Hvad er reaktiv kraft, og hvordan man håndterer det

Fysik i processen og praksis med brug af reaktive effektkompensationsenheder

For at forstå begrebet reaktiv energi husker vi først hvad der er elektrisk energi. Elektrisk strøm Er en fysisk mængde, der kendetegner hastigheden for produktion, transmission eller forbrug af elektrisk energi pr. Tidsenhed.

Jo større strøm der er, jo mere arbejde kan den elektriske installation udføre pr. Tidsenhed. Målt effekt i watt (produkt Volt x Ampere). Øjeblikkelig strøm er produktet af de øjeblikkelige værdier for spænding og strømstyrke på en del af det elektriske kredsløb.

Processfysik

I jævnstrømskredsløb falder værdierne for øjeblikkelig og gennemsnitseffekt i en bestemt periode sammen, men begrebet reaktiv effekt er fraværende. I vekslingskredsløb sker dette kun, hvis belastningen er rent aktiv. Dette er for eksempel en elektrisk varmelegeme eller en glødelampe. Med en sådan belastning i vekslingskredsløbet falder spændingsfasen og strømfasen sammen, og al strøm overføres til belastningen.

Hvis belastningen er induktiv (transformatorer, elektriske motorer), er strømmen efterfølgende spændingsfasen, hvis belastningen er kapacitiv (forskellige elektroniske enheder), er fasestrømmen foran spændingen. Da strømmen og spændingen ikke falder sammen i fase (reaktiv belastning), overføres kun en del af effekten (fuld effekt) til belastningen (forbruger), som kunne overføres til belastningen, hvis faseskiftet var nul (aktiv belastning).

Aktiv og reaktiv kraft

Den del af den samlede effekt, der blev overført til belastningen i vekselstrømsperioden kaldes aktiv kraft. Det er lig med produktet strømværdier for spænding og strøm på kosinus i fasevinklen mellem dem (cos φ).

Den strøm, der ikke blev overført til belastningen, men førte til tab i opvarmning og stråling kaldes reaktiv kraft. Det er lig med produktet af strømværdierne for strøm og spænding med sinussen i fasevinklen mellem dem (sin φ).

På denne måde reaktiv effekt er en værdi, der kendetegner belastningen. Det måles i volt reaktive ampere (var, var). I praksis opfattes oftere forestillingen om kosinusphi som en mængde, der karakteriserer kvaliteten af ​​et elektrisk anlæg med hensyn til energibesparelse.

Jo højere cos cos, jo mere energi, der leveres fra kilden, kommer faktisk ind i belastningen. Så du kan bruge en mindre kraftig kilde og mindre energi spildes.

Husholdningskonsumenters reaktivitet

Så AC-forbrugere har en sådan parameter som effektfaktoren cosφ.

På grafen forskydes strømmen 90 ° (for klarhed), det vil sige en fjerdedel af perioden. For eksempel har elektrisk udstyr cosφ = 0,8, hvilket svarer til en arccosvinkel på 0,8 ≈ 36,8 °. Denne ændring skyldes tilstedeværelsen af ​​ikke-lineære komponenter i forbrugeren af ​​elektricitet - kondensatorer og induktanser (for eksempel viklinger af elektriske motorer, transformatorer og elektromagneter).

For yderligere at forstå, hvad der sker, er det nødvendigt at tage højde for det faktum, at jo højere effektfaktoren (maks. 1), desto mere effektivt bruger forbruget den modtagne elektricitet fra netværket (dvs. en større mængde energi omdannes til nyttigt arbejde) - denne belastning kaldes resistiv.

Med en resistiv belastning falder strømmen i kredsløbet sammen med spændingen. Og med en lav effektfaktor kaldes belastningen reaktiv, dvs. en del af strømforbruget udfører ikke nyttigt arbejde.

Tabellen nedenfor viser klassificeringen af ​​forbrugere efter effektfaktor.

AC Forbrugerklassificering

Følgende tabel viser effektfaktoren for husholdningernes elforbrugere.

Effektfaktor for elektriske husholdningsapparater

Humorelektriker

Hvad er reaktiv kraft? Alt er meget enkelt!

Reaktive effektkompensationsmetoder

Det følger af ovenstående, at hvis belastningen er induktiv, skal den kompenseres ved hjælp af kondensatorer (kondensatorer), og omvendt kompenseres den kapacitive belastning ved hjælp af induktorer (choker og reaktorer). Dette hjælper med at øge kosinusphi (cos φ) til acceptable værdier på 0,7-0,9. Denne proces kaldes reaktiv effektkompensation.

Den økonomiske effekt af reaktiv magtkompensation

Den økonomiske effekt af at indføre reaktive kraftkompensationsfaciliteter kan være meget stor. Ifølge statistikker udgør det 12 til 50% af betalingen for elektricitet i forskellige regioner i Rusland. Installationen af ​​reaktiv strømkompensation lønner sig på højst et år.

For de designede faciliteter giver introduktionen af ​​en kondensatorenhed i udviklingsstadiet mulighed for at spare på omkostningerne ved kabellinjer ved at reducere deres tværsnit. En automatisk kondensatorinstallation kan for eksempel hæve cos φ fra 0,6 til 0,97.

fund

Så reaktive kraftkompensationsanlæg bringer konkrete økonomiske fordele. De giver dig også mulighed for at holde udstyr i driftsklar tilstand længere.

Her er et par grunde til, at dette sker.

1. Reduktion af belastningen på strømtransformatorer, stigning i forbindelse med dette deres levetid.

2. Reducer belastningen på ledninger og kabler, muligheden for at bruge kabler med mindre tværsnit.

3. Forbedring af kvaliteten af ​​elektricitet fra strømforbrugere.

4. Fjernelse af muligheden for bøder for reduktion af cos φ.

5. Reduktion af niveauet for højere harmonier i netværket.

6. Fald i elforbruget.

Comments

[#1 Constantin]

Effektfaktor er forholdet mellem aktiv effekt (watt, kilowatt) og tilsyneladende effekt (volt-ampère, kilovolt-ampère). Kraftfaktoren i det generelle tilfælde er altid mindre end enhed. Kun med en rent aktiv belastning (belysning, opvarmningsanordninger) er den lig med enheden. Værdien af ​​effektfaktoren bestemmer brøkdelen af ​​den tilsyneladende (fulde) effekt af generatoren eller transformeren, som de kan give til den elektriske modtager i form af aktiv effekt.

[#2]

Mange tak, virkelig forståelig information.

[#3 Andrew]

Det er bare artiklen glemte at tilføje, at det meste af den reaktive effekt returneres til det elektriske system! Hvis du forklarer det på dine fingre, strømmer strømmen gennem ledningen i begge sider på samme tid, hvis der er uoverensstemmelser - fra generatoren til belastningen og fra belastningen (den returnerer energi) til generatoren. Og naturligvis er dette kun muligt med AC. Og forbrugeren BETALER for energi, som han ikke faktisk brugte! Derfor forekommer nogle ting (såsom at sænke forbrugsniveauet) kun næsten på grund af det idiotiske princip, at måleren overvejer den forbipasserende energi, og HVOR den går på tromlen. Erstatning er en ting, der naturligvis er nødvendig, men for det meste for energiselskaber. Nå, hvis du tænker logisk - hvordan introduktionen af ​​et YDERLIGERE element med tab i kredsløbet kan øge dets effektivitet ???? Men som en metode til at håndtere harmoniske og forsænkning (overskridelse) af spænding i linjen, er den effektiv, fordi er enig generator og belastning. Naturligvis kan tyndere ledninger bruges (til teoretisk cos = 0, vil strømmen i ledningen fordobles, fordivil strømme gennem ledningen i begge retninger samme SIMULTANEOUSLY). Belastningen på kontrol- og distributionsenheder vil også aftage på grund af den samme. Og generatorer med omvendt strømtransformatorer kan ikke lide. Og disse processer forekommer under ENHVER belastningsændring (hvis den ikke er rent aktiv, hvilket generelt ikke rigtig sker, selv en almindelig lampe har en ubetydelig induktans). I 70'erne i USA på grund af AFSLUTNING bragte anlægget straks under linjen under hundrede distributionstransformatorer i flere stater ...

[#4]

Andrey, husholdningsmålere er "aktive energimålere". Med alt det efterfølgende. De tager ikke højde for reaktiv energi.

[#5 MaksimovM]

AndrewFor det første drives anlægget altid af flere kraftledninger. Og selvom anlægget er fuldstændigt frakoblet, hvilket i princippet er umuligt, da der altid er flere uafhængige energiforsyningskilder, kan dette ikke tjene som en grund til at afbryde distributionsstationer. Anlægget er i drift - belastningen er på transformatorstationer, anlægget er lukket ned - belastningen er faldet med en vis værdi. Dette er ikke en nødsituation for elsystemet. Det kan kun omvendt - anlægget tændes som et resultat af afstrømning af flere understationer.

Cosine phi (effektfaktor) er forholdet mellem aktiv effekt og total strømforbrug. I princippet kan det ikke være lig med nul. Alle transformatorer placeret i understationer, designet til en bestemt effekt, og denne effekt er fuld, det vil sige under hensyntagen til den aktive og reaktive komponent. Selvom den er aktiv, endda reaktiv, går den forbrugte elektriske kraft altid i en retning. Strømmen kan have en anden retning på transiteringslinjerne i transformatorstationer, i dette tilfælde afhængig af tilstanden i et bestemt afsnit i elsystemet, kan den aktive og reaktive effekt have en anden retning (forbrug eller retur af elektrisk energi).

[#6 BAB]

Kære venner (forfatteren af ​​artiklen og kommenterer), jeg er ikke enig med dig om alt, men jeg vil ikke diskutere dette. Jeg vil angive min vision om processens fysik. Generelt findes der naturligvis ikke en sådan type energi (magt) som "Reaktiv". Men der er et koncept: Reaktiv energi (magt). Dette koncept karakteriserer fænomenet, der opstår i elektriske kredsløb med vekselstrøm. Essensen af ​​fænomenet er enkel. Induktive og kapacitive elementer skaber (opstår) magnetiske og elektriske felter. I vekselstrømskredsløb er disse felter naturligvis også variable. Energi bruges til oprettelse af disse felter. For eksempel, når en strøm flyder i en induktans, opstår et magnetfelt. Når strømmen øges, forbruges energien fra det elektriske netværk (dvs. fra generatoren) for at skabe dette felt, og når strømmen aftager, returneres energien, der er lagret i induktansen, til netværket. For hver periode fordobles magnetfeltet fra nul til et maksimum og falder to gange i den modsatte retning. Et lignende fænomen forekommer i tanken. Kun i kapaciteten svinger elektriske felter, og dette sker synkront med en spændingsændring. Oscillationsfaserne for elektriske felter i en kapacitans og magnetiske felter i en induktans er altid i antifase. Lignende fænomener forekommer i mekaniske systemer: for eksempel når en fjeder komprimeres, energi bruges, og når den ikke er brændt, frigøres den lagrede potentielle energi (hvorfor ikke kapaciteten?), Eller for eksempel at pumpe vand til en jævn hastighed i et lukket vandforsyningssystem, det tager nogen tid for pumpen at arbejde, hvis efter det pumpen sluk, så fortsætter vandcirkulationen i nogen tid med inerti på grund af den lagrede kinetiske energi (dette er en analog induktans).

Konklusion: Reaktiv energi er ikke en speciel type energi, det er elektrisk energi, som periodisk forbruges i vekselstrømskredsløb og opgives af reaktive elementer.

PS. - Reaktiv energi (magt) kan måles, hvilket betyder, at den findes.

[#7]

Det eneste, jeg er enig med forfatteren, er, at der er mange sagn omkring begrebet "reaktiv energi" ... Tilsyneladende fremførte forfatteren sin egen hævn ... Forvirret ... modstridende ... alle slags overflod: "' kommer, energien går ... "Resultatet var generelt chokerende, sandheden blev vendt på hovedet:" Konklusion - den reaktive strøm forårsager, at ledningerne opvarmes uden at udføre noget nyttigt arbejde "Sir, kære! opvarmning fungerer allerede !!! Min mening, her kan folk med en teknisk uddannelse uden et vektordiagram over en synkron generator under belastning ikke klæbe procesbeskrivelsen korrekt sammen, og for de interesserede kan jeg tilbyde en enkel mulighed uden nogen form for fantasi.

Så om reaktiv energi. 99% af elektriciteten med en spænding på 220 volt eller mere genereres af synkrone generatorer. Vi bruger forskellige elektriske apparater i hverdagen og arbejdet, de fleste af dem "varme luften", afgiver varme til en eller anden grad ... Føler tv'et, computerskærmen, jeg snakker ikke engang om den elektriske ovn i køkkenet, overalt hvor det føles varmt. Disse er alle forbrugere af aktiv strøm i strømforsyningen til en synkron generator. Generatorens aktive kraft er det uoprettelige tab af genereret energi af varme i ledninger og enheder. For en synkron generator ledsages overførslen af ​​aktiv energi af mekanisk modstand på drivakslen. Hvis du, kære læser, roterede generatoren manuelt, ville du straks føle øget modstand mod dine anstrengelser, og det ville betyde denne, nogen inkluderede et ekstra antal varmeapparater i dit netværk, dvs. den aktive belastning steg. Hvis du har diesel som generator, skal du være sikker på, at brændstofforbruget øges med lynhastigheden, fordi det er den aktive belastning, der bruger dit brændstof. Med reaktiv energi er det anderledes ... Jeg siger jer, det er utroligt, men nogle af forbrugerne af elektricitet i sig selv er kilder til elektricitet, omend i et meget kort øjeblik, men det er de også. Og hvis vi tager højde for, at vekselstrøm af industriel frekvens ændrer retning 50 gange i sekundet, overfører sådanne (reaktive) forbrugere deres energi til netværket 50 gange i sekundet. Du ved hvordan i livet, hvis nogen tilføjer noget til originalen hans uden konsekvenser, forbliver det ikke. Så her, forudsat at der er en masse reaktive forbrugere, eller de er kraftige nok, er den synkrone generator begejstret. Vende tilbage til vores tidligere analogi, hvor du brugte din muskelkraft som et drev, vil du bemærke, at til trods for det faktum, at du ikke ændrede rytmen ved at dreje generatoren eller ikke følte en bølge af modstand på skaftet, blev lysene i dit netværk pludselig slukket. Paradoksalt nok bruger vi brændstof, vi roterer generatoren med en nominel frekvens, men der er ingen spænding i netværket ... Kære læser, sluk for reaktive forbrugere i et sådant netværk, og alt bliver gendannet. Uden at gå ind i teori forekommer excitationen, når magnetfelterne inden i generatoren, excitationssystemets felt, der roterer sammen med skaftet, og feltet for den stationære vikling, der er forbundet til netværket, roterer i den modsatte retning og derved svækker hinanden. Elektricitetsproduktion aftager med faldende magnetfelt inde i generatoren. Teknologien er gået langt foran, og moderne generatorer er udstyret med automatiske exciteringsregulatorer, og når reaktive forbrugere "svigter" spændingen i netværket, vil regulatoren øjeblikkeligt øge generatorens excitationsstrøm, magnetfluxen vender tilbage til normal og spændingen i netværket vil gendanne det er klart, at excitationsstrømmen har aktiv komponent, så tilføj venligst brændstof i diesel ..Under alle omstændigheder påvirker den reaktive belastning negativt driften af ​​netspændingen, især når den reaktive forbruger er forbundet til netværket, for eksempel en asynkron elektrisk motor ... Med en betydelig strøm fra sidstnævnte kan alt ende dårligt ved et uheld. Afslutningsvis kan jeg tilføje en nysgerrig og avanceret modstander, at der også er reaktive forbrugere med nyttige egenskaber. Dette er alle dem, der har elektrisk kapacitet ... Slut sådanne enheder til netværket, og det elektriske firma skylder dig allerede)). I ren form er dette kondensatorer. De afgiver også elektricitet 50 gange i sekundet, men på samme tid øges generatorens magnetiske flux tværtimod, så regulatoren kan reducere magnetiseringsstrømmen endnu, hvilket sparer omkostninger. Hvorfor reserverede vi ikke dette før ... hvorfor ... Kære læser, gå rundt i dit hus og kigge efter en kapacitiv jetforbruger ... du finder ikke ... Medmindre du adskiller et tv eller en vaskemaskine ... men det vil ikke være nyttigt .... <

[#8]

Som om 50 Hz er en ændring i retningen af ​​de aktuelle 100 gange i sekundet, tog det endnu et år ... Så alle er færdige.

[#9]

Eugene, i det første studieår eller Institut for Fysisk Uddannelse? Ville ikke være vanæret! Han, der har en hjerne, har lært selv i en klasse på den måde i 7.-8., At hertz er en fuld svingningsperiode i sekundet! dvs. med en sinusformet bølgeform med en frekvens på 50 Hz skifter skiltet til det modsatte 50 gange pr. sekund, men halvbølgen vil allerede være 100! Du læser her, han tager et udslæt: elektroteknik er nu blevet som en hedensk tro: obskurantisme og kætteri ...

[#10]

Venner, ved at reducere reaktiviteten reducerer du den aktive, det er en kendsgerning! Tælleren viser dette også!

Husk elementær fysik!

For at finde ud af indikatoren for aktiv effekt er det nødvendigt at kende den samlede effekt, til dens beregning bruges følgende formel: S = U \ I, hvor U er netværkets spænding, og I er netværkets nuværende styrke.

Beregningen af ​​aktiv effekt tager højde for fasevinklen eller koefficienten (cos), derefter: S = U * I * cos

Så tag kryds, mål reagens, hvis mindre end 0,9, sæt kondensere med den rette bedømmelse, så vil du være glad!

[#11 Anatoly]

Alt dette er korrekt, men hvis vi sætter en diodebro i kredsløbet med en kondensator (alle tab af aktiv effekt til opvarmning af diodebroen og kondensatoren tages naturligvis med i tælleren som aktiv effekt), og efter tilslutning af diodebroen, skal du tilslutte den elektrolytiske kondensator, så oplades den til det maksimale netspænding, hvorefter den ikke har nogen måde at aflade på, begynder at stå ladet ved den maksimale netværksspænding. Opladningstiden kan være vilkårlig lang, men kondensatoren forbruger kun strøm fra netværket gennem diodebroen, gradvis akkumulerer dens ladning og forøger spændingen på dens plader til netværkets maksimale spænding, og kondensatoren forbruger kun strømmen, som er 90 fasegrader foran fasespændingen, dvs. reaktiv strøm fra netværket. Ja, kondensatoren returnerede ikke sin opladning til det elektriske netværk i det næste kvartal af perioden, som det burde have gjort, hvis det var blevet tilsluttet det elektriske netværk uden en diodebro. Og så vil kondensatorens strøm uden at tage hensyn til de aktive tab som følge af opvarmning af dens plader betragtes som en rent reaktiv effekt. Men kondensatoren blev ladet med strøm fra en strømkilde i form af en diodebro, og denne strøm var en reaktiv strøm med hensyn til det elektriske netværk, da der er en anden kondensator i kredsløbet til diodebroen. Det vil sige, måleren tog ikke hensyn til denne elektriske strøm, fordi det var reaktiv effekt, og strømmen var næsten en spænding på 90 elektriske grader, og måleren som aktiv effekt tager kun hensyn til den strøm, der falder sammen i fase med strømmen. I dette tilfælde kan den elektrolytiske kondensator, der er tilsluttet efter diodebroen, ikke længere udledes til netværket; efter opladning til netværkets maksimale spænding forbliver den i en opladet tilstand.Det vil sige, at en del af den elektriske energi, som måleren ikke tager højde for, vælges fra det elektriske netværk. Hvis kondensatoren aflades hurtigt nok til en vis belastning, f.eks. En modstand, konverteres den ladning, der er akkumuleret af den elektrolytiske kondensator, til termisk energi, og den opvarmer modstanden. Kondensatoren oplades igen fra lysnettet. Hvis en strøm løber kontinuerligt over modstanden, udløser kondensatoren ripplerne af den berettigede spænding og genoplades fra netværket med reaktiv strøm. Men på samme tid vil en ensrettet reaktiv strøm strømme gennem selve modstanden. Størrelsen af ​​spændingsfaldet over modstanden afhænger af størrelsen af ​​dens modstand. Den konstante komponent af strømmen gennem modstanden vil ikke være i stand til at påvirke den elektriske vinkel mellem strømmen og spændingen i delens kredsløb til diodebroen, da spændingen efter diodebroen er 1,41 gange højere end spændingen til diodebroen. På grund af det faktum, at belastningsspændingen på diodebroen falder sammen i fase med afløbet ved krusningsstrømmen og krusningerne i den udlignende spænding er helt udjævnet, tager måleren ikke hensyn til en del af lasten som den aktive effekt i vekselstrømsnettet. For en stor belastning er et sådant kredsløb uacceptabelt på grund af størrelsen på kondensatorerne og høje strømme. Men en sådan ordning bruges i strømforsyningsordninger til LED-lamper med en ballastkondensator. Hvis der installeres en ballastmodstand i stedet for en ballastkondensator, øges strømforbruget på LED-lampen straks 20–25 gange på grund af store tab ved opvarmning af ballastmodstanden. Et sådant skema kan kun bruges ved lave kapaciteter og udelukkende til at konvertere elektrisk energi til varme, for eksempel til varm energi på LED's interne modstand ved udsendelse af lys.

[#12 Sergei]

Alle kommentatorer er så smarte, at du skriver eller kopierer kommentarer fra forskellige steder eller bøger. Så fortæl mig, hvad lever vi i en sådan røvhul, at vi er nødt til at undersøge energityperne selv, og hvordan det fungerer, og hvad vi betaler for. Respekt for forfatteren.

[#13 hamster]

i kommentarer er det skrevet endnu værre end i artiklen - ingen er klare

[#14 Serge]

Og hvad slags trick er denne slags. Aktiv energi er 53435. Reaktiv forbrugt-7345 og reaktiv frigivet-36456, og dette er i henhold til måleren. Hvorfor er der en sådan forskel mellem reaktive energier, og er det rigtigt, at vi er tvunget til at betale for det

[#15 Elena Alexandrovna]

Hvor fik du disse formler fra ?! Bruttoeffekt: S = rod af (P * P + Q * Q), hvor P er aktiv og Q er reaktiv effekt. For at finde den reaktive skal du multiplicere den aktive (hvilken P) med en bestemt koefficient (tg f), som er placeret fra cos f i henhold til modtagerens pasdata (hvis du har brug for det, vil du let finde den). Arr ... Nu leder du efter information på internettet, og du støder på vrøvl ... At reducere reaktiv magt på ingen måde reducere aktiv !!! Tværtimod, fuld styrke bør stræbe efter at være aktiv !!!

[#16 VVM]

"...ved teoretisk cos = 0 fordobles strømmen i ledningen"m ... ja!
Nå, tegne allerede, selv for dig selv, denne forbandede enhedskreds og detteskide Kartesisk kors med pile (en til højre, en til toppen).