Реактивна потужність і її компенсація, формула, схема, діаграма

Більшість електроприймачів споживає з мережі струм, який відстає від прикладеної до затискачів напруги. Це пов’язано з наявністю индуктивностей, що створюють магнітний потік, необхідний для функціонування ЕП. Приймемо, що приймач електроенергііпрісоедінен до джерела синусоїдального напряженіяі споживає синусоїдальний струм, зрушений по фазі щодо напруги на кут пор.

Миттєва потужність, що переноситься змінним (синусоїдальним) струмом, – це твір миттєвих струму і напруги. Миттєва потужність – теж синусоїда, але подвійний частоти. Миттєва потужність позитивна при збігу знаків струму і напруги грузку і позначена «Г * Н») і негативна при різних знаках струму і напруги (т. Е. Передається від навантаження в генератор: «Н * Г»).

При наявності индуктивностей в навантаженні частина періоду електромагнітної енергії запасається, а в іншу частину періоду вона надходить назад в основне джерело енергії – генератор. В цілому за період кількість енергії, переданої від генератора в навантаження, більше (на величину активної потужності), ніж переданої від навантаження в генератор. Відбувається перенесення енергії від генератора в навантаження. Аналогічні процеси відбуваються, якщо в навантаженні присутні не індуктивність, а ємність, т. Е. Є навантаження споживає струм, випереджаюче напруга.

Значення миттєвої потужності на затисках пріемнікаявляется алгебраїчною сумою двох величин, одна з яких не залежить від часу, а інша пульсує з подвійною частотою.

Центруємо синусоїду, т. Е. Переносимо вісь абсцис, в центр синусоїди миттєвої потужності (рис. 9.2). Величину цього перенесення, або перший доданок у формулі (9.1), і назвали активною потужністю, задавши напрям руху цієї потужності тільки від генератора в навантаження. Активна потужність характеризує енергію, що виділяється в одиницю часу на виробництво корисної роботи в навантаженні. А центрована синусоїда (величина діючого значення синусоїди) отримала назву реактивної потужності (РМ).

Відповідно вводиться поняття повної потужності, споживаної навантаженням, яку в комплексній формі можна уявити виразами:

Прийнято вважати, що якщо споживаний струм відстає по фазі від напруги (індуктивний характер навантаження), то РМ має позитивне значення і говорять про споживання РМ, а якщо струм випереджає напругу (ємнісний характер навантаження), то РМ має від’ємне значення і говорять про генерацію РМ .

Введене поняття «реактивна потужність»Відображає обмінні процеси передачі енергії на змінному струмі. Протікає РМ за елементами мережі, завантажуючи їх, викликає в них втрати активної і реактивної потужності, викликає падіння напруги, але не виробляє корисної роботи в навантаженні, так як кількість енергії в цілому за період, перенесеної центрованої синусоїдою в одному напрямку, дорівнює кількості енергії, перенесеної в зворотному напрямку. З цієї причини твір РМ на час не є енергією і немає поняття «реактивна енергія» (цей термін іноді використовують при вирішенні завдань обліку електроенергії, але правильніше говорити про кварчасах). Щоб підкреслити особливий характер РМ, відступили від правил в написанні її розмірності і пишуть: вар, квар, Мвар (а не вар, кВАр, МВАр, як це слід було б за правилами).

До недавнього часу основним нормативним показником, що характеризує споживання РМ, був коефіцієнт мощностіcos φ (див. Формулу (9.3)). На вводах, що живлять промислове підприємство, середньозважене значення етогокоеффіціента повинно було знаходитися в діапазоні 0,92 … 0,95. Слід визнати, що вибір співвідношення P / S в якості нормативного не дає чіткого уявлення про динаміку зміни реального значення РМ. Наприклад, при зменшенні коефіцієнта потужності з 0,95 до 0,94 РМ змінюється на 10%, а при зменшенні цього ж коефіцієнта з 0,99 до 0,98 зміна РМ становить вже 42%. При розрахунках зручніше оперувати співвідношенням Q / P = tgcp, яке назвали коефіцієнтом реактивної потужності.

Мал. 9.3. Принципова схема живлення вузла навантаження

Можна зменшити індуктивність вузла навантаження установкою ємностей або, в загальному випадку, установкою в вузлі пристроїв, які споживають випереджаюче ток (пристроїв, що генерують РМ). Це дозволяє зменшити споживання РМ вузлом навантаження, тобто компенсувати частину РМ вузла навантаження, тому такий захід по

одержало назву «компенсація реактивної потужності» (КРМ). Пристрої, які споживають
випереджаюче ток, отримали назву «компенсуючі пристрої» (КУ), або додаткові джерела реактивної потужності. Таким чином, установка КУ в вузлі навантаження (рис. 9.3) зменшує перетікання РМ в цей вузол, що призводить вище точки відключення КУ (на рис. 9.4, 9.5 – векторні діаграми потужностей і струмів, що відповідають рис.

Ссылка на основную публикацию