermogen te begrijpen, herinneren we ons eerst aan wat elektrisch vermogen is. Elektrische stroom Is een fysieke hoeveelheid die de snelheid van opwekking, transmissie of verbruik van elektrische energie per tijdseenheid kenmerkt.

Hoe groter het vermogen, hoe meer werk de elektrische installatie per tijdseenheid kan doen. Gemeten vermogen in watt (product Volt x Ampere). Momentaan vermogen is het product van de momentane waarden van spanning en stroomsterkte op een deel van het elektrisch circuit.

Procesfysica

In gelijkstroomcircuits vallen de waarden van momentaan en gemiddeld vermogen gedurende een bepaalde periode samen, maar het concept van reactief vermogen ontbreekt. In wisselstroomcircuits gebeurt dit alleen als de belasting puur actief is. Dit is bijvoorbeeld een elektrische verwarming of een gloeilamp. Met een dergelijke belasting in het wisselstroomcircuit vallen de spanningsfase en stroomfase samen en wordt al het vermogen overgedragen op de belasting.

Als de belasting inductief is (transformatoren, elektrische motoren), loopt de stroom achter op de fase van de spanning, als de belasting capacitief is (verschillende elektronische apparaten), loopt de fasestroom de spanning voor. Omdat de stroom en spanning niet in fase samenvallen (reactieve belasting), wordt slechts een deel van het vermogen (volledig vermogen) overgedragen aan de belasting (verbruiker), die op de belasting zou kunnen worden overgedragen als de faseverschuiving nul was (actieve belasting).

Actief en reactief vermogen

Het deel van het totale vermogen dat tijdens de wisselstroomperiode op de belasting werd overgedragen, wordt genoemd actieve kracht. Het is gelijk aan het product huidige waarden van spanning en stroom op de cosinus van de fasehoek daartussen (cos φ).

Het vermogen dat niet werd overgedragen op de belasting, maar leidde tot verliezen in verwarming en straling, wordt genoemd reactief vermogen. Het is gelijk aan het product van de huidige waarden van stroom en spanning door de sinus van de fasehoek daartussen (sin φ).

Op deze manier reactief vermogen is een waarde die de belasting kenmerkt. Het wordt gemeten in volt reactieve ampères (var, var). In de praktijk wordt het begrip cosinus phi vaker aangetroffen als een hoeveelheid die de kwaliteit van een elektrische installatie kenmerkt in termen van energiebesparing.

Hoe hoger de cos φ, hoe meer energie van de bron in de belasting komt. U kunt dus een minder krachtige bron gebruiken en er wordt minder energie verspild.

Reactief vermogen van huishoudelijke consumenten

AC-verbruikers hebben dus een parameter als de vermogensfactor cosφ.

In de grafiek is de stroom 90 ° verschoven (voor de duidelijkheid), dat wil zeggen een kwart van de periode. Elektrische apparatuur heeft bijvoorbeeld cosφ = 0,8, wat overeenkomt met een arccos-hoek van 0,8 ≈ 36,8 °. Deze verschuiving is te wijten aan de aanwezigheid van niet-lineaire componenten in de verbruiker van elektriciteit - condensatoren en inductoren (bijvoorbeeld wikkelingen van elektrische motoren, transformatoren en elektromagneten).

Om verder te begrijpen wat er gebeurt, moet rekening worden gehouden met het feit dat hoe hoger de vermogensfactor (maximaal 1), hoe efficiënter de consument de elektriciteit gebruikt die wordt ontvangen van het netwerk (dat wil zeggen dat meer energie wordt omgezet in nuttig werk) - deze belasting wordt resistief genoemd.

Bij een weerstandsbelasting valt de stroom in het circuit samen met de spanning. En met een lage vermogensfactor wordt de belasting reactief genoemd, dat wil zeggen dat een deel van het stroomverbruik geen nuttig werk doet.

De onderstaande tabel toont de classificatie van verbruikers naar vermogensfactor.

AC Consumentenclassificatie

De volgende tabel toont de vermogensfactor van huishoudelijke elektriciteitsverbruikers.

Power factor van huishoudelijke elektrische apparaten

Humor elektricien

Wat is reactief vermogen? Alles is heel eenvoudig!

Methoden voor blindvermogencompensatie

Uit het bovenstaande volgt dat als de belasting inductief is, deze moet worden gecompenseerd met behulp van condensatoren (condensatoren) en vice versa wordt de capacitieve belasting gecompenseerd met behulp van inductoren (smoorspoelen en reactoren). Dit helpt om de cosinus phi (cos φ) te verhogen tot acceptabele waarden van 0,7-0,9. Dit proces wordt genoemd reactief vermogen compensatie.

Het economische effect van blindvermogencompensatie

Het economische effect van de invoering van voorzieningen voor reactief vermogen kan zeer groot zijn. Volgens de statistieken maakt het 12 tot 50% uit van de betaling voor elektriciteit in verschillende regio's van Rusland. De installatie van blindvermogencompensatie loont in niet meer dan een jaar.

Voor de ontworpen faciliteiten maakt de introductie van een condensator in de ontwikkelingsfase het mogelijk om de kosten van kabellijnen te besparen door hun dwarsdoorsnede te verminderen. Een automatische condensatorinstallatie kan bijvoorbeeld cos φ verhogen van 0,6 naar 0,97.

bevindingen

Dus, reactief vermogen compensatie planten brengen tastbare financiële voordelen. Hiermee kunt u apparatuur ook langer in werkende staat houden.

Hier zijn een paar redenen waarom dit gebeurt.

1. Vermindering van de belasting op vermogenstransformatoren, waardoor de levensduur ervan toeneemt.

2. Vermindering van de belasting op draden en kabels, de mogelijkheid om kabels met een kleinere dwarsdoorsnede te gebruiken.

3. Verbetering van de kwaliteit van elektriciteit van stroomverbruikers.

4. Afschaffing van de mogelijkheid van boetes om de cos te verlagen φ.

5. Het niveau van hogere harmonischen in het netwerk verlagen.

6. Verlaging van het elektriciteitsverbruik.

Comments

[#1 Constantin]

Vermogensfactor is de verhouding van actief vermogen (watt, kilowatt) tot schijnbaar vermogen (voltampère, kilovoltampère). De vermogensfactor is in het algemeen altijd minder dan eenheid. Alleen bij een puur actieve belasting (verlichting, verwarmingsapparatuur) is deze gelijk aan eenheid. De waarde van de vermogensfactor bepaalt de fractie van het schijnbare (volledige) vermogen van de generator of transformator die ze aan de elektrische ontvanger kunnen geven in de vorm van actief vermogen.

[#2]

Heel erg bedankt, echt begrijpelijke informatie.

[#3 Andrew]

Dat is slechts het artikel dat is vergeten toe te voegen dat het grootste deel van het reactieve vermogen wordt teruggevoerd naar het elektrische systeem! Als je het op de vingers uitlegt, stroomt de stroom tegelijkertijd aan beide zijden door de draad als er meningsverschillen zijn - van de generator tot de belasting en van de belasting (het retourneert energie) naar de generator. En natuurlijk is dit alleen mogelijk met AC. En de consument BETAALT voor energie die hij eigenlijk niet gebruikte! Daarom gebeuren sommige dingen (zoals het verlagen van het verbruiksniveau) alleen virtueel vanwege het idiote principe dat de meter rekening houdt met de passerende energie en WAAR het op de trommel gaat. Compensatie is vanzelfsprekend noodzakelijk, maar voor het grootste deel bij energiebedrijven. Nou, als je logisch nadenkt - hoe de introductie van een AANVULLEND element met verliezen in het circuit de efficiëntie ervan kan verhogen ???? Maar als een methode voor het omgaan met harmonischen en verzakkingen (excessen) van spanning in de lijn, is het effectief, omdat stemt in met generator en belasting. Uiteraard kunnen dunnere draden worden gebruikt (voor theoretische cos = 0 zal de stroom in de draad verdubbelen, omdatstroomt in beide richtingen op dezelfde manier door de draad). De belasting van besturings- en distributieapparaten zal ook verminderen als gevolg van hetzelfde. En generatoren met omgekeerde stroomtransformatoren houden er niet van. En deze processen vinden plaats tijdens ELKE belastingverandering (als het niet puur actief is, wat in het algemeen niet echt gebeurt, heeft zelfs een gewone gloeilamp een verwaarloosbare inductie). In de jaren '70 in de Verenigde Staten bracht de fabriek onmiddellijk onder de lijn honderd distributietransformatoren in verschillende staten ...

[#4]

Andrey, huishoudelijke meters zijn "actieve energiemeters". Met alle gevolgen van dien. Ze houden geen rekening met reactieve energie.

[#5 MaksimovM]

AndrewTen eerste wordt de installatie altijd aangedreven door verschillende hoogspanningslijnen. En zelfs als de plant volledig stroomloos is, wat in principe onmogelijk is, omdat er altijd verschillende onafhankelijke bronnen van energievoorziening zijn, kan dit niet als reden dienen voor het stroomloos maken van distributiesubstations. De installatie werkt - de belasting bevindt zich op de onderstations, de installatie is uitgeschakeld - de belasting is met enige waarde afgenomen. Dit is geen noodmodus voor het voedingssysteem. Het kan alleen andersom: de plant wordt gedeactiveerd als gevolg van het uitschakelen van verschillende onderstations.

Cosinus phi (power factor) is de verhouding tussen actief vermogen en totaal energieverbruik. In principe kan het niet gelijk zijn aan nul. Alle transformatoren die zich bevinden op onderstations die zijn ontworpen voor een bepaald vermogen, en dit vermogen is vol, dat wil zeggen rekening houdend met de actieve en reactieve component. Het verbruikte elektrische vermogen, hoewel actief, zelfs reactief, gaat altijd in één richting. Het vermogen kan een andere richting hebben op de doorvoerlijnen van onderstations, in dit geval, afhankelijk van de status van een bepaald gedeelte van het voedingssysteem, kan het actieve en reactieve vermogen een andere richting hebben (verbruik of terugvoer van elektrische energie).

[#6 BAB]

Beste vrienden (de auteur van het artikel en commentaar), ik ben het niet met alles eens, maar ik zal dit niet bespreken. Ik wil mijn visie geven op de fysica van het proces. Over het algemeen bestaat er in de natuur natuurlijk geen soort energie (kracht) als "Reactief". Maar er is een concept: reactieve energie (kracht). Dit concept kenmerkt het fenomeen dat optreedt in elektrische circuits van wisselstroom. De essentie van het fenomeen is eenvoudig. Inductieve en capacitieve elementen creëren (ontstaan) magnetische en elektrische velden. In wisselstroomcircuits zijn deze velden natuurlijk ook variabel. Energie wordt besteed aan het creëren van deze velden. Wanneer bijvoorbeeld een stroom in een inductantie vloeit, ontstaat een magnetisch veld. Bovendien wordt, wanneer de stroom toeneemt, de energie van het elektrische netwerk (d.w.z. van de generator) verbruikt om dit veld te creëren, en wanneer de stroom afneemt, wordt de in de inductie opgeslagen energie teruggevoerd naar het netwerk. Vanzelfsprekend verdubbelt voor elke periode het magnetische veld van nul tot een maximum en neemt tweemaal af in de tegenovergestelde richting. Een soortgelijk verschijnsel doet zich voor in de tank. Alleen in de capaciteit oscilleren elektrische velden en dit gebeurt synchroon met een verandering in spanning. De oscillatiefasen van elektrische velden in een capaciteit en magnetische velden in een inductie zijn altijd in antifase. Soortgelijke fenomenen doen zich voor in mechanische systemen: bijvoorbeeld, wanneer een veer wordt samengedrukt, energie wordt verbruikt, en bij ontkoppeling, wordt de opgeslagen potentiële energie vrijgegeven (waarom niet de capaciteit?), Of bijvoorbeeld om water met een constante snelheid in een gesloten watertoevoersysteem te pompen, duurt het enige tijd voordat de pomp werkt, als daarna de pomp schakel uit dan zal de watercirculatie enige tijd doorgaan door traagheid vanwege de opgeslagen kinetische energie (dit is een analoog van inductie).

Conclusie: reactieve energie is geen speciaal soort energie, het is elektrische energie, die periodiek wordt verbruikt in wisselstroomcircuits en wordt opgegeven door reactieve elementen.

PS. - Reactieve energie (kracht) kan worden gemeten, wat betekent dat deze bestaat.

[#7]

Het enige wat ik het met de auteur eens ben, is dat er veel legenden zijn rond het concept van "reactieve energie" ... Blijkbaar heeft de auteur zijn eigen wraak gedaan ... Verward ... tegenstrijdig ... allerlei overvloed: "' komt, de energie gaat ... "Het resultaat was over het algemeen schokkend, de waarheid werd op zijn kop gezet:" Conclusie - de reactieve stroom zorgt ervoor dat de draden opwarmen zonder enig nuttig werk te doen "Mijnheer, schat! verwarming werkt al !!! Mijn mening, hier kunnen mensen met een technische achtergrond zonder een vectordiagram van een synchrone generator onder belasting de procesbeschrijving niet correct bij elkaar houden, en voor degenen die geïnteresseerd zijn, kan ik een eenvoudige optie aanbieden, zonder enige fantasie.

Dus over reactieve energie. 99% van de elektriciteit met een spanning van 220 volt of meer wordt gegenereerd door synchrone generatoren. We gebruiken verschillende elektrische apparaten in het dagelijks leven en op het werk, de meeste 'verwarmen de lucht', geven in een of andere mate warmte af ... Voel de tv, computerscherm, ik praat niet eens over de elektrische keukenoven, overal waar het warm aanvoelt. Dit zijn allemaal verbruikers van actief vermogen in de voeding van een synchrone generator. Het actieve vermogen van de generator is het onherstelbare verlies van opgewekte energie door warmte in draden en apparaten. Voor een synchrone generator gaat de overdracht van actieve energie gepaard met mechanische weerstand op de aandrijfas. Als u, beste lezer, de generator handmatig zou roteren, zou u onmiddellijk een verhoogde weerstand tegen uw inspanningen voelen en dat zou betekenen dat deze, iemand een extra aantal kachels in uw netwerk heeft opgenomen, dat wil zeggen de actieve belasting is toegenomen. Als u diesel als generatoraandrijving gebruikt, moet u ervoor zorgen dat het brandstofverbruik razendsnel toeneemt, omdat het de actieve belasting is die uw brandstof verbruikt. Met reactieve energie is het anders ... Ik zal je vertellen, het is ongelooflijk, maar sommige elektriciteitsgebruikers zelf zijn bronnen van elektriciteit, zij het voor een heel kort moment, maar dat zijn ze. En als we rekening houden met het feit dat de wisselstroom van de industriële frequentie 50 keer per seconde van richting verandert, dan brengen dergelijke (reactieve) consumenten hun energie 50 keer per seconde over op het netwerk. Je weet hoe in het leven, als iemand iets toevoegt aan het origineel zonder gevolgen, het niet blijft. Dus hier, op voorwaarde dat er veel reactieve consumenten zijn, of ze zijn krachtig genoeg, is de synchrone generator enthousiast. Terugkerend naar onze vorige analogie waarbij je je spierkracht als aandrijving gebruikte, zul je merken dat ondanks het feit dat je het ritme niet hebt veranderd door de generator te draaien of geen golf van weerstand op de as voelde, de lichten in je netwerk plotseling uitgingen. Paradoxaal genoeg geven we brandstof uit, roteren we de generator met een nominale frequentie, maar er is geen spanning in het netwerk ... Beste lezer, schakel reactieve consumenten in zo'n netwerk uit en alles wordt hersteld. Zonder in theorie te treden, vindt de excitatie plaats wanneer de magnetische velden in de generator, het veld van het excitatiesysteem dat samen met de as roteert en het veld van de stationaire wikkeling verbonden met het netwerk roteren in de tegenovergestelde richting, waardoor elkaar verzwakken. Elektriciteitsproductie neemt af met afnemend magnetisch veld in de generator. De technologie is ver vooruit gegaan, en moderne generatoren zijn uitgerust met automatische excitatieregelaars, en wanneer reactieve consumenten de spanning in het netwerk "falen", zal de regulator de excitatiestroom van de generator onmiddellijk verhogen, de magnetische flux zal terugkeren naar normaal en de spanning in het netwerk zal herstellen Het is duidelijk dat de excitatiestroom heeft actieve component, dus voeg brandstof toe in de diesel ..In elk geval heeft de reactieve belasting een negatieve invloed op de werking van het net, vooral wanneer de reactieve verbruiker is aangesloten op het netwerk, bijvoorbeeld een asynchrone elektromotor ... Met een aanzienlijk vermogen van dit laatste kan alles per ongeluk slecht eindigen. Concluderend kan ik voor een nieuwsgierige en geavanceerde tegenstander toevoegen dat er ook reactieve consumenten zijn met nuttige eigenschappen. Dit zijn allemaal apparaten met elektrische capaciteit ... Verbind dergelijke apparaten met het netwerk en het elektrische bedrijf is u al verschuldigd)). In pure vorm zijn dit condensatoren. Ze geven ook 50 keer per seconde elektriciteit af, maar tegelijkertijd neemt de magnetische flux van de generator daarentegen toe, zodat de regulator zelfs de excitatiestroom kan verlagen, wat kosten bespaart. Waarom hebben we hier niet eerder een reservering voor gemaakt ... waarom ... Geachte lezer, ga rond uw huis en zoek een capacitieve jet-consument ... u zult het niet vinden ... Tenzij u een tv of een wasmachine uit elkaar haalt ... maar het zal niet nuttig zijn .... <

[#8]

Nou, alsof 50 Hz een verandering in de richting van de huidige 100 keer per seconde is, duurde het nog 1 jaar ... Dus iedereen is geletterd.

[#9]

Eugene, in het eerste jaar van het seminarie of het Instituut voor Lichamelijke Opvoeding? Zou niet onteerd worden! Hij die een brein heeft, heeft zelfs in een klas op die manier in de 7e tot 8e geleerd dat Hertz een volledige periode van oscillatie per seconde is! ie met een sinusvormige golfvorm met een frequentie van 50 Hz, verandert het teken 50 keer per seconde in het tegenovergestelde, maar de halve golf is al 100! Je leest het hier, in godsnaam: elektrotechniek is nu een heidense overtuiging geworden: alle obscurantisme en ketterij ...

[#10]

Vrienden, door de reactiviteit te verminderen, vermindert u de actieve, het is een feit! De teller zal dit ook laten zien!

Onthoud elementaire fysica!

Om de indicator van actief vermogen te achterhalen, is het noodzakelijk om het totale vermogen te kennen, voor de berekening ervan wordt de volgende formule gebruikt: S = U \ I, waarbij U de spanning van het netwerk is en I de huidige sterkte van het netwerk.

De berekening van het actieve vermogen houdt rekening met de fasehoek of coëfficiënt (cos) en vervolgens: S = U * I * cos

Dus neem teken, meet reagens, indien minder dan 0,9, plaats Conders van de juiste rating en je zult blij zijn!

[#11 Anatoly]

Dit is allemaal correct, maar als we een diodebrug in het circuit plaatsen met een condensator (alle verliezen van actief vermogen voor het verwarmen van de diodebrug en de condensator worden natuurlijk door de teller als actief vermogen in aanmerking genomen), en na het aansluiten van de diodebrug, sluit u de elektrolytische condensator aan, dan laadt deze maximaal op netspanning, waarna het, op geen enkele manier voor zijn ontlading, opgeladen begint te staan ​​op de maximale netwerkspanning. De oplaadtijd kan willekeurig lang zijn, maar de condensator verbruikt alleen stroom van het netwerk via de diodebrug, stapelt geleidelijk zijn lading op en verhoogt de spanning op zijn platen tot de maximale spanning van het netwerk, en de condensator verbruikt alleen de stroom, de fase-leidende spanning van 90 elektrische graden, d.w.z. reactieve stroom van het netwerk. Ja, de condensator heeft zijn lading in het volgende kwartaal van de periode niet teruggestuurd naar het elektrische netwerk, zoals het had moeten doen als hij zonder diodebrug op het elektrische netwerk was aangesloten. En dan zou het vermogen van de condensator zonder rekening te houden met de actieve verliezen als gevolg van verwarming van zijn platen als een puur reactief vermogen worden beschouwd. Maar de condensator werd geladen met stroom van een stroombron in de vorm van een diodebrug, en deze stroom was een reactieve stroom ten opzichte van het elektrische netwerk, omdat er een andere condensator in het circuit naar de diodebrug is. Dat wil zeggen, de meter heeft geen rekening gehouden met dit elektrisch vermogen, omdat het reactief vermogen was en de stroom de spanning bijna een hoek van 90 elektrische graden voor was en de meter als actief vermogen alleen rekening houdt met het vermogen dat in fase samenvalt met de stroom. In dit geval kan de elektrolytische condensator die is aangesloten na de diodebrug niet langer worden ontladen naar het netwerk; na het opladen tot de maximale spanning van het netwerk, blijft deze in een geladen toestand.Dat wil zeggen dat een deel van de elektrische energie waarmee de meter geen rekening houdt, wordt gekozen uit het elektrische netwerk. Als de condensator snel genoeg wordt ontladen tot een bepaalde belasting, zoals een weerstand, wordt de door de elektrolytische condensator opgebouwde lading omgezet in thermische energie en zal de weerstand worden verwarmd. De condensator wordt opnieuw opgeladen via het lichtnet. Als een stroom continu over de weerstand vloeit, zal de condensator de rimpelingen van de gelijkgerichte spanning afvlakken en opladen van het netwerk met reactieve stroom. Maar tegelijkertijd zal een gelijkgerichte reactieve stroom door de weerstand zelf stromen. De grootte van de spanningsval over de weerstand hangt af van de grootte van de weerstand. De constante component van de stroom door de weerstand zal de elektrische hoek tussen de stroom en de spanning in het deel van het circuit naar de diodebrug niet kunnen beïnvloeden, omdat de spanning na de diodebrug 1,41 keer hoger is dan de spanning naar de diodebrug. Natuurlijk, vanwege het feit dat de belastingsspanning op de diodebrug in fase samenvalt met de afvoer bij de rimpelstroom en de rimpelingen van de gelijkgerichte spanning volledig worden afgevlakt, zal de meter geen deel van het belastingsvermogen als actief vermogen in het wisselstroomnetwerk beschouwen. Voor een groot belastingsvermogen is een dergelijk circuit onaanvaardbaar vanwege de grootte van de condensatoren en hoge stromen. Maar een dergelijk schema wordt gebruikt in stroomvoorzieningsschema's voor LED-lampen met een ballastcondensator. Als een ballastweerstand wordt geïnstalleerd in plaats van een ballastcondensator, neemt het stroomverbruik van de LED-lamp onmiddellijk met 20-25 keer toe vanwege grote verliezen bij het verwarmen van de ballastweerstand. Een dergelijk schema kan alleen worden gebruikt bij lage capaciteiten en uitsluitend voor het omzetten van elektrische energie in warmte, bijvoorbeeld in warme energie op de interne weerstand van LED's met de emissie van licht.

[#12 Sergei]

Alle commentatoren zijn zo slim dat je opmerkingen van verschillende sites of boeken schrijft of kopieert. Dus vertel me, wat leven we in zo'n klootzak dat we zelf de soorten energie moeten bestuderen en hoe het werkt en waar we voor betalen. Respect voor de auteur.

[#13 hamster]

in commentaren is het nog erger geschreven dan in het artikel - niemand is duidelijk

[#14 serge]

En wat voor truc is dit? Actieve energie is 53435. Reactief verbruikt-7345 en reactief vrijgegeven-36456 en dit is volgens de meter. Waarom is er zo'n verschil tussen reactieve energieën en is het juist dat we ervoor moeten betalen

[#15 Elena Alexandrovna]

Waar heb je deze formules vandaan? Bruto vermogen: S = wortel van (P * P + Q * Q), waarbij P actief is en Q reactief vermogen is. Om de reactieve te vinden, moet u de actieve (welke P) vermenigvuldigen met een bepaalde coëfficiënt (tg f), die zich op cos f bevindt volgens de paspoortgegevens van de ontvanger (als u deze nodig hebt, zult u deze gemakkelijk vinden). Arr ... Nu, u bent op zoek naar informatie op het internet, en u komt onzin tegen ... Reactiekracht verminderen op geen enkele manier actief verminderen !!! Integendeel, volle kracht zou moeten streven naar actief !!!

[#16 VVM]

"...bij theoretische cos = 0 zal de stroom in de draad verdubbelen"m ... ja!
Nou, teken nu al, zelfs voor jezelf, deze verdomde eenheidscirkel en ditneuken Cartesiaans kruis met pijlen (één naar rechts, één naar boven).