Aktivní a jalová energie střídavého proudu. Co je činná a jalová elektřina na elektroměru

Aktivní výkon (P)

Jinými slovy, činný výkon lze nazvat: skutečný, skutečný, užitečný, skutečný výkon. Ve stejnosměrném obvodu je výkon dodávající stejnosměrnou zátěž definován jako jednoduchý součin napětí na zátěži a protékajícího proudu, tzn.

protože ve stejnosměrném obvodu neexistuje žádná koncepce fázového úhlu mezi proudem a napětím. Jinými slovy, ve stejnosměrném obvodu není žádný účiník.

Ale u sinusových signálů, tedy ve střídavých obvodech, je situace komplikovanější kvůli přítomnosti fázového rozdílu mezi proudem a napětím. Proto je průměrná hodnota výkonu (činného výkonu), který skutečně napájí zátěž, definována jako:

V obvodu střídavého proudu, pokud je čistě aktivní (odporový), je vzorec pro výkon stejný jako pro stejnosměrný proud: P \u003d U I.

Vzorce pro aktivní výkon

P = U I - ve stejnosměrných obvodech

P = U I cosθ - v jednofázových střídavých obvodech

P = √3 U L I L cosθ - v třífázových střídavých obvodech

P = 3 U Ph I Ph cosθ

P \u003d √ (S 2 - Q 2) nebo

P =√ (VA 2 - var 2) popř

Činný výkon = √ (Zdánlivý výkon 2 - Jalový výkon 2) popř

kW = √ (kVA 2 - kvar 2)

Jalový výkon (Q)

Bylo by také mocné nazvat to zbytečnou nebo bezmocnou energií.

Výkon, který neustále proudí tam a zpět mezi zdrojem a zátěží, se nazývá jalový výkon (Q).

Jalový výkon je výkon, který je spotřebován a poté vrácen zátěží díky svým jalovým vlastnostem. Jednotkou činného výkonu je watt, 1 W = 1 V x 1 A. Energie jalového výkonu se nejprve ukládá a poté uvolňuje jako magnetické pole nebo elektrické pole v případě induktoru nebo kondenzátoru.

Jalový výkon je definován jako

a může být kladná (+Ue) pro indukční zátěže a záporná (-Ue) pro kapacitní zátěže.

Jednotkou jalového výkonu je jalový voltampér (var): 1 var = 1 V x 1 A. Jednoduše řečeno, jednotka jalového výkonu určuje velikost magnetického nebo elektrického pole produkovaného 1 V x 1 A.

Vzorce pro jalový výkon

Jalový výkon = √ (zdánlivý výkon 2 – činný výkon 2)

var \u003d √ (VA 2 – P 2)

kvar = √ (kVA 2 - kW 2)

Hrubý výkon (S)

Zdánlivý výkon je součinem napětí a proudu, přičemž se ignoruje fázový úhel mezi nimi. Veškerá střídavá síťová energie (rozptýlená a absorbovaná/vrácená) je zjevná.

Kombinace jalového a činného výkonu se nazývá zdánlivý výkon. Součin efektivní hodnoty napětí a efektivní hodnoty proudu v obvodu střídavého proudu se nazývá zdánlivý výkon.

Je to součin hodnot napětí a proudu bez ohledu na fázový úhel. Jednotkou zdánlivého výkonu (S) je VA, 1 VA = 1 V x 1 A. Pokud je obvod čistě aktivní, je zdánlivý výkon roven činnému výkonu a v indukčním nebo kapacitním obvodu (za přítomnosti reaktance ), zdánlivý výkon je větší než činný výkon.

Vzorec pro hrubou sílu

Zdánlivý výkon = √ (jalový výkon 2 + jalový výkon 2)

kUA = √(kW 2 + kUAR 2)

Je třeba poznamenat, že:

Rezistor spotřebovává činnou energii a předává ji ve formě tepla a světla.
Indukčnost přebírá jalový výkon a vrací jej zpět ve formě magnetického pole.
Kondenzátor přijímá jalový výkon a uvolňuje jej ve formě elektrického pole.

Napájení je aktivní a někdy plné. Otázka je, plné čeho? Ale říká se, co nám dobře slouží, co nám dělá užitečnou práci, ale také... ukazuje se, že to není všechno. Je tu ještě druhá složka, která se ukáže jako jakési vydělávání a ta prostě spaluje energii. Ohřeje to, co není potřeba, a není nám z toho ani horko, ani zima.

Tento výkon se nazývá jalový výkon. Ale kupodivu si za to můžeme sami. Nebo spíše náš systém výroby, přenosu a spotřeby elektřiny.

Aktivní, jalový a zdánlivý výkon

Elektřinu využíváme prostřednictvím sítí střídavého proudu. Napětí v našich sítích každou sekundu kolísá 50krát od minimální hodnoty k maximální. Stalo se tak. Když vynalezli elektrický generátor, který přeměňuje mechanický pohyb na elektřinu, ukázalo se, že perpetuum mobile, neboli v překladu z latiny perpetum mobile, je nejjednodušší uspořádat do kruhu. Kdysi bylo vynalezeno kolo a od té doby víme, že pokud je zavěšeno na nápravě, lze s ním dlouho, dlouho otáčet a zůstane na stejném místě – na nápravě.

Proč máme v síti střídavé napětí

A elektrický generátor má osu a něco, co se na ní otáčí. A v důsledku toho se získá elektrické napětí. Pouze generátor se skládá ze dvou částí: rotačního, rotorového a pevného statoru. A oba se podílejí na výrobě elektřiny. A když se jedna část otáčí kolem druhé, pak se body povrchu rotující části nevyhnutelně buď přiblíží k bodům povrchu stacionární části, a pak se od nich vzdalují. A toto kloubní postavení nevyhnutelně popisuje pouze jedna matematická funkce – sinusoida. Sinusoida je průmět rotace v kruhu na jednu z geometrických os. Ale takových os, které lze postavit, je mnoho. Obvykle jsou naše souřadnice na sebe kolmé. A pak, když se otáčí v kruhu určitého bodu na jedné ose, průmět rotace bude sinusoida a na druhé straně - kosinusová vlna nebo stejná sinusoida, pouze posunutá vzhledem k první o čtvrtinu otočit nebo o 90°.

To je něco, co představuje napětí, které nám do bytu přivádí elektrická síť.

úhel otáčení zde není rozdělen na 360 stupňů,
a 24 divizí. To znamená, že jeden dílek odpovídá 15°
6 dílků = 90°

Takže napětí v naší síti je sinusové s frekvencí 50 hertzů a amplitudou 220 voltů, protože bylo pohodlnější vyrobit generátory, které produkují přesně střídavé napětí.

Přínos proměnlivého napětí - Přínos systému

A aby bylo napětí konstantní, musíte jej konkrétně narovnat. A to lze provést buď přímo v generátoru (speciálně navrženém - pak se z něj stane stejnosměrný generátor), nebo někdy později. Toto „jednoho dne“ se opět ukázalo jako velmi užitečné, protože střídavé napětí lze transformovat pomocí transformátoru - zvýšit nebo snížit. To se ukázalo jako druhá vymoženost proměnného napětí. A jeho zvýšením pomocí transformátorů na napětí, která jsou doslova EXTRÉMNÍ (půl milionu voltů a více), lze přenášet drátem na gigantické vzdálenosti bez gigantických ztrát. A také v naší velké zemi přišla vhod.

Takže když nám do bytu přinesli napětí, snížili ho alespoň na nějakou myslitelnou (i když stále nebezpečnou) hodnotu 220 voltů, zase ho zapomněli převést na konstantu. A proč? Světla svítí, lednička svítí, televize svítí. Přestože má televizor tato konstantní / proměnná napětí ... ale o tom zde také nebudeme mluvit.

Ztráty střídavého napětí

A zde používáme síť střídavého napětí.

A obsahuje „platbu za zapomnění“ – reaktanci našich konzumních sítí a jejich jalový výkon. Reaktance je odpor vůči střídavému proudu. A výkon, který jednoduše míjí naše spotřebovávající elektrické spotřebiče.

Proud procházející dráty vytváří kolem nich elektrické pole. Elektrostatické pole přitahuje náboje ze všeho, co zdroj pole, tedy proud, obklopuje. A změnou proudu vzniká i elektromagnetické pole, které začne indukovat bezkontaktní elektrické proudy ve všech vodičích kolem. Takže naše aktuální sinusoida, jakmile něco zapneme, není jen proud, ale jeho neustálá změna. Kolem je dost vodičů, počínaje kovovými skříněmi stejných elektrospotřebičů, kovovými trubkami pro rozvody vody, topení, kanalizace a konče armovacími tyčemi v železobetonových stěnách a stropech. Tady přichází elektřina. Dokonce i voda v záchodové míse, a ta se podílí na obecné zábavě - indukují se v ní i sběrné proudy. Takovou elektřinu vůbec nepotřebujeme, my jsme si ji „neobjednali“. Ale snaží se tyto vodiče zahřát, což znamená, že odebírá elektřinu z naší bytové sítě.

Pro charakterizaci poměru výkonu v naší AC síti nakreslete trojúhelník.

S je celkový výkon spotřebovaný naší sítí,
P - aktivní výkon, je to také užitečná aktivní zátěž,
Q - jalový výkon.

Plný výkon lze měřit wattmetrem a činný výkon získáme výpočtem naší sítě, ve které bereme v úvahu pouze pro nás užitečné zátěže. Přirozeně zanedbáváme odpor vodičů, protože je považujeme za malý v poměru k užitečným odporům elektrických spotřebičů.

Plná síla

S = U x I = U a x I f

To znamená, že čím „hloupější“ je tento ostrý úhel, tím hůře pro nás vnitřní síť spotřebovávající byt funguje - spousta energie jde nazmar.

Co je činný, jalový a zdánlivý výkon

Úhel j lze také nazvat úhlem fázového posunu mezi proudem a napětím v naší síti. Proud je výsledkem aplikace počátečního napětí 220 voltů při frekvenci 50 hertzů do naší sítě. Když je zátěž aktivní, fáze proudu se shoduje s fází napětí v ní. A reaktivní zatížení posouvá tuto fázi o tento úhel.

Ve skutečnosti úhel charakterizuje stupeň účinnosti naší spotřeby energie. A musíme se snažit to snížit. Poté se S přiblíží k P.

Pouze je pohodlnější pracovat ne s úhlem, ale s kosinusem úhlu. Toto je přesně poměr těchto dvou mocností:

Kosinus úhlu se blíží jedničce, když se úhel blíží nule. To znamená, že čím ostřejší je úhel j, tím lépe, síť spotřebovávající elektrickou energii funguje efektivněji. V praxi, pokud dosáhnete hodnoty kosinus phi (a lze ji vyjádřit v procentech) řádově 70–90 %, pak se to již považuje za docela dobré.

Často se používá jiný vztah, který spojuje činný výkon a jalový výkon:

Z diagramu proudu a napětí lze najít výrazy pro výkony: činný, jalový a celkový.

Pokud se činný výkon, který je nám známější, měří ve wattech, pak se zdánlivý výkon měří ve voltampérech (var). Watt z var lze vypočítat vynásobením kosinusem phi.

Co je jalový výkon

Jalový výkon je buď indukční nebo kapacitní. V elektrickém obvodu se chovají odlišně. U DC je indukčnost jen kus drátu, který má velmi malý odpor. Kondenzátor při konstantním napětí je jen přerušení obvodu.

A když je zařadíme do obvodu, přivedeme na ně napětí, při přechodovém procesu se chovají i opačně. Kondenzátor se nabíjí, přičemž výsledný proud je nejprve velký, pak, jak se nabíjí, malý, klesá k nule.

V induktoru, cívce s drátem, magnetické pole, které vzniká po zapnutí na samém začátku, silně brání průchodu proudu a je nejprve malé, pak se zvyšuje na svou stacionární hodnotu, určenou aktivními prvky okruhu.

Kondenzátory tak přispívají ke změně proudu v obvodu a indukčnosti brání změně proudu.

Indukční a kapacitní složky odporu sítě

Reaktivní prvky tedy mají své vlastní typy odporu - kapacitní a indukční. S impedancí, včetně aktivních a reaktivních složek, je to spojeno s následujícím vzorcem:

Z je impedance,

R - aktivní odpor,

X - reaktance.

Reaktance se zase skládá ze dvou částí:

X L - indukční a X C - kapacitní.

Vidíme tedy, že jejich příspěvek k reaktivní složce je odlišný.

Vše, co je v síti indukční, zvyšuje reaktanci sítě, vše, co je v síti kapacitní, reaktanci snižuje.

Elektrické spotřebiče ovlivňující kvalitu spotřeby

Pokud by všechna zařízení v naší síti byla jako žárovky, tedy čistě aktivní zátěž, nebyly by žádné problémy. Pokud by existovala aktivní konzumní síť, jedna nepřetržitá aktivní zátěž a, jak se říká, v otevřeném poli - kolem není nic, pak by se vše snadno vypočítalo podle Ohmových a Kirchhoffových zákonů a bylo spravedlivé - kolik spotřebováno, zaplatili jste za tolik. Ale tím, že máme kolem sebe tajemnou vodivou „infrastrukturu“ a v síti samotné spoustu nezodpovězených kapacit a indukčností, dostáváme kromě pro nás užitečného i reaktivní, zbytečnou zátěž.

Jak se toho zbavit? Když již byla vytvořena elektrická odběrná síť, lze přijmout opatření ke snížení reaktivní složky. Kompenzace je založena na "antagonismu" indukčností a kapacit.

To znamená, že ve stávající síti by se měly změřit její součásti a pak by se měla vymyslet kompenzace.

Obzvláště dobrého účinku takových opatření je dosaženo ve velkých spotřebitelských sítích. Například na úrovni továrny, která má velké množství neustále pracujících zařízení.

Pro kompenzaci jalové složky se používají speciální kompenzátory jalového výkonu (RPC), obsahující ve své konstrukci kondenzátory, které mění celkový fázový posun v síti k lepšímu.

Vítané je i použití střídavých synchronních motorů v sítích, protože jsou schopny kompenzovat jalový výkon. Princip je jednoduchý: jsou schopny pracovat v síti v režimu motoru, a když je pozorováno „blokování“ elektřiny během fázového posunu (jazyk již nenachází další slova), jsou schopni to kompenzovat „ vydělávání peněz“ v síti v režimu generátoru.

Jak víte, alternátor vyrábí dva druhy elektrické energie - aktivní a reaktivní. Aktivní energie se spotřebovává v elektrických pecích, lampách, elektrických strojích a dalších spotřebičích a mění se na jiné druhy energie - tepelnou, světelnou, mechanickou. Jalová energie není spotřebována spotřebiteli a vrací se napájecím vedením do generátoru. To má za následek zvýšení proudu protékajícího ES, a tudíž vyžaduje zvětšení jejich průřezové plochy.

Kompenzace jalového výkonu

V elektrických obvodech obsahujících kombinované odpory (zátěž), zejména aktivní (žárovky, elektrický ohřívač atd.) a indukční (elektromotory, distribuční transformátory, svářecí zařízení, zářivky atd.) součásti, je celkový výkon odebraný z sítě, lze vyjádřit následujícím vektorovým diagramem:

Fázové zpoždění proudu od napětí v indukčních prvcích způsobuje časové intervaly (viz obr.) Když mají napětí a proud opačná znaménka: napětí je kladné a proud záporné a naopak. V těchto okamžicích není výkon spotřebováván zátěží, ale je přiváděn zpět sítí směrem ke generátoru. V tomto případě se elektřina uložená v každém indukčním prvku šíří sítí a nerozptyluje se v aktivních prvcích, ale provádí oscilační pohyby (od zátěže ke generátoru a zpět). Odpovídající výkon se nazývá jalový výkon.

Celkový výkon je součtem činného výkonu, který vykonává užitečnou práci, a jalového výkonu, který se vynakládá na vytváření magnetických polí a vytváření dodatečného zatížení elektrických vedení. Poměr mezi zdánlivým a činným výkonem, vyjádřený jako kosinus úhlu mezi jejich vektory, se nazývá účiník.

Aktivní energie se přeměňuje na užitečnou – mechanickou, tepelnou a další energii. Jalová energie není spojena s výkonem užitečné práce, ale je nutné vytvořit elektromagnetické pole, jehož přítomnost je nezbytnou podmínkou pro provoz elektromotorů a transformátorů. Odběr jalového výkonu z napájecí organizace je nevhodný, neboť vede ke zvýšení výkonu generátorů, transformátorů, průřezu napájecích kabelů (snížení propustnosti), jakož i ke zvýšení činných ztrát a pokles napětí (v důsledku zvýšení jalové složky proudu napájecí sítě). Proto musí být jalový výkon získáván (generován) přímo od spotřebitele. Tato funkce se provádí kompenzační jednotky jalového výkonu (KRM), jehož hlavními prvky jsou kondenzátory.

Instalace KRM jsou výkonové přijímače s kapacitním proudem, které během provozu generují vedoucí jalový výkon (proud ve fázových vodičích napětí) pro kompenzaci zpožděného jalového výkonu generovaného indukční zátěží.

Jalový výkon Q je úměrný jalovému proudu procházejícímu indukčním prvkem:
Q=UxIL,
kde IL je jalový (indukční) proud, U je síťové napětí. Celkový proud dodávající zátěž je tedy součtem aktivní a indukční složky:
I = IR + IL.
Pro snížení podílu jalového proudu v systému "generátor-zátěž" jsou paralelně se zátěží zapojeny kompenzátory (instalace KRM). V tomto případě se jalový výkon již nepohybuje mezi generátorem a zátěží, ale vytváří lokální oscilace mezi jalovými prvky - indukčními vinutími zátěže a kompenzátorem. Taková kompenzace jalového výkonu (snížení indukčního proudu v systému generátor-zátěž) umožňuje zejména přenést více činného výkonu na zátěž při stejném jmenovitém zdánlivém výkonu generátoru.

Proč je nutná kompenzace jalového výkonu?

Hlavní zátěží v průmyslových energetických sítích jsou asynchronní elektromotory a distribuční transformátory. Tato indukční zátěž v procesu provozu je zdrojem jalové elektřiny (jalový výkon), která kmitá mezi zátěží a zdrojem (generátorem), není spojena s výkonem užitečné práce, ale vynakládá se na vytváření elektromagnetických polí a vytváří dodatečné zatížení napájecích vedení.
Jalový výkon je charakterizován zpožděním (u indukčních prvků proud zaostává za napětím ve fázi) mezi sinusoidami napěťové a proudové fáze sítě. Ukazatel spotřeby jalového výkonu je účiník (KM), číselně se rovná kosinusu úhlu (φ) mezi proudem a napětím. KM spotřebitele je definován jako poměr spotřebovaného činného výkonu k celkovému výkonu skutečně odebranému ze sítě, tj.: cos(f) = P/S. Tento koeficient se používá k charakterizaci úrovně jalového výkonu motorů, generátorů a sítě podniku jako celku. Čím blíže je hodnota cos(φ) jednotce, tím menší je podíl jalového výkonu odebraného ze sítě.

Příklad: při cos(f) = 1 je pro přenos 500 KW v síti střídavého proudu 400 V potřeba proud 722 A. Pro přenos stejného činného výkonu s koeficientem cos(f) = 0,6 hodnota proudu stoupá. do 1203 A.

ve vodičích dochází k dalším ztrátám v důsledku zvýšení proudu;
kapacita distribuční sítě je snížena;
síťové napětí se odchyluje od jmenovité hodnoty (úbytek napětí v důsledku zvýšení jalové složky síťového proudu).

To vše je hlavním důvodem, proč společnosti dodávající energii vyžadují, aby spotřebitelé snížili podíl jalového výkonu v síti.
Řešením tohoto problému je kompenzace jalového výkonu - důležitou a nezbytnou podmínkou pro hospodárný a spolehlivý provoz podnikové napájecí soustavy. Tato funkce se provádí Zařízení pro kompenzaci jalového výkonu (KRM-kondenzátorové jednotky) , jehož hlavními prvky jsou kondenzátory.

Správná kompenzace jalového výkonu umožňuje:

snížit celkové náklady na energii;
snížit zatížení prvků distribuční sítě (přívodní vedení, transformátory a rozvaděče), a tím prodloužit jejich životnost;
snížit tepelné ztráty proudu a náklady na elektřinu;
snížit vliv vyšších harmonických;
potlačit rušení sítě, snížit fázové nesymetrie;
k dosažení vyšší spolehlivosti a účinnosti distribučních sítí.

Ve stávajících sítích navíc umožňuje:

eliminovat generování jalové energie do sítě během hodin minimálního zatížení;
snížit náklady na opravy a obnovu vozového parku elektrických zařízení;
zvýšit kapacitu napájecího systému spotřebitele, což umožní připojení dalších zátěží bez zvýšení nákladů na sítě;
poskytovat informace o parametrech a stavu sítě,

a v nově vytvořených sítích - snížit výkon rozvoden a průřez kabelových vedení, což sníží jejich cenu.

Kde je potřeba kompenzace jalového výkonu

Jedním z hlavních směrů snižování ztrát elektřiny a zvyšování účinnosti elektroinstalací průmyslových podniků je kompenzace jalového výkonu při současném zvyšování kvality elektřiny přímo v sítích podniků. Nižší účiník cos(ph) při stejném aktivním zatížení napájecích přijímačů tím větší je ztráta výkonu a úbytek napětí v prvcích napájecích systémů. Proto byste se měli vždy snažit získat nejvyšší hodnotu účiníku.
K řešení tohoto problému se používají kompenzační zařízení, tzv zařízení pro kompenzaci jalového výkonu (KRM), jehož hlavními prvky jsou kondenzátory. Použití instalací KRM umožňuje vyloučit platbu za odběr ze sítě a výrobu jalového výkonu do sítě, přičemž se výrazně sníží výše platby za spotřebovanou energii, určovaná tarify elektrizační soustavy.
Aplikace instalací KRM účinně v podnicích, kde se používají obráběcí stroje, kompresory, čerpadla, svařovací transformátory, elektrické pece, elektrolýzy a další spotřebiče energie s prudce se měnícím zatížením, to znamená v hutním, hornickém, potravinářském průmyslu, ve strojírenství, dřevozpracujícím a stavebním průmyslu výroba - tedy všude tam, kde se vzhledem ke specifikům výroby a technologických postupů pohybuje hodnota cos(f) od 0,5 do 0,8.

Aplikace kompenzačních jednotek jalového výkonu KRM nutné společnosti využívající:

Asynchronní motory (cos(f) ~ 0,7);
Asynchronní motory, při částečném zatížení (cos(f) ~ 0,5);
Zařízení na elektrolýzu usměrňovače (cos(f) ~ 0,6);
Elektrické obloukové pece (cos(f) ~ 0,6);
Indukční pece (cos(f) ~ 0,2-0,6);
Vodní čerpadla (cos(f) ~ 0,8);
Kompresory (cos(f) ~ 0,7);
Stroje, obráběcí stroje (cos(f) ~ 0,5);
Svařovací transformátory (cos(f) ~ 0,4);
Zářivky (cos (f) ~ 0,5-0,6).

Zdánlivé snížení výkonu s kompenzací jalového výkonu:

* údaje získané na základě zobecněných provozních zkušeností instalací KRM

Pro praxi je podstatné, že jalovou zátěž indukčního charakteru lze kompenzovat paralelním připojením kapacitní zátěže. Při pečlivém studiu je tento jev zřejmý: zpožděný proud indukční větve takového obvodu je kompenzován vedoucím proudem kapacitní větve. Při správné volbě kapacity může být proudové zpoždění v obvodu téměř zcela kompenzováno (cos f = 1). Kondenzátory zapojené paralelně s indukční zátěží pro kompenzaci její RM se nazývají kompenzační nebo kosinusové (protože slouží ke zvýšení cos f EM).

Kompenzační metody

Kompenzace PM může být individuální (lokální), kdy jsou kondenzátory namontovány v těsné blízkosti každého spotřebiče a skupiny pomocí speciálních kondenzátorových jednotek, obvykle umístěných v blízkosti trafostanic, distribučních bodů atd., připojených na začátek každého skupinového vedení. Tato metoda je vhodná pro velké elektrárny.

Proč je v elektrických distribučních sítích nutná kompenzace jalového výkonu?

Činný výkon je generován pouze generátory elektráren. Jalový výkon je generován generátory elektráren (synchronní motory stanic v režimu přebuzení), jakož i kompenzačními zařízeními (například kondenzátorové baterie).
Přenos jalového výkonu z generátorů přes elektrickou síť ke spotřebičům (indukčním výkonovým přijímačům) způsobuje náklady na činný výkon v síti ve formě ztrát a navíc zatěžuje prvky elektrické sítě, čímž snižuje jejich celkovou propustnost.
Takže například generátor o jmenovitém výkonu 1250 kVA při jmenovitém účiníku cosφ=0,8 může spotřebiteli poskytnout činný výkon rovný 1250 × 0,8 = 1000 kW. Pokud bude generátor fungovat s cosφ=0,6, pak bude síť přijímat činný výkon rovný 1250 × 0,6 = 750 kW (činný výkon je nevyužit o čtvrtinu).
Zvyšování výkonu jalového výkonu generátory stanic za účelem jeho dodání spotřebitelům se proto zpravidla nedoporučuje. Největšího ekonomického efektu se dosáhne, když jsou kompenzační zařízení (výroba jalového výkonu) umístěna v blízkosti indukčních výkonových přijímačů, které spotřebovávají jalový výkon.

Indukční přijímače nebo spotřebiče jalového výkonu

Transformátor. Je jedním z hlavních článků přenosu elektřiny ze zdroje elektrické energie ke spotřebiteli a je navržen tak, aby pomocí elektromagnetické indukce přeměnil střídavý systém jednoho napětí na střídavý systém jiného napětí při konstantní frekvence a bez výrazných ztrát výkonu.
asynchronní motor. Asynchronní motory spolu s činným výkonem spotřebují až 65 % jalového výkonu energetické soustavy.
Indukční pece. Jedná se o velké výkonové přijímače, které ke svému provozu vyžadují velké množství jalového výkonu. K tavení kovů se často používají vysokofrekvenční indukční pece.
Instalace měničů, které převádějí střídavý proud na stejnosměrný proud pomocí usměrňovačů. Tato zařízení jsou široce používána v průmyslových podnicích a železniční dopravě využívající stejnosměrný proud.
Sociální sféra. Zvýšení počtu různých elektrických pohonů, stabilizačních a konvertorových zařízení, použití polovodičových měničů vede ke zvýšení spotřebovaného jalového výkonu, a to zase ovlivňuje provoz ostatních spotřebitelů energie, snižuje jejich životnost a vytváří další ztráty výkonu. Spotřebitelem jalového výkonu jsou také moderní zářivky (tzv. energeticky úsporné), které se stále častěji používají v bytech a kancelářích.

K čemu vede chybějící kompenzace jalového výkonu pro účastníky?

Pro transformátory s poklesem cosφ propustnost činného výkonu klesá v důsledku zvýšení jalového zatížení.
Hrubý nárůst výkonu při klesání cosφ vede ke zvýšení proudu a následně i výkonových ztrát, které jsou úměrné druhé mocnině proudu.
Zvýšení proudu vyžaduje zvětšení průřezů vodičů a kabelů a kapitálové náklady na elektrické sítě rostou.
Zvyšování proudu při současném snižování cosφ vede ke zvýšení ztráty napětí ve všech částech energetického systému, což způsobuje pokles napětí pro spotřebitele.
V průmyslových podnicích narušuje pokles napětí normální provoz elektrických přijímačů. Snižuje se frekvence otáčení elektromotorů, což vede ke snížení produktivity pracovních strojů, snižuje se produktivita elektrických pecí, zhoršuje se kvalita svařování, snižuje se světelný tok lamp, klesá propustnost továrních elektrických sítí, v důsledku toho se kvalita produktu zhoršuje.

Jalový výkon je část elektrické energie vrácené zátěží do zdroje. Výskyt situace je považován za škodlivý.

Výskyt jalového výkonu

Řekněme, že obvod obsahuje stejnosměrný zdroj a ideální indukčnost. Zapnutí obvodu generuje přechodný proces. Napětí má tendenci dosahovat jmenovité hodnoty, růstu aktivně brání vlastní indukční vazba indukčnosti. Každá cívka drátu je ohnuta v kruhové dráze. Generované magnetické pole bude protínat sousední segment. Pokud jsou otáčky umístěny jedna po druhé, povaha interakce se zvýší. Uvažované se nazývá vlastní vazba toku.

Povaha procesu je následující: indukované EMF zabraňuje změnám v poli. Proud se snaží rychle růst, tok se stahuje zpět. Místo schodu vidíme vyhlazenou římsu. Energie magnetického pole se vynakládá na zabránění procesu stvoření. Případ jalového výkonu. Fáze se liší od užitečné, škodí. Ideální: Směr vektoru je kolmý k aktivní složce. Rozumí se, že odpor drátu je nulový (fantastické zarovnání).

Když je obvod vypnutý, proces se bude opakovat v opačném pořadí. Proud má tendenci okamžitě klesnout na nulu, energie se ukládá v magnetickém poli. Ztrácejte indukčnost, přechod se uskuteční náhle, propojení toku dá procesu jinou barvu:

Pokles proudu způsobí pokles síly magnetického pole.
Vzniklý efekt indukuje zpětné EMF zatáček.
Výsledkem je, že po vypnutí napájení proud nadále existuje a postupně slábne.

Grafy napětí, proudu, výkonu

Jalový výkon je určitým článkem setrvačnosti, neustále se zpožďuje, ruší. První otázka zní: proč tedy potřebujeme indukčnosti? Oh, mají dost užitečných vlastností. Díky výhodám se člověk smíří s jalovým výkonem. Společným pozitivním efektem je provoz elektromotorů. Přenos energie probíhá magnetickým tokem. Mezi závity jedné cívky, jak je znázorněno výše. Permanentní magnet, tlumivka, vše, co dokáže zachytit indukční vektor, podléhá interakci.

Případy nelze nazvat v popisném smyslu všezahrnujícími. Někdy se používá spojkový tok ve formě zobrazené jako příklad. Princip využívají předřadníky plynových výbojek. Induktor je vybaven nesčetným počtem závitů: přerušení napětí nezpůsobí plynulý pokles proudu, ale nárůst velké amplitudy opačné polarity. Indukčnost je velká: odezva je opravdu úžasná. Překračuje původních 230 voltů o řád. Dost na to, aby se objevila jiskra, žárovka se rozsvítila.

Jalový výkon a kondenzátory

Jalový výkon se ukládá do energie magnetického pole pomocí indukčností. A co kondenzátor? Působí jako zdroj reaktivní složky. Doplňme přehled o teorii sčítání vektorů. Běžný čtenář pochopí. Ve fyzice elektrických sítí se často používají oscilační procesy. Každý zná 220 voltů (nyní akceptováno 230) v zásuvce 50 Hz. Sinusoida, jejíž amplituda je 315 voltů. Při analýze obvodů je vhodné reprezentovat pravotočivý vektor.

Analýza sítě grafickou metodou

Výpočet je zjednodušen, lze vysvětlit inženýrské znázornění jalového výkonu. Fázový úhel proudu je považován za rovný nule, je vykreslen vpravo podél osy vodorovné (viz obr.). Jalová energie induktoru je ve fázi s napětím UL, 90 stupňů před proudem. Ideální případ. Praktici musí vzít v úvahu odpor vinutí. Reaktivní na indukčnosti bude součástí výkonu (viz obr.). Důležitý je úhel mezi projekcemi. Hodnota se nazývá účiník. Co to v praxi znamená? Než odpovíte na otázku, zvažte koncept trojúhelníku odporu.

Odporový trojúhelník a účiník

Aby bylo možné snadněji analyzovat elektrické obvody, fyzici navrhují použít trojúhelník odporu. Aktivní část je uložena jako proud - vpravo od osy x. Dohodli jsme se, že nasměrujeme indukčnost nahoru, kapacitu dolů. Při výpočtu impedance obvodu se hodnoty odečítají. Kombinovaný případ vyloučen. K dispozici jsou dvě možnosti: pozitivní nebo negativní reaktance.

Získáním kapacitního / indukčního odporu se parametry prvků obvodu vynásobí koeficientem označeným řeckým písmenem "omega". Kruhová frekvence - součin frekvence sítě dvojnásobným počtem Pi (3.14). Uveďme ještě jednu poznámku o hledání reaktivních odporů. Pokud se indukčnost jednoduše vynásobí zadaným koeficientem, vezme se za kapacity převrácená hodnota součinu. Z obrázku je patrné, kde jsou uvedeny naznačené poměry, které pomáhají vypočítat napětí. Po vynásobení vezmeme algebraický součet indukčních, kapacitních odporů. První jsou považovány za kladné hodnoty, druhé za záporné.

Vzorce reaktivních složek

Dvě složky odporu – aktivní a imaginární – jsou průměty vektoru impedance na úsečku a na ose pořadnice. Při převodu abstrakcí na mocniny jsou zachovány úhly. Aktivní je vyneseno na úsečce, reaktivní na svislé ose. Kapacity a indukčnosti jsou základní příčinou negativních síťových efektů. Bylo ukázáno výše: bez reaktivních prvků je nemožné postavit elektrická zařízení.

Účiník se obvykle nazývá kosinus úhlu mezi vektorem celkového odporu a vodorovnou osou. Taková důležitá hodnota je přisuzována parametru, protože užitečná část energie zdroje je zlomkem celkových výdajů. Podíl se vypočítá vynásobením zdánlivého výkonu faktorem. Pokud jsou vektory napětí a proudu stejné, je kosinus úhlu roven jedné. Výkon se ztrácí zátěží, uniká s teplem.

Věřte tomu, co se říká! Průměrný výkon periody při připojení ke zdroji čistě reaktance je nulový. Polovinu času induktor energii přijímá, druhou dává. Vinutí motoru je na schématech naznačeno přidáním zdroje EMF popisujícího přenos energie na hřídel.

Praktický výklad účiníku

Mnoho lidí si všimne rozporu v případě praktického zvažování jalového výkonu. Pro snížení koeficientu se doporučuje zařadit velké kondenzátory paralelně s vinutím motoru. Indukční odpor vyrovnává kapacitní, proud se opět shoduje s fázovým napětím. Je těžké pochopit proč:

Předpokládejme, že primární vinutí transformátoru je připojeno ke zdroji střídavého napětí.
V ideálním případě je aktivní odpor nulový. Napájení musí být reaktivní. Ale to je špatné: snaží se, aby úhel mezi napětím a proudem byl nulový!

Ale! Oscilační proces je lhostejný k činnosti motorů a transformátorů. Teorie jalového výkonu předpokládá, že veškerá energie kmitá. Do poslední kapky. V transformátoru, motoru z pole dochází k aktivnímu "úniku" energie k výkonu práce, indukci proudu sekundárního vinutí. Energie nemůže cirkulovat mezi zdrojem a spotřebitelem.

Reálný řetězec ztěžuje proces koordinace jednotlivých úseků. Pro zajištění dodavatelé požadují, aby byly kondenzátory instalovány paralelně k vinutí motoru, aby energie cirkulovala v místním segmentu a neodcházela ven a ohřívala propojovací vodiče. Je důležité vyhnout se nadměrné kompenzaci. Pokud je kapacita kondenzátorů příliš velká, baterie způsobí zvýšení účiníku.

Pokud jde o fázový posun, k němu dochází na sekundárním vinutí transformátoru rozvodny. To není role. Motor běží, část energie se nepřemění v užitečnou práci, odráží se zpět. Výsledkem je účiník. Účastnící se složkou indukčnosti je technologická, konstrukční vada. Část, která není užitečná. Kompenzujte přidáním kondenzátorových bloků.

Kontrola správnosti přizpůsobení se provádí na základě skutečnosti, že nedochází k fázovému posunu mezi napětím a proudem běžícího elektromotoru. Přebytečná energie cirkuluje mezi nadměrnou indukčností vinutí instalovaného kondenzátorovou jednotkou. Cíl akce byl splněn – vyhnout se zahřívání vodičů sítě napájející zařízení.

Co se nabízí pod rouškou úspory elektrické energie

Síť nabízí ke koupi energeticky úsporná zařízení. Kompenzátory jalového výkonu. Důležité je to nepřehánět. Dejme tomu, že kompenzátor by bylo vhodné podívat se vedle zapnutého kompresoru lednice, kolektorového motoru vysavače, zatížit byt opatřeními, když fungují žárovky - pochybný podnik. Před instalací si dejte práci zjistit fázový posun mezi napětím a proudem, podle informací správně spočítejte objem kondenzátorové banky. V opačném případě se pokusy ušetřit peníze tímto způsobem nezdaří, pokud se vám náhodou nepodaří ukázat prstem na oblohu, trefit se do cíle.

Druhým aspektem kompenzace jalového výkonu je účtování. Je vyroben pro velké podniky, kde jsou výkonné motory, které vytvářejí velké úhly fázového posunu. Zavést speciální čítače jalového výkonu, placené dle tarifu. Pro výpočet koeficientu platby se používá posouzení tepelných ztrát vodičů, zhoršení provozního režimu kabelové sítě a některé další faktory.

Perspektivy dalšího studia reaktivní energie jako fenoménu

Jalový výkon je fenomén odrazu energie. Ideální řetězce jevů postrádají. Jalový výkon se projevuje uvolněným teplem na aktivním odporu kabelových vedení, zkresluje sinusový průběh. Samostatné téma rozhovoru. Při odchylkách od normy motory nepracují tak hladce, překáží transformátory.

Jediné, v čem s autorem souhlasím, je, že kolem pojmu "reaktivní energie" koluje spousta legend... V odvetu zjevně autor také předložil své vlastní... Matoucí... rozporuplné... hojnost všeho druhu: "" energie přichází, energie odchází..." Výsledek se ukázal jako šokující, pravda je postavena na hlavu: "Závěr - jalový proud způsobuje zahřívání drátů, aniž by se cokoli dělalo užitečná práce" Pane, vážení! topení už je práce !!! Můj názor , zde lidé s technickým vzděláním bez vektorového diagramu synchronního generátoru pod zátěží neumí správně slepit popis procesu, ale zájemcům mohu nabídnout v jednoduché variantě, bez jakýchkoli potíží.

Tedy o reaktivní energii. 99 % elektřiny o napětí 220 voltů nebo více je generováno synchronními generátory. V každodenním životě a práci používáme různé elektrospotřebiče, většina z nich "ohřívá vzduch", vydává teplo na ten či onen stupeň... Televizi, monitor počítače, nemluvím o elektrickém kuchyňském sporáku, cítíte všude cítit teplo. To vše jsou spotřebitelé činného výkonu v elektrické síti synchronního generátoru. Činný výkon generátoru je nenávratná ztráta vyrobené energie na teplo ve vodičích a zařízeních. U synchronního generátoru je přenos činné energie doprovázen mechanickým odporem na hnací hřídeli. Kdybyste, milý čtenáři, manuálně otáčel generátor, okamžitě byste pocítil zvýšený odpor vaší námahy a to by znamenalo jediné, někdo do vaší sítě zařadil další počet ohřívačů, tedy zvýšilo se aktivní zatížení. Pokud máte dieselový motor jako pohon generátoru, ujistěte se, že spotřeba paliva roste rychlostí blesku, protože právě odporová zátěž spotřebovává vaše palivo. S reaktivní energií je to jiné ... řeknu vám, je to neuvěřitelné, ale někteří spotřebitelé elektřiny jsou sami zdroji elektřiny, i když na velmi krátkou chvíli, ale jsou. A pokud vezmeme v úvahu, že střídavý proud průmyslové frekvence mění svůj směr 50krát za sekundu, pak takoví (reaktivní) spotřebitelé předávají svou energii do sítě 50krát za sekundu. Víte, jak v životě, když někdo něco přidá k originálu bez následků, nezůstane to. Takže zde, za předpokladu, že je mnoho reaktivních spotřebičů nebo jsou dostatečně výkonné, pak je synchronní generátor nevybuzený. Vrátíme-li se k naší předchozí analogii, kdy jste jako pohon použili svou svalovou sílu, všimnete si, že navzdory skutečnosti, že jste neměnili rytmus otáčením generátoru, ani jste necítili nárůst odporu na hřídeli, světla ve vašem síť náhle vypadla. Je to paradox, plýtváme palivem, točíme generátorem na jmenovitý kmitočet, ale v síti není napětí... Vážený čtenáři, v takové síti vypněte reaktivní spotřebiče a vše se obnoví. Aniž bychom zacházeli do teorie, k odbuzení dochází, když se magnetická pole uvnitř generátoru, pole budícího systému otáčejícího se s hřídelí a pole stacionárního vinutí připojeného k síti otáčejí proti sobě, čímž se vzájemně oslabují. Výroba elektřiny s poklesem magnetického pole uvnitř generátoru klesá. Technologie šla daleko vpřed a moderní generátory jsou vybaveny automatickými regulátory buzení, a když reaktivní spotřebitelé „selhají“ napětí v síti, regulátor okamžitě zvýší budicí proud generátoru, magnetický tok se obnoví do normálu a napětí v síti se obnoví.Je jasné,že budící proud má a aktivní složku,tak když prosím doplňte palivo v naftě. . V každém případě jalová zátěž negativně ovlivňuje provoz elektrické sítě, zejména v době připojení jalového spotřebiče k síti, například asynchronního elektromotoru ... S výrazným výkonem druhého může vše skončit při neúspěchu, při nehodě. Na závěr mohu pro zvídavé a pokročilé oponenty dodat, že existují i reaktivní konzumenti s užitnými vlastnostmi. To jsou všechna ta, která mají elektrickou kapacitu ... Zapněte taková zařízení v síti a energetická společnost vám již dluží)). Ve své nejčistší podobě jsou to kondenzátory. Také vydávají elektřinu 50krát za sekundu, ale magnetický tok generátoru se naopak zvyšuje, takže regulátor může ještě snížit budicí proud, čímž šetří náklady. Proč jsme si to nezarezervovali dříve ... ale proč ... Vážený čtenáři, jděte kolem svého domu a hledejte kapacitní reaktivní spotřebič ... nenajdete ho ... Pokud nezničíte televizor nebo pračka ... ale žádný jasný přínos z toho nebude ....<