KAS YRA BENDRA, AKTYVIOJI IR REAKTYVIOJI GALIA? NUO KOMPLEKSINIO IKI PAPRASTŲ.

Kasdieniame gyvenime beveik kiekvienas susiduria su sąvokomis „elektros galia“, „elektros suvartojimas“ arba „kiek elektros energijos suvartoja šis daiktas“. Šioje kolekcijoje techniškai išprususiems specialistams paaiškinsime kintamosios srovės elektros energijos sąvoką ir paveikslėlyje parodysime elektros galią humanitarinio mąstymo žmonėms „kiek elektros sunaudoja šis daiktas“ :-). Atskleidžiame praktiškiausią ir pritaikomiausią elektros energijos sąvoką ir sąmoningai vengiame aprašyti diferencines elektros galios išraiškas.

KAS YRA AC ENERGIJOS?

Kintamosios srovės grandinėse nuolatinės srovės galios formulė gali būti naudojama tik momentinei galiai apskaičiuoti, kuri laikui bėgant labai kinta ir yra nenaudinga atliekant praktinius skaičiavimus. Tiesioginis vidutinės galios apskaičiavimas reikalauja integracijos laikui bėgant. Norint apskaičiuoti galią grandinėse, kuriose įtampa ir srovė periodiškai kinta, vidutinę galią galima apskaičiuoti integruojant momentinę galią per laikotarpį. Praktikoje didžiausią reikšmę turi galios skaičiavimas kintamos sinusinės įtampos ir srovės grandinėse.

Norint susieti suminės, aktyviosios, reaktyviosios galios ir galios koeficiento sąvokas, patogu atsigręžti į kompleksinių skaičių teoriją. Galime daryti prielaidą, kad kintamosios srovės grandinės galia išreiškiama kompleksiniu skaičiumi taip, kad aktyvioji galia yra tikroji jos dalis, reaktyvioji galia yra įsivaizduojama dalis, tariamoji galia yra modulis, o kampas φ (fazės poslinkis) yra argumentas. Tokiam modeliui galioja visi žemiau parašyti ryšiai.

Aktyvioji galia (tikra galia)

Matavimo vienetas yra vatas (rusiškas pavadinimas: W, kilovatas - kW; tarptautinis: vatas -W, kilovatas - kW).

Vidutinė momentinės galios vertė per laikotarpį T vadinama aktyvia galia ir

išreikšta formule:

Vienfazėse sinusoidinės srovės grandinėse, kur υ ir Ι yra įtampos ir srovės kvadratinės vertės, o φ yra fazių poslinkio kampas tarp jų.

Nesinusinės srovės grandinėse elektros galia lygi atskirų harmonikų atitinkamų vidutinių galių sumai. Aktyvioji galia apibūdina negrįžtamo elektros energijos pavertimo kitų rūšių energija (šiluma ir elektromagnetine) greitį. Aktyvioji galia taip pat gali būti išreikšta srove, įtampa ir aktyviąja grandinės varžos dedamoji r arba jos laidumu g pagal formulę. Bet kurioje sinusinės ir ne sinusinės srovės elektros grandinėje visos grandinės aktyvioji galia yra lygi atskirų grandinės dalių aktyviųjų galių sumai trifazių grandinių atveju, elektros galia apibrėžiama kaip atskirų fazių galių suma. Su bendra galia S aktyvusis yra susietas ryšiu.

Ilgųjų linijų teorijoje (elektromagnetinių procesų perdavimo linijoje analizė, kurios ilgis panašus į elektromagnetinės bangos ilgį) pilnas aktyviosios galios analogas yra perduodama galia, kuri apibrėžiama kaip skirtumas tarp krintančios galios. galia ir atspindėta galia.

Reaktyvioji galia

Matavimo vienetas yra reaktyvusis voltas-amperas (rusiškas pavadinimas: var, kVAR; tarptautinis: var).

Reaktyvioji galia yra dydis, apibūdinantis apkrovas, susidarančias elektros prietaisuose dėl elektromagnetinio lauko energijos svyravimų sinusinės kintamosios srovės grandinėje, lygus įtampos U ir srovės I šaknies kvadratinių verčių sandaugai, padaugintam iš fazinio kampo φ sinusas tarp jų:

(jei srovė atsilieka nuo įtampos, fazės poslinkis laikomas teigiamu, jei veda – neigiamas). Reaktyvioji galia yra susijusi su bendra galia S ir aktyvia galia P santykiu: .

Fizinė reaktyviosios galios reikšmė yra energija, pumpuojama iš šaltinio į imtuvo reaktyviuosius elementus (induktorius, kondensatorius, variklio apvijas), o vėliau šiais elementais grąžinama atgal į šaltinį per vieną svyravimo laikotarpį, nurodytą šiuo laikotarpiu.

Reikėtų pažymėti, kad sin φ reikšmė φ reikšmėms nuo 0 iki plius 90° yra teigiama reikšmė. Sin φ reikšmė, kai φ reikšmė yra nuo 0 iki minus 90°, yra neigiama reikšmė. Pagal formulę

reaktyvioji galia gali būti teigiama reikšmė (jei apkrova yra aktyviosios-indukcinės prigimties) arba neigiama (jei apkrova yra aktyvi-talpinė). Ši aplinkybė pabrėžia faktą, kad reaktyvioji galia nedalyvauja veikiant elektros srovei. Kai prietaisas turi teigiamą reaktyviąją galią, įprasta sakyti, kad jis ją sunaudoja, o kai gamina neigiamą – gamina, tačiau tai yra tik susitarimas dėl to, kad dauguma energiją vartojančių įrenginių (pavyzdžiui, asinchroniniai varikliai) ), taip pat grynai aktyvios apkrovos, jungiamos per transformatorių, yra aktyvios-indukcinės.

Šiuolaikinių elektrinių matavimo keitiklių panaudojimas mikroprocesorinėje technologijoje leidžia tiksliau įvertinti energijos kiekį, grįžtantį iš indukcinės ir talpinės apkrovos į kintamos įtampos šaltinį.

Galia gali būti teigiama reikšmė (jei apkrova yra aktyvi-indukcinė) arba neigiama (jei apkrova yra aktyvi-talpinė). Ši aplinkybė pabrėžia faktą, kad reaktyvioji galia nedalyvauja veikiant elektros srovei. Kai prietaisas turi teigiamą reaktyviąją galią, įprasta sakyti, kad jis ją sunaudoja, o kai gamina neigiamą – gamina, tačiau tai yra tik susitarimas dėl to, kad dauguma energiją vartojančių įrenginių (pavyzdžiui, asinchroniniai varikliai) ), taip pat grynai aktyvios apkrovos, jungiamos per transformatorių, yra aktyvios-indukcinės.

Jėgainėse įrengti sinchroniniai generatoriai gali tiek gaminti, tiek vartoti reaktyviąją galią, priklausomai nuo generatoriaus rotoriaus apvija tekančios žadinimo srovės dydžio. Dėl šios sinchroninių elektros mašinų savybės reguliuojamas nurodytas tinklo įtampos lygis. Siekiant pašalinti perkrovas ir padidinti elektros įrenginių galios koeficientą, atliekamas reaktyviosios galios kompensavimas.

Šiuolaikinių elektrinių matavimo keitiklių, pagrįstų mikroprocesorine technologija, naudojimas leidžia tiksliau įvertinti energijos kiekį, grįžtantį iš indukcinės ir talpinės apkrovos į kintamos įtampos šaltinį.

Matoma galia

Bendros elektros galios vienetas yra voltas-amperas (rusiškas pavadinimas: VA, VA, kVA-kilo-volt-amper; tarptautinis: V A, kVA).

Bendra galia yra vertė, lygi periodinės elektros srovės I grandinėje ir įtampos U jos gnybtuose efektyviųjų verčių sandaugai: ; Bendrosios galios ir aktyviosios bei reaktyviosios galios santykis išreiškiamas taip: kur P – aktyvioji galia, Q – reaktyvioji galia (su indukcine apkrova Q›0, o su talpine apkrova Q‹0).

Vektorinis ryšys tarp bendrosios, aktyviosios ir reaktyviosios galios išreiškiamas formule:

Bendra galia turi praktinę reikšmę kaip vertė, nusakanti apkrovas, kurias vartotojas faktiškai daro maitinimo tinklo elementams (laidams, kabeliams, skirstomosioms plokštėms, transformatoriams, elektros linijoms), nes šios apkrovos priklauso nuo suvartojamos srovės, o ne nuo energijos, kurią faktiškai naudoja vartotojas. Štai kodėl bendra transformatorių ir skirstomųjų plokščių galia matuojama voltais, o ne vatais.

Visi aukščiau pateikti formuliniai ir tekstiniai bendrųjų, reaktyviųjų ir aktyviųjų galių aprašymai yra vizualiai ir intuityviai aiškūs toliau pateiktame paveikslėlyje:-)

NTS grupės įmonės (TM Elektrokaprizam-NET) specialistai turi didelę patirtį parenkant specializuotą pastatų sistemų įrangą, užtikrinančią gyvybiškai svarbių objektų nepertraukiamą maitinimą. Sugebame kuo efektyviau atsižvelgti į įvairius elektrinius ir eksploatacinius parametrus, kurie leidžia pasirinkti ekonomiškai pagrįstą nepertraukiamo maitinimo sistemos sukūrimą naudojant kuro jėgaines ir kitą susijusią įrangą.

© Medžiagą parengė NTS grupės įmonės (TM Electrokaprizam-NET) specialistai, naudodami informaciją iš atvirų šaltinių, įskaitant. iš nemokamos enciklopedijos Wikipedia https://ru.wikipedia.org

Buitinio ar pramoninio elektros prietaiso sunaudota elektros energija paprastai apskaičiuojama atsižvelgiant į bendrą elektros srovės, einančios per matuojamą elektros grandinę, galią.
Šiuo atveju nustatomi du rodikliai, atspindintys visos galios kainą aptarnaujant vartotoją. Šie rodikliai vadinami aktyvia ir reaktyvia energija. Bendra galia yra šių dviejų rodiklių suma.

Pilna galia.

Pagal nusistovėjusią praktiką vartotojai moka ne už naudingąją galią, kuri tiesiogiai naudojama buityje, o už visą tiekėjo tiekiamą galią. Šie rodikliai išsiskiria matavimo vienetais – bendra galia matuojama voltais (VA), o naudingoji galia – kilovatais. Aktyviąją ir reaktyviąją elektrą naudoja visi elektros prietaisai, maitinami iš tinklo.

Aktyvi elektra.

Aktyvusis bendrosios galios komponentas atlieka naudingą darbą ir paverčiamas tomis energijos rūšimis, kurių reikia vartotojui. Kai kurių buitinių ir pramoninių elektros prietaisų aktyvioji ir tariama galia skaičiavimuose sutampa. Tarp tokių prietaisų yra elektrinės viryklės, kaitrinės lempos, elektrinės orkaitės, šildytuvai, lygintuvai ir lyginimo presai ir kt. Jei pase nurodyta aktyvioji galia 1 kW, tai bendra tokio prietaiso galia bus 1 kVA.

Reaktyviosios elektros samprata.

Šio tipo elektros energija būdinga grandinėms, kuriose yra reaktyvių elementų. Reaktyvioji elektra – tai visos gaunamos galios dalis, kuri neišleidžiama naudingam darbui. Nuolatinės srovės grandinėse reaktyviosios galios sąvokos nėra. Kintamosios srovės grandinėse reaktyvusis komponentas atsiranda tik tada, kai yra indukcinė arba talpinė apkrova. Šiuo atveju yra neatitikimas tarp srovės fazės ir įtampos fazės. Šis fazės poslinkis tarp įtampos ir srovės žymimas simboliu „φ“. Esant indukcinei apkrovai grandinėje, stebimas fazės atsilikimas, o esant talpinei apkrovai - pažengęs. Todėl vartotoją pasiekia tik dalis visos galios, o pagrindiniai nuostoliai atsiranda dėl nenaudingo prietaisų ir prietaisų šildymo eksploatacijos metu. Galios nuostoliai atsiranda dėl to, kad elektros prietaisuose yra indukcinės ritės ir kondensatoriai. Dėl jų tam tikrą laiką grandinėje kaupiasi elektra. Po to sukaupta energija grąžinama atgal į grandinę. Prietaisai, kurių energijos suvartojimas apima reaktyvųjį elektros komponentą, yra nešiojamieji elektriniai įrankiai, elektros varikliai ir įvairūs buitiniai prietaisai. Ši vertė apskaičiuojama atsižvelgiant į specialų galios koeficientą, kuris žymimas kaip cos φ.

Reaktyviosios elektros energijos skaičiavimas.

Galios koeficientas svyruoja nuo 0,5 iki 0,9; Tikslią šio parametro reikšmę galima rasti elektros prietaiso duomenų lape. Tariama galia turi būti nustatyta kaip aktyvioji galia, padalyta iš koeficiento. Pavyzdžiui, jei elektrinio grąžto pase nurodyta 600 W galia ir 0,6 vertė, tada bendra įrenginio sunaudota galia bus lygi 600/06, tai yra 1000 VA. Jei nėra pasų, skirtų bendrai įrenginio galiai apskaičiuoti, koeficientas gali būti lygus 0,7. Kadangi viena iš pagrindinių esamų maitinimo sistemų užduočių yra tiekti naudingąją galią galutiniam vartotojui, reaktyviosios galios nuostoliai laikomi neigiamu veiksniu, o šio rodiklio padidėjimas verčia suabejoti visos elektros grandinės efektyvumu.

Koeficiento reikšmė, kai atsižvelgiama į nuostolius.

Kuo didesnė galios koeficiento reikšmė, tuo mažesni bus aktyviosios elektros energijos nuostoliai – tai reiškia, kad sunaudota elektros energija galutiniam vartotojui kainuos šiek tiek mažiau. Siekiant padidinti šio koeficiento vertę, elektrotechnikoje naudojami įvairūs metodai, skirti kompensuoti netikslinius elektros energijos nuostolius. Kompensaciniai įtaisai yra pirmaujantys srovės generatoriai, kurie išlygina fazės kampą tarp srovės ir įtampos. Tam pačiam tikslui kartais naudojamos kondensatorių baterijos. Jie yra prijungti lygiagrečiai su darbo grandine ir naudojami kaip sinchroniniai kompensatoriai.

Elektros kainos privatiems klientams apskaičiavimas.

Individualiam naudojimui aktyvioji ir reaktyvioji elektra sąskaitose neatskiriama – vartojimo mastu reaktyviosios energijos dalis nedidelė. Todėl privatūs klientai, suvartojantys iki 63 A elektros energijos, apmoka vieną sąskaitą, kurioje visa sunaudota elektros energija laikoma aktyvia. Papildomi nuostoliai reaktyviosios elektros grandinėje nėra atskirai paskirstomi ir už juos nemokami. Reaktyviosios elektros apskaita įmonėms Kitas dalykas – įmonės ir organizacijos. Gamybinėse patalpose ir pramonės cechuose sumontuota daugybė elektros įrenginių, o bendroje tiekiamoje elektroje yra nemaža dalis reaktyviosios energijos, reikalingos maitinimo šaltiniams ir elektros varikliams veikti. Įmonėms ir organizacijoms tiekiama aktyvioji ir reaktyvioji elektros energija reikalauja aiškaus atskyrimo ir kitokio mokėjimo už ją būdo. Šiuo atveju elektros energijos tiekimo įmonės ir galutinių vartotojų santykių reguliavimo pagrindas yra tipinė sutartis. Pagal šiame dokumente nustatytas taisykles organizacijoms, suvartojančioms daugiau nei 63 A elektros energiją, reikalingas specialus prietaisas, teikiantis reaktyviosios energijos rodmenis apskaitai ir atsiskaitymui. Tinklo įmonė įrengia reaktyvinį elektros skaitiklį ir apmokestina pagal jo parodymus.

Reaktyviosios energijos faktorius.

Kaip minėta anksčiau, mokėjimo sąskaitose aktyvioji ir reaktyvioji elektra išskiriama atskirose eilutėse. Jeigu reaktyviosios ir suvartotos elektros tūrių santykis neviršija nustatytos normos, tai mokestis už reaktyviąją energiją nėra imamas. Santykio koeficientą galima parašyti įvairiai, jo vidutinė reikšmė yra 0,15. Jei ši ribinė vertė viršijama, vartotojų įmonei rekomenduojama įrengti kompensacinius įrenginius.

Reaktyvioji energija daugiabučiuose namuose.

Tipinis elektros vartotojas yra daugiabutis namas su pagrindiniu saugikliu, suvartojantis daugiau nei 63 A elektros energiją. Jeigu tokiame pastate yra tik gyvenamosios patalpos, už reaktyviąją elektros energiją nereikia mokėti. Taigi daugiabučio namo gyventojai mokesčiuose mato tik mokėjimą už visą tiekėjo namui patiektą elektros energiją. Ta pati taisyklė galioja ir būsto kooperatyvams.

Ypatingi reaktyviosios galios matavimo atvejai.

Pasitaiko atvejų, kai daugiaaukščiame pastate yra ir komercinės organizacijos, ir butai. Elektros tiekimas tokiems namams reglamentuojamas atskirais įstatymais. Pavyzdžiui, padalijimas gali būti naudingo ploto dydis. Jei daugiabutyje komercinės organizacijos užima mažiau nei pusę naudingo ploto, mokėjimai už reaktyviąją energiją nėra apmokestinami. Viršijus ribinį procentą, atsiranda prievolės mokėti už reaktyviąją elektros energiją. Kai kuriais atvejais gyvenamieji pastatai nėra atleidžiami nuo mokėjimo už reaktyviąją energiją. Pavyzdžiui, jei pastate yra lifto prijungimo vietos butams, mokesčiai už reaktyviosios elektros naudojimą atsiranda atskirai, tik šiai įrangai. Butų savininkai vis dar moka tik už aktyvią elektrą.

Turinys:

Elektros inžinerijoje tarp daugelio apibrėžimų dažnai vartojamos tokios sąvokos kaip aktyvioji, reaktyvioji ir tariama galia. Šie parametrai yra tiesiogiai susiję su srove ir įtampa, kai įjungiami bet kokie vartotojai. Skaičiavimams atlikti naudojamos įvairios formulės, tarp kurių pagrindinė yra įtampos ir srovės sandauga. Visų pirma, tai susiję su nuolatine įtampa. Tačiau grandinėse kintamasis yra padalintas į kelis aukščiau nurodytus komponentus. Kiekvieno iš jų apskaičiavimas taip pat atliekamas naudojant formules, kurių dėka galite gauti tikslius rezultatus.

Aktyvios, reaktyviosios ir tariamosios galios formulės Pagrindinis komponentas laikomas aktyvia galia. Tai dydis, apibūdinantis elektros energijos pavertimo kitų rūšių energija procesą. Kitaip tariant, tai yra greitis, kuriuo . Būtent ši vertė rodoma elektros skaitiklyje ir sumokama vartotojų. Aktyvioji galia apskaičiuojama pagal formulę

: P = U x I x cosph. Skirtingai nuo aktyviosios energijos, kuri reiškia energiją, kurią tiesiogiai suvartoja elektros prietaisai ir paverčia kitomis energijos rūšimis – šilumine, šviesa, mechanine ir pan., reaktyvioji galia yra tam tikras nematomas asistentas. Jai dalyvaujant, sukuriami elektromagnetiniai laukai, kuriuos sunaudoja elektros varikliai. Visų pirma, tai lemia apkrovos pobūdį ir gali būti ne tik generuojama, bet ir suvartojama. Reaktyviosios galios skaičiavimai atliekami naudojant formulę

Bendra galia yra dydis, susidedantis iš aktyviųjų ir reaktyviųjų komponentų. Jis aprūpina vartotojus reikiamu elektros energijos kiekiu ir palaiko darbinę būklę. Skaičiavimui naudojama formulė: S = .

Kaip rasti aktyviąją, reaktyviąją ir tariamąją galią

Aktyvioji galia reiškia energiją, kurią šaltinis negrįžtamai sunaudoja per laiko vienetą, kad vartotojas atliktų kokį nors naudingą darbą. Vartojimo procese, kaip jau minėta, ji paverčiama kitų rūšių energija.

Kintamosios srovės grandinėje aktyviosios galios vertė apibrėžiama kaip vidutinė momentinė galia per tam tikrą laikotarpį. Todėl vidutinė vertė per šį laikotarpį priklausys nuo fazės kampo tarp srovės ir įtampos ir nebus lygi nuliui, jei šioje grandinės dalyje yra aktyvioji varža. Paskutinis veiksnys lemia aktyviosios galios pavadinimą. Būtent dėl ​​aktyvios varžos elektra negrįžtamai paverčiama kitų rūšių energija.

Atliekant elektros grandinių skaičiavimus, plačiai naudojama reaktyviosios galios sąvoka. Jai dalyvaujant, vyksta tokie procesai kaip energijos mainai tarp šaltinių ir reaktyviųjų grandinės elementų. Šis parametras skaitine prasme bus lygus amplitudei, kurią turi grandinės momentinės galios kintamasis komponentas.

Yra tam tikra reaktyviosios galios priklausomybė nuo kampo φ ženklo, parodyto paveikslėlyje. Šiuo atžvilgiu tai turės teigiamą arba neigiamą reikšmę. Skirtingai nei aktyvioji galia, matuojama , reaktyvioji galia matuojama var - reaktyviosios galios voltais. Galutinė reaktyviosios galios reikšmė šakotose elektros grandinėse yra tų pačių galių algebrinė suma kiekvienam grandinės elementui, atsižvelgiant į jų individualias charakteristikas.

Pagrindinė bendrosios galios sudedamoji dalis yra didžiausia galima aktyvioji galia esant anksčiau žinomai srovei ir įtampai. Šiuo atveju cosф yra lygus 1, kai nėra fazės poslinkio tarp srovės ir įtampos. Bendra galia taip pat apima reaktyvųjį komponentą, kuris aiškiai matyti iš aukščiau pateiktos formulės. Šio parametro matavimo vienetas yra voltas-amperas (VA).

Buitinio ar pramoninio elektros prietaiso sunaudota elektros energija paprastai apskaičiuojama atsižvelgiant į bendrą elektros srovės, einančios per matuojamą elektros grandinę, galią.

Šiuo atveju nustatomi du rodikliai, atspindintys visos galios kainą aptarnaujant vartotoją. Šie rodikliai vadinami aktyvia ir reaktyvia energija. Bendra galia yra šių dviejų rodiklių suma.

Pilna galia.
Pagal nusistovėjusią praktiką vartotojai moka ne už naudingąją galią, kuri tiesiogiai naudojama buityje, o už visą tiekėjo tiekiamą galią. Šie rodikliai išsiskiria matavimo vienetais – bendra galia matuojama voltais (VA), o naudingoji galia – kilovatais. Aktyviąją ir reaktyviąją elektrą naudoja visi elektros prietaisai, maitinami iš tinklo.

Aktyvi elektra.
Aktyvusis bendrosios galios komponentas atlieka naudingą darbą ir paverčiamas tomis energijos rūšimis, kurių reikia vartotojui. Kai kurių buitinių ir pramoninių elektros prietaisų aktyvioji ir tariama galia skaičiavimuose sutampa. Tarp tokių prietaisų yra elektrinės viryklės, kaitrinės lempos, elektrinės orkaitės, šildytuvai, lygintuvai ir lyginimo presai ir kt. Jei pase nurodyta aktyvioji galia 1 kW, tai bendra tokio prietaiso galia bus 1 kVA.

Reaktyviosios elektros samprata.
Šio tipo elektros energija būdinga grandinėms, kuriose yra reaktyvių elementų. Reaktyvioji elektra – tai visos gaunamos galios dalis, kuri neišleidžiama naudingam darbui. Nuolatinės srovės grandinėse reaktyviosios galios sąvokos nėra. Kintamosios srovės grandinėse reaktyvusis komponentas atsiranda tik tada, kai yra indukcinė arba talpinė apkrova. Šiuo atveju yra neatitikimas tarp srovės fazės ir įtampos fazės. Šis fazės poslinkis tarp įtampos ir srovės žymimas simboliu „φ“. Esant indukcinei apkrovai grandinėje, stebimas fazės atsilikimas, o esant talpinei apkrovai - pažengęs. Todėl vartotoją pasiekia tik dalis visos galios, o pagrindiniai nuostoliai atsiranda dėl nenaudingo prietaisų ir prietaisų šildymo eksploatacijos metu. Galios nuostoliai atsiranda dėl to, kad elektros prietaisuose yra indukcinės ritės ir kondensatoriai. Dėl jų tam tikrą laiką grandinėje kaupiasi elektra. Po to sukaupta energija grąžinama atgal į grandinę. Prietaisai, kurių energijos suvartojimas apima reaktyvųjį elektros komponentą, yra nešiojamieji elektriniai įrankiai, elektros varikliai ir įvairūs buitiniai prietaisai. Ši vertė apskaičiuojama atsižvelgiant į specialų galios koeficientą, kuris žymimas kaip cos φ.

Reaktyviosios elektros energijos skaičiavimas.
Galios koeficientas svyruoja nuo 0,5 iki 0,9; Tikslią šio parametro reikšmę galima rasti elektros prietaiso duomenų lape. Tariama galia turi būti nustatyta kaip aktyvioji galia, padalyta iš koeficiento. Pavyzdžiui, jei elektrinio grąžto pase nurodyta 600 W galia ir 0,6 vertė, tada bendra įrenginio sunaudota galia bus lygi 600/06, tai yra 1000 VA. Jei nėra pasų, skirtų bendrai įrenginio galiai apskaičiuoti, koeficientas gali būti lygus 0,7. Kadangi viena iš pagrindinių esamų maitinimo sistemų užduočių yra tiekti naudingąją galią galutiniam vartotojui, reaktyviosios galios nuostoliai laikomi neigiamu veiksniu, o šio rodiklio padidėjimas verčia suabejoti visos elektros grandinės efektyvumu.

Koeficiento reikšmė, kai atsižvelgiama į nuostolius.
Kuo didesnė galios koeficiento reikšmė, tuo mažesni bus aktyviosios elektros energijos nuostoliai – tai reiškia, kad sunaudota elektros energija galutiniam vartotojui kainuos šiek tiek mažiau. Siekiant padidinti šio koeficiento vertę, elektrotechnikoje naudojami įvairūs metodai, skirti kompensuoti netikslinius elektros energijos nuostolius. Kompensaciniai įtaisai yra pirmaujantys srovės generatoriai, kurie išlygina fazės kampą tarp srovės ir įtampos. Tam pačiam tikslui kartais naudojamos kondensatorių baterijos. Jie yra prijungti lygiagrečiai su darbo grandine ir naudojami kaip sinchroniniai kompensatoriai.

Elektros kainos privatiems klientams apskaičiavimas.
Individualiam naudojimui aktyvioji ir reaktyvioji elektra sąskaitose neatskiriama – vartojimo mastu reaktyviosios energijos dalis nedidelė. Todėl privatūs klientai, suvartojantys iki 63 A elektros energijos, apmoka vieną sąskaitą, kurioje visa sunaudota elektros energija laikoma aktyvia. Papildomi nuostoliai reaktyviosios elektros grandinėje nėra atskirai paskirstomi ir už juos nemokami. Reaktyviosios elektros apskaita įmonėms Kitas dalykas – įmonės ir organizacijos. Gamybinėse patalpose ir pramonės cechuose sumontuota daugybė elektros įrenginių, o bendroje tiekiamoje elektroje yra nemaža dalis reaktyviosios energijos, reikalingos maitinimo šaltiniams ir elektros varikliams veikti. Įmonėms ir organizacijoms tiekiama aktyvioji ir reaktyvioji elektros energija reikalauja aiškaus atskyrimo ir kitokio mokėjimo už ją būdo. Šiuo atveju elektros energijos tiekimo įmonės ir galutinių vartotojų santykių reguliavimo pagrindas yra tipinė sutartis. Pagal šiame dokumente nustatytas taisykles organizacijoms, suvartojančioms daugiau nei 63 A elektros energiją, reikalingas specialus prietaisas, teikiantis reaktyviosios energijos rodmenis apskaitai ir atsiskaitymui. Tinklo įmonė įrengia reaktyvinį elektros skaitiklį ir apmokestina pagal jo parodymus.

Reaktyviosios energijos faktorius.
Kaip minėta anksčiau, mokėjimo sąskaitose aktyvioji ir reaktyvioji elektra išskiriama atskirose eilutėse. Jeigu reaktyviosios ir suvartotos elektros tūrių santykis neviršija nustatytos normos, tai mokestis už reaktyviąją energiją nėra imamas. Santykio koeficientą galima parašyti įvairiai, jo vidutinė reikšmė yra 0,15. Jei ši ribinė vertė viršijama, vartotojų įmonei rekomenduojama įrengti kompensacinius įrenginius.

Reaktyvioji energija daugiabučiuose namuose.
Tipinis elektros vartotojas yra daugiabutis namas su pagrindiniu saugikliu, suvartojantis daugiau nei 63 A elektros energiją. Jeigu tokiame pastate yra tik gyvenamosios patalpos, už reaktyviąją elektros energiją nereikia mokėti. Taigi daugiabučio namo gyventojai mokesčiuose mato tik mokėjimą už visą tiekėjo namui patiektą elektros energiją. Ta pati taisyklė galioja ir būsto kooperatyvams.

Ypatingi reaktyviosios galios matavimo atvejai.
Pasitaiko atvejų, kai daugiaaukščiame pastate yra ir komercinės organizacijos, ir butai. Elektros tiekimas tokiems namams reglamentuojamas atskirais įstatymais. Pavyzdžiui, padalijimas gali būti naudingo ploto dydis. Jei daugiabutyje komercinės organizacijos užima mažiau nei pusę naudingo ploto, mokėjimai už reaktyviąją energiją nėra apmokestinami. Viršijus ribinį procentą, atsiranda prievolės mokėti už reaktyviąją elektros energiją. Kai kuriais atvejais gyvenamieji pastatai nėra atleidžiami nuo mokėjimo už reaktyviąją energiją. Pavyzdžiui, jei pastate yra lifto prijungimo vietos butams, mokesčiai už reaktyviosios elektros naudojimą atsiranda atskirai, tik šiai įrangai. Butų savininkai vis dar moka tik už aktyvią elektrą.

Galia yra svarbus veiksnys vertinant elektros įrangos veikimą elektros sistemos tinkle. Jo ribinių verčių naudojimas gali sukelti tinklo perkrovas, avarines situacijas ir įrangos gedimus. Norėdami apsisaugoti nuo šių neigiamų pasekmių, turite suprasti, kas yra aktyvioji reaktyvioji ir tariama galia.

Galios nustatymas

Galia, kuri faktiškai sunaudojama arba naudojama kintamosios srovės grandinėje, vadinama aktyvia galia kW arba MW. Galia, kuri nuolat keičia kryptį ir juda, tiek kryptimi grandinėje, tiek reaguoja į save, vadinama reaktyvia, kilovoltais (kVAR) arba MVAR.

Akivaizdu, kad energija suvartojama tik tada, kai yra pasipriešinimas. Grynas induktorius ir grynas kondensatorius jo nesunaudoja.

Grynoje varžinėje grandinėje srovė yra fazėje su taikoma įtampa, o grynai indukcinėje ir talpinėje grandinėje srovė pasislenka 90 laipsnių: jei į tinklą prijungiama indukcinė apkrova, ji praranda įtampą 90 laipsnių. Kai prijungta talpinė apkrova, srovė pasislenka 90 laipsnių priešinga kryptimi.

Pirmuoju atveju sukuriama aktyvioji galia, o antruoju - reaktyvioji galia.

Galios trikampis

Tariama galia yra aktyviosios ir reaktyviosios galios vektorinė suma. Pilnos galios elementai:

• Aktyvus, P.
• Reaktyvus, Q.
• Pilnas, S.

Reaktyvioji galia neveikia, ji vaizduojama kaip įsivaizduojama vektorinės diagramos ašis. Aktyvioji galia veikia ir yra tikroji trikampio pusė. Iš šio galios skaidymo principo aišku, kaip matuojama aktyvioji galia. Visų tipų galios vienetas yra vatas (W), tačiau šis žymėjimas paprastai priskiriamas aktyviam komponentui. Tariama galia sutartinai išreiškiama VA.

Q komponento vienetas išreiškiamas kaip var, kuris atitinka reaktyviuosius voltų amperus. Jis neperduoda apkrovai jokios grynosios energijos, tačiau atlieka svarbią funkciją elektros tinkluose. Matematinį ryšį tarp jų galima pavaizduoti vektoriais arba išreikšti kompleksiniais skaičiais, S = P + j Q (kur j yra įsivaizduojamas vienetas).

Energijos ir galios skaičiavimas

Vidutinė galia P vatais (W) yra lygi suvartotai E energijai džauliais (J), padalytai iš laikotarpio t sekundėmis (sekundėmis): P(W) = E(J)/Δ t(s).

Kai srovė ir įtampa yra 180 laipsnių iš fazės, PF yra neigiamas, apkrova tiekia maitinimą šaltiniui (pavyzdys būtų namas su saulės baterijomis ant stogo, tiekiančių energiją į tinklą). Pavyzdys:

• P yra 700 W, o fazės kampas yra 45,6;
• PF yra lygus cos (45, 6) = 0,700 Tada S = 700 W / cos (45, 6) = 1000 VA.

Aktyvios ir tariamosios galios santykis vadinamas galios koeficientu (PF).. Dviejų sistemų, turinčių vienodą varžos apkrovą, sistemoje su mažesne PF cirkuliacinės srovės bus didesnės, nes elektros energija bus grąžinta atgal. Šios didelės srovės sukuria didelius nuostolius ir sumažina bendrą perdavimo efektyvumą. Grandinė su mažesne PF turės didesnę bendrą apkrovą ir didesnius nuostolius esant tokiam pačiam varžinės apkrovos kiekiui. PF = 1, 0, kai yra fazinė srovė. Jis yra nulis, kai srovė veda arba atsilieka nuo įtampos 90 laipsnių.

Pavyzdžiui, PF = 0,68 reiškia, kad iš tikrųjų veikia tik 68 procentai visos tiekiamos srovės, likusieji 32 procentai yra reaktyvioji. Komunalinių paslaugų gamintojai neapmokestina vartotojų už reaktyvinius nuostolius. Tačiau, jei kliento apkrovos šaltinis yra neefektyvus, dėl kurio PF nukrenta žemiau tam tikro lygio, komunalinė įmonė gali imti iš klientų mokestį už padidėjusį kuro suvartojimą elektrinėse ir tinklo linijinio veikimo pablogėjimą.

Viso S charakteristikos

Bendrosios galios formulė priklauso nuo aktyviosios ir reaktyviosios galios ir yra vaizduojama kaip energijos trikampis (Pitagoro teorema). S = (Q 2 + P 2) 1/2, kur:

• S = bendra (matuojama kilovoltais amperais, kVA);
• Q = reaktyvus (kilovoltų reaktyvumas, kVAR);
• P = aktyvus (kilovatas, kW).

Jis matuojamas voltais amperais (VA) ir priklauso nuo įtampos, padaugintos iš visos įeinančios srovės. Tai yra P ir Q komponentų vektorinė suma, kuri nurodo, kaip rasti bendrą galią. Vienfazis tinklas: V(V) = aš(A)x R (Ω).

P(W) = V(V)x aš(A) = V 2(V)/ R (Ω) = aš 2(A)x R (Ω).

Trifazis tinklas:

Įtampa V, išreikšta voltais (V), atitinka srovę I amperais (A), padaugintą iš varžos Z (omais) (Ω):

V(V) = aš(A)x Z (Ω) = (| aš | x | Z |) ∠ (θ aš + θ Z).

S(VA) = V(V)x aš(A) = (| V | x | aš |) ∠ (θ V - θ aš).

Aktyvus P

Tai galia, kuri naudojama veikimui, jo aktyvioji dalis, matuojama W, yra galia, sunaudota pagal sistemos elektrinę varžą. P(W) = V(V)x aš(A)xcos φ

Reaktyvus Q

Jis nenaudojamas tinkle. Q matuojamas voltais amperais (VAR). Šių rodiklių padidėjimas lemia galios koeficiento (PF) sumažėjimą. K(VAR) = V(V)x aš(A) x nuodėmė φ.

Tinklo efektyvumo koeficientas

PF nustatomas pagal dydžius P ir S, jis apskaičiuojamas pagal Pitagoro teoremą. Nagrinėjamas kampo tarp įtampos ir srovės kosinusas (nesinusinis kampas), įtampos arba srovės fazinė diagrama iš energetinio trikampio. PF koeficientas yra lygus kompleksinio energijos fazės kampo kosinuso absoliučiai vertei ( φ ): PF = | cos φ | Energetikos sistemos efektyvumas priklauso nuo PF faktoriaus ir norint pagerinti naudojimo efektyvumą elektros sistemoje, būtina jį didinti.

Talpinės ir indukcinės apkrovos

Sukaupta energija elektriniame ir magnetiniame laukuose esant apkrovai, pavyzdžiui, iš variklio ar kondensatoriaus, sukelia įtampos ir srovės poslinkį. Srovei tekant per kondensatorių, dėl susikaupusio krūvio jame atsiranda priešinga įtampa. Ši įtampa padidėja iki tam tikro maksimumo, kurį diktuoja kondensatoriaus struktūra. Kintamosios srovės tinkle kondensatoriaus įtampa nuolat kinta. Kondensatoriai vadinami reaktyviųjų nuostolių šaltiniais ir taip sukelia pirminį PF.

Indukcinės mašinos yra viena iš labiausiai paplitusių apkrovų tipų elektros energijos sistemoje. Šiose mašinose naudojami induktoriai arba didelės vielos ritės, kad kauptų energiją magnetinio lauko pavidalu. Kai įtampa pirmą kartą praeina per ritę, induktorius stipriai priešinasi šiam srovės ir magnetinio lauko pokyčiui, o tai sukuria didžiausios vertės vėlavimą. Dėl to srovė nesutampa su įtampa.

Induktyvumo ritės sugeria Q ir todėl sukelia uždelstą PF. Indukciniai generatoriai gali tiekti arba sugerti Q ir pateikti Q srauto bei įtampos valdymo matą sistemos operatoriams. Kadangi šie įrenginiai turi priešingą poveikį fazės kampui tarp įtampos ir srovės, jie gali būti naudojami vienas kito poveikiui panaikinti. Paprastai tai yra kondensatorių baterijos, naudojamos neutralizuoti asinchroninių variklių sukeltą PF atsilikimą.

Reaktyviosios įtakos slopinimas elektros tinkluose

Aktyvioji reaktyvioji ir tariamoji galia lemia PF kaip pagrindinį veiksnį vertinant elektros energijos vartojimo efektyvumą elektros sistemos tinkle. Jei PF yra didelis, tai galima sakyti, kad elektros energija elektros sistemoje naudojama efektyviau. Kai PF yra prastas arba mažėja, energijos sistemos galios efektyvumas mažėja. Žemas PF arba jo sumažėjimas yra dėl įvairių priežasčių. Yra specialūs korekcijos metodai, skirti padidinti PF.

Kondensatorių naudojimas yra geriausias ir efektyviausias būdas pagerinti tinklo efektyvumą. Technika, žinoma kaip reaktyvioji kompensacija, naudojama siekiant sumažinti tariamą galios srautą į apkrovą, sumažinant reaktyvius nuostolius. Pavyzdžiui, norint kompensuoti indukcinę apkrovą, šalia pačios apkrovos įrengiamas šunto kondensatorius. Tai leidžia kondensatoriui sunaudoti visą Q ir neperduoti jų perdavimo linijomis.

Ši praktika taupo energiją, nes sumažina energijos, reikalingos tokiam pačiam darbui atlikti, kiekį. Tai taip pat leidžia efektyviau projektuoti perdavimo linijas naudojant mažesnius laidininkus arba mažiau jungčių laidininkų ir optimizuotą perdavimo bokšto dizainą.

Siekiant išlaikyti įtampą optimaliame diapazone ir užkirsti kelią nestabilumo reiškiniams, optimaliose vietose visame elektros sistemos tinkle įrengiami įvairūs fazių valdymo įrenginiai, naudojami įvairūs reaktyvinio valdymo būdai.

Siūloma sistema padalija tradicinį metodą į įtampos ir Q valdymą:

• įtampos valdymas pastočių antrinės magistralės įtampai reguliuoti;
• Q reguliavimas pirminės magistralės įtampai reguliuoti.

Šioje sistemoje pastotėse sumontuoti dviejų tipų įrenginiai, skirti įtampos valdymo ir Q valdymo sąveikai.

Įtampos ir reaktyviosios galios valdymas

Tai du to paties poveikio aspektai, kurie palaiko patikimumą ir palengvina komercinius sandorius perdavimo tinkluose. Kintamosios srovės (AC) maitinimo sistemoje įtampa valdoma kontroliuojant Q gamybą ir absorbciją. Yra trys priežastys, kodėl reikalingas tokio tipo valdymas:

1. Maitinimo sistemos įranga suprojektuota veikti esant įvairiai įtampai, paprastai ±5 % vardinės įtampos. Esant žemai įtampai įranga veikia prastai, lemputės mažiau apšviečia, indukciniai varikliai gali perkaisti ir sugesti, o kai kurie elektroniniai prietaisai visai neveiks. Aukšta įtampa gali sugadinti įrangą ir sutrumpinti jos tarnavimo laiką.
2. Q sunaudoja perdavimo ir generavimo išteklius. Norint maksimaliai padidinti faktinę galią, kuri gali būti perduodama per perkrautą perdavimo sąsają, Q srautai turi būti sumažinti. Panašiai Q gamyba gali apriboti faktinę generatoriaus išeigą.
3. Vairuojantis reaktyvumas perdavimo tinkle patiria realius galios nuostolius. Norint kompensuoti šiuos nuostolius, reikia kompensuoti galią ir energiją.

Perdavimo sistema yra netiesinis Q vartotojas, priklausomai nuo sistemos apkrovos. Esant labai mažai apkrovai, sistema generuoja Q, kuris turi būti absorbuojamas, o esant didelei apkrovai sistema sunaudoja daug Q, kurį reikia pakeisti. Sistemos Q reikalavimai taip pat priklauso nuo generavimo ir perdavimo konfigūracijos. Todėl sistemos reaktyvumo reikalavimai laikui bėgant keičiasi, nes keičiasi apkrovos lygis ir apkrovos bei generavimo modeliai.

Sistema turi tris tikslus valdyti Q ir įtampas:

1. Jis turi palaikyti pakankamą įtampą visoje perdavimo ir skirstymo sistemoje tiek esamoms, tiek netikėtoms sąlygoms.
2. Užtikrinkite, kad faktinių energijos srautų perkrova būtų kuo mažesnė.
3. Stenkitės sumažinti faktinius galios nuostolius.

Masinės energijos sistema susideda iš daugybės įrangos dalių, iš kurių bet kuri gali būti sugedusi. Taigi, sistema sukurta taip, kad atlaikytų atskiros įrangos gedimus ir toliau veiktų taip, kad atitiktų vartotojų interesus. Štai kodėl elektros sistemai reikia realių galios rezervų, kad reaguotų į nenumatytas aplinkybes ir išlaikytų Q rezervus.