Многие потребители электроэнергии не подозревают того, что часть учтённого электричества расходуется бесполезно. В зависимости от вида нагрузки уровень потерь электроэнергии может достигать от 12 до 50%. При этом счетчики электроэнергии засчитывают эти потери, относя их к полезной работе, за что приходится платить. Виной завышения оплаты за потребление электроэнергии, не выполняющей полезной работы, является реактивная мощность, присутствующая в сетях переменных токов.
Чтобы понять, за что мы переплачиваем и как компенсировать влияние реактивных мощностей на работу электрических установок, рассмотрим причину появления реактивной составляющей при передаче электроэнергии. Для этого придётся разобраться в физике процесса, связанного с переменным напряжением.
Что такое реактивная мощность?
Для начала рассмотрим понятие электрической мощности. В широком смысле слова, этот термин означает работу, выполненную за единицу времени. По отношению к электрической энергии, понятие мощности немного откорректируем: под электрической мощностью будем понимать физическую величину, реально характеризующую скорость генерации тока или количество переданной либо потреблённой электроэнергии в единицу времени.
Понятно, что работа электричества в единицу времени определяется электрической мощностью, измеряемой в ваттах. Мгновенную мощность на участке цепи находят по формуле: P = U×I, где U и I – мгновенные значения показателей параметров напряжения и силы тока на данном участке.
Строго говоря, приведённая выше формула справедлива только для постоянного тока. Однако, в цепях синусоидального тока формула работает лишь тогда, когда нагрузка потребителей чисто активная. При резистивной нагрузке вся электрическая энергия расходуется на выполнение полезной работы. Примерами активных нагрузок являются резистивные приборы, такие как кипятильник или лампа накаливания.
При наличии в электрической цепи ёмкостных или индуктивных нагрузок, появляются паразитные токи, не участвующие в выполнении полезной работы. Мощность этих токов называют реактивной.
На индуктивных и ёмкостных нагрузках часть электроэнергии рассеивается в виде тепла, а часть препятствует выполнению полезной работы.
К устройствам с индуктивными нагрузками относятся:
- электромоторы;
- дроссели;
- трансформаторы;
- электромагнитные
реле и другие устройства, содержащие обмотки.
Ёмкостными сопротивлениями обладают конденсаторы.
Физика процесса
Когда мы имеем дело с цепями постоянного тока, то говорить о реактивной мощности не приходится. В таких цепях значения мгновенной и полной мощности совпадают. Исключением являются моменты включения и отключения ёмкостных и индуктивных нагрузок.
Похожая ситуация происходит при наличии чисто активных сопротивлений в синусоидальных цепях. Однако если в такую электрическую цепь включены устройства с индуктивными или ёмкостными сопротивлениями, происходит сдвиг фаз по току и напряжению (см. рис.1).
При этом на индуктивностях наблюдается отставание тока по фазе, а на ёмкостных элементах фаза тока сдвигается так, что ток опережает напряжение. В связи с нарушением гармоники тока, полная мощность разлагается на две составляющие. Ёмкостные и индуктивные составляющие называют реактивными, бесполезными. Вторая составляющая состоит из активных мощностей.
Угол сдвига фаз используется при вычислениях значений активных и реактивных ёмкостных либо индуктивных мощностей. Если угол φ = 0, что имеет место при резистивных нагрузках, то реактивная составляющая отсутствует.
Важно запомнить:
- резистор потребляет исключительно активную мощность, которая выделяется в виде тепла и света;
- катушки индуктивности провоцируют образование реактивной составляющей и возвращают её в виде магнитных полей;
- Ёмкостные элементы (конденсаторы) являются причиной появления реактивных сопротивлений.
Треугольник мощностей и cos φ
Для наглядности изобразим полную мощность и её составляющие в виде векторов (см. рис. 2). Обозначим вектор полной мощности символом S, а векторам активной и реактивной составляющей присвоим символы P и Q, соответственно. Поскольку вектор S является суммой составляющих тока, то, по правилу сложения векторов, образуется треугольник мощностей.
Применяя теорему Пифагора, вычислим модуль вектора S:
Отсюда можно найти реактивную составляющую:
Выше мы уже упоминали, что реактивная мощность зависит от сдвига фаз, а значит и от угла этого сдвига. Эту зависимость удобно выражать через cos φ. По определению cos φ = P/S. Данную величину называют коэффициентом мощности и обозначают Pf. Таким образом, Pf = cos φ = P/S.
Коэффициент мощности, то есть cos φ, является очень важной характеристикой, позволяющей оценить эффективность работы тока. Данная величина находится в промежутке от 0 до 1.
Если угол сдвига фаз принимает нулевое значение, то cos φ = 1, а это значит что P = S, то есть полная мощность состоит только из активной мощности, а реактивность отсутствует. При сдвиге фаз на угол π/2 , cos φ = 0, откуда следует, что в цепи господствуют только реактивные токи (на практике такая ситуация не возникает).
Из этого можно сделать вывод: чем ближе к 1 коэффициент Pf , тем эффективнее используется ток. Например, для синхронных генераторов приемлемым считается коэффициент от 0,75 до 0,85.
Формулы
Поскольку реактивная мощность зависит от угла φ, то для её вычисления применяется формула: Q = UI×sin φ. Единицей измерения реактивной составляющей является вар или кратная ей величина – квар.
Активную составляющую находят по формуле: P = U*I×cosφ. Тогда
Зная коэффициент Pf (cos φ), мы можем рассчитать номинальную мощность потребителя тока по его номинальному напряжению, умноженному на значение силы потребляемого тока.
Способы компенсации
Мы уже выяснили, как влияют реактивные токи на работу устройств и оборудования с индуктивными или ёмкостными нагрузками. Для уменьшения потерь в электрических сетях с синусоидальным током их оборудуют дополнительными устройствами компенсации.
Принцип действия установок компенсации основан на свойствах индуктивностей и ёмкостей по сдвигу фаз в противоположные стороны. Например, если обмотка электромотора сдвигает фазу на угол φ, то этот сдвиг можно компенсировать конденсатором соответствующей ёмкости, который сдвигает фазу на величину – φ. Тогда результирующий сдвиг будет равняться нулю.
На практике компенсирующие устройства подключают параллельно нагрузкам. Чаще всего они состоят из блоков конденсаторов большой ёмкости, расположенных в отдельных шкафах. Одна из таких конденсаторных установок изображена на рисунке 3. На картинке видно группы конденсаторов, используемых для компенсации сдвигов напряжений в различных устройствах с индуктивными обмотками.
Компенсацию реактивной мощности ёмкостными нагрузками хорошо иллюстрируют графики на рисунке 4. Обратите внимание на то, как эффективность компенсации зависит от напряжения сети. Чем выше сетевое напряжение, тем сложнее компенсировать паразитные токи (график 3).
Устройства компенсации часто устанавливаются в производственных цехах, где работает много устройств на электроприводах. Потери электричества при этом довольно ощутимы, а качество тока сильно ухудшается. Конденсаторные установки успешно решают подобные проблемы.
Нужны ли устройства компенсации в быту?
На первый взгляд в домашней сети не должно быть больших
реактивных токов. В стандартном наборе бытовых потребителей преобладают
электрическая техника с резистивными нагрузками:
- электрочайник (Pf = 1);
- лампы накаливания
(Pf = 1); - электроплита (Pf =
1) и другие нагревательные приборы;
Коэффициенты
мощности современной бытовой техники, такой как телевизор, компьютер и т.п.
близки к 1. Ими можно пренебречь.
Но если речь идёт о холодильнике (Pf = 0,65), стиральной машине и микроволновой печи, то уже стоит задуматься об установке синхронных компенсаторов. Если вы часто пользуетесь электроинструментом, сварочным аппаратом или у вас дома работает электронасос, тогда установка устройства компенсации более чем желательна.
Экономический эффект от установки таких устройств
ощутимо скажется на вашем семейном бюджете. Вы сможете экономить около 15%
средств ежемесячно. Согласитесь, это не так уж мало, учитывая тарифы не
электроэнергию.
Попутно вы решите следующие вопросы:
- уменьшение нагрузок на индуктивные элементы и на проводку;
- улучшение качества тока, способствующего стабильной работе электронных устройств;
- понижение уровня высших гармоник в бытовой сети.
Для того чтобы ток и напряжение работали синфазно, устройства компенсации следует размещать как можно ближе к потребителям тока. Тогда реальная отдача индуктивных электроприёмников будет принимать максимальные значения.
Видео в тему
Все мы ежедневно сталкиваемся с электроприборами, кажется, без них наша жизнь останавливается. И у каждого из них в технической инструкции указана мощность. Сегодня мы разберемся что же это такое, узнаем виды и способы расчета.
Содержание
- 1 Мощность в цепи переменного электрического тока
- 1.1 Понятие активной мощности
- 1.2 Понятие реактивной мощности
- 1.2.1 Емкостные и индуктивные нагрузки
- 1.2.2 Коэффициент мощности cosφ
- 1.3 Понятие полной мощности. Треугольник мощностей
- 2
- 3 Как измеряют cosφ на практике
Мощность в цепи переменного электрического тока
Электроприборы, подключаемые к электросети работают в цепи переменного тока, поэтому мы будем рассматривать мощность именно в этих условиях. Однако, сначала, дадим общее определение понятию.
Мощность — физическая величина, отражающая скорость преобразования или передачи электрической энергии.
В более узком смысле, говорят, что электрическая мощность – это отношение работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
Если перефразировать данное определение менее научно, то получается, что мощность – это некое количество энергии, которое расходуется потребителем за определенный промежуток времени. Самый простой пример – это обычная лампа накаливания. Скорость, с которой лампочка превращает потребляемую электроэнергию в тепло и свет, и будет ее мощностью. Соответственно, чем выше изначально этот показатель у лампочки, тем больше она будет потреблять энергии, и тем больше отдаст света.
Поскольку в данном случае происходит не только процесс преобразования электроэнергии в некоторую другую (световую, тепловую и т.д.), но и процесс колебания электрического и магнитного поля, появляется сдвиг фазы между силой тока и напряжением, и это следует учитывать при дальнейших расчетах.
При расчете мощности в цепи переменного тока принято выделять активную, реактивную и полную составляющие.
Понятие активной мощности
Активная «полезная» мощность — это та часть мощности, которая характеризует непосредственно процесс преобразования электрической энергии в некую другую энергию. Обозначается латинской буквой P и измеряется в ваттах (Вт).
Рассчитывается по формуле: P = U⋅I⋅cosφ,
где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, cos φ – косинус угла сдвига фазы между напряжением и током.
ВАЖНО! Описанная ранее формула подходит для расчета цепей с напряжением 220В, однако, мощные агрегаты обычно используют сеть с напряжением 380В. В таком случае выражение следует умножить на корень из трех или 1.73
Понятие реактивной мощности
Реактивная «вредная» мощность — это мощность, которая образуется в процессе работы электроприборов с индуктивной или емкостной нагрузкой, и отражает происходящие электромагнитные колебания. Проще говоря, это энергия, которая переходит от источника питания к потребителю, а потом возвращается обратно в сеть.
Использовать в дело данную составляющую естественно нельзя, мало того, она во многом вредит сети питания, потому обычно его пытаются компенсировать.
Обозначается эта величина латинской буквой Q.
ЗАПОМНИТЕ! Реактивная мощность измеряется не в привычных ваттах (Вт), а в вольт-амперах реактивных (Вар).
Рассчитывается по формуле:
Q = U⋅I⋅sinφ,
где U и I – среднеквадратичное значение напряжения и силы тока цепи соответственно, sinφ – синус угла сдвига фазы между напряжением и током.
ВАЖНО! При расчете данная величина может быть как положительной, так и отрицательной – в зависимости от движения фазы.
Емкостные и индуктивные нагрузки
Главным отличием реактивной (емкостной и индуктивной) нагрузки – наличие, собственно, емкости и индуктивности, которые имеют свойство запасать энергию и позже отдавать ее в сеть.
Индуктивная нагрузка преобразует энергию электрического тока сначала в магнитное поле (в течение половины полупериода), а далее преобразует энергию магнитного поля в электрический ток и передает в сеть. Примером могут служить асинхронные двигатели, выпрямители, трансформаторы, электромагниты.
ВАЖНО! При работе индуктивной нагрузки кривая тока всегда отстает от кривой напряжения на половину полупериода.
Емкостная нагрузка преобразует энергию электрического тока в электрическое поле, а затем преобразует энергию полученного поля обратно в электрический ток. Оба процесса опять же протекают в течение половины полупериода каждый. Примерами являются конденсаторы, батареи, синхронные двигатели.
ВАЖНО! Во время работы емкостной нагрузки кривая тока опережает кривую напряжения на половину полупериода.
Коэффициент мощности cosφ
Коэффициент мощности cosφ (читается косинус фи)– это скалярная физическая величина, отражающая эффективность потребления электрической энергии. Проще говоря, коэффициент cosφ показывает наличие реактивной части и величину получаемой активной части относительно всей мощности.
Коэффициент cosφ находится через отношение активной электрической мощности к полной электрической мощности.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При более точном расчете следует учитывать нелинейные искажения синусоиды, однако, в обычных расчетах ими пренебрегают.
Значение данного коэффициента может изменяться от 0 до 1 (если расчет ведется в процентах, то от 0% до 100%). Из расчетной формулы не сложно понять, что, чем больше его значение, тем больше активная составляющая, а значит лучше показатели прибора.
Понятие полной мощности. Треугольник мощностей
Полная мощность – это геометрически вычисляемая величина, равная корню из суммы квадратов активной и реактивной мощностей соответственно. Обозначается латинской буквой S.
Также рассчитать полную мощность можно путем перемножения напряжения и силы тока соответственно.
S = U⋅I
ВАЖНО! Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА).
Треугольник мощностей – это удобное представление всех ранее описанных вычислений и соотношений между активной, реактивной и полной мощностей.
Катеты отражают реактивную и активную составляющие, гипотенуза – полную мощность. Согласно законам геометрии, косинус угла φ равен отношению активной и полной составляющих, то есть он является коэффициентом мощности.
Как найти активную, реактивную и полную мощности. Пример расчета
Все расчеты строятся на указанных ранее формулах и треугольнике мощностей. Давайте рассмотрим задачу, наиболее часто встречающуюся на практике.
Обычно на электроприборах указана активная мощность и значение коэффициента cosφ. Имея эти данные несложно рассчитать реактивную и полную составляющие.
Для этого разделим активную мощность на коэффициент cosφ и получим произведение тока и напряжения. Это и будет полной мощностью.
Далее, исходя из треугольника мощностей, найдем реактивную мощность равную квадрату из разности квадратов полной и активной мощностей.
Как измеряют cosφ на практике
Значение коэффициента cosφ обычно указано на бирках электроприборов, однако, если необходимо измерить его на практике пользуются специализированным прибором – фазометром. Также с этой задачей легко справится цифровой ваттметр.
Если полученный коэффициент cosφ достаточно низок, то его можно компенсировать практически. Осуществляется это в основном путем включения в цепь дополнительных приборов.
- Если необходимо скорректировать реактивную составляющую, то следует включить в цепь реактивный элемент, действующий противоположно уже функционирующему прибору. Для компенсации работы асинхронного двигателя, для примера индуктивной нагрузки, в параллель включается конденсатор. Для компенсации синхронного двигателя подключается электромагнит.
- Если необходимо скорректировать проблемы нелинейности в схему вводят пассивный корректор коэффициента cosφ, к примеру, это может быть дроссель с высокой индуктивностью, подключаемый последовательно с нагрузкой.
Мощность – это один из важнейших показателей электроприборов, поэтому знать какой она бывает и как рассчитывается, полезно не только школьникам и людям, специализирующимся в области техники, но и каждому из нас.
Мгновенная мощность
т.к.
,
то
.
Из формулы видно,
что мощность на индуктивности колеблется
с удвоенной частотой и принимает как
положительные, так и отрицательные
значения (см. временную диаграмму для
мощности).
Активная мощность
За период изменения
тока в цепи поступление и возврат энергии
в индуктивности равны друг другу. Энергия
поступает от источника и временно
запасается в магнитном поле индуктивности,
а затем возвращается источнику при
исчезновении магнитного поля. Т.о,
происходит колебание энергии между
источником и индуктивностью. В среднем
катушка не потребляет энергии и
следовательно, активная мощность равна
нулю: Р
= 0.
Такой режим работы
электрической цепи является вредным,
поскольку существуют встречные потоки
энергии, бесполезно загружаются провода,
и в результате снижается пропускная
способность линии.
Реактивная мощность
Для количественной
характеристики интенсивности обмена
энергией между источником и катушкой
служит реактивная мощность
,
Реактивная мощность
обозначается [Q].
Единицей реактивной мощности является
вольт-ампер реактивный (Вар).
8. Электрическая цепь с емкостью
Конденсатор –
элемент цепи, обладающий значительной
емкостью.
Конструктивно
конденсатор представляет собой две
пластины с большой поверхностью;
выполнены они из проводящего материала
и разделены слоем диэлектрика.
Конденсатор
характеризуется емкостью С. Емкость
определяет величину заряда, который
накапливается на пластинах при разности
потенциалов 1 В:
С=
Хотя пластины
конденсатора и разделены слоем
диэлектрика, при переменном напряжении
ток в цепи с конденсатором существует.
Это связано с тем, что синусоидальное
напряжение непрерывно меняется по
значению и направлению, =>но, и заряд
на пластинах конденсатора непрерывно
меняется.
Это изменение
заряда и связанное с ним движение
электронов и есть электрический ток в
цепи.
Рассмотрим электрическую цепь, состоящую
из источника питания и конденсатора
емкостью С.
|
|
Пусть в цепи с |
Так как
,
а q=C∙uC,
то
,
и следовательно,
В результате
интегрирования получаем 
,
где
– амплитуда напряжения на емкости.
Таким образом, ток
в цепи с емкостью опережает по фазе
напряжение на
(или, что то же самое, напряжение отстает
по фазе от тока на
).
|
|
Векторная |
Это объясняется
тем, что напряжение на обкладках
конденсатора появляется только после
возникновения тока.
Емкость запасает
внутри себя энергию электрического
поля.
Обозначим
,
ХС
– емкостное сопротивление цепи.
Из формулы видно,
что с увеличением частоты емкость
уменьшается.
Закон Ома для цепи
с емкостью
– закон Ома для
амплитудных значений;
– закон Ома для
действующих значений;
– закон Ома в
комплексной форме.
Множитель (–j)
перед емкостным сопротивлением ХС
необходим для обеспечения сдвига фаз
между током и напряжением.
9. Мощность в цепи с емкостью
Мгновенная мощность
(см. график на
временной диаграмме)
Из графика и формулы
для мгновенной мощности следует, что в
цепи с емкостью, так же, как и в цепи с
индуктивностью, происходит переход
энергии от источника к нагрузке, и
наоборот. В данном случае энергия
источника преобразуется в энергию
электрического поля конденсатора.
Мощность колеблется
с удвоенной частотой. За период изменения
тока, поступление и возврат энергии в
емкостном элементе равны друг другу.
Это значит, что, сколько энергии поступает
в нагрузку, столько же возвращается
обратно в генератор. Энергия здесь не
тратится, а колеблется между нагрузкой
и генератором. В результате этого
снижается пропускная способность линии.
Средняя мощность
в цепи с емкостью Р = 0.
Реактивная мощность
Для количественной
характеристики интенсивности обмена
энергией между источником и конденсатором
служит реактивная мощность:
Здравствуйте мои уважаемые читатели!
Сегодня материал посвящён очень интересной теме и он заинтересует опытных специалистов ( электриков и электронщиков ), а для начинающих, я надеюсь, будет полезен своей информативностью. Когда я начал готовить этот материал и просмотрел огромное количество материалов ( и в интернете особенно!!! ), но ничего не нашел… Наверное, плохо искал!!!
Будем разбираться в этом вопросе, но не с точки зрения энергетиков, а как потребители электроэнергии!
Опытные специалисты знакомы с самим термином РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ, а начинающие с ней столкнутся в будущем и не один раз…
Вот основной термин реактивной мощности: «Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.»
Вот такая «короткая» формулировка такого сложного процесса. Как понятно из формулировки реактивная мощность существует в конденсаторах и индуктивностях, а индуктивности – это дроссели, трансформаторы, обмотки электродвигателей и простые провода по которым подается электроэнергия ( правда, эти провода имеют большую протяженность! ).
С этой проблемой столкнулись энергетики очень и очень давно, как только решили перейти на переменный ток. На заре электрификации энергетики определили, что при активной нагрузке ( лампы накаливания, нагревательные приборы ) генераторы работают в одном режиме стабильном режиме, а при работе на электродвигатели характер работы генератора заметно отличается. Математика помогла в этом разобраться, и оказалось, что электродвигатель не просто вращается и крутит механизм, но и является индуктивностью, величина которой, зависит от загруженности двигателя. При работе электродвигателя, его индуктивность максимальна при минимальной нагрузке и минимальна при максимальной. Такая же картина наблюдается у трансформаторов. Но максимально загрузить нагрузкой двигатель или трансформатор практически нереально! Помогла массовость потребителей ( среднестатистическая индуктивность параллельно включенных нагрузок во времени изменяется, но не резко! ). Накопленная в индуктивностях энергия возвращается обратно в источник, но она ему только мешает, так как фаза тока противоположна и в итоге вызывает нагрев проводов – расходуется бесполезно! Я не привожу математику этого процесса, просто приведу очень интересную картинку из интернета. Смею заметить – такого оригинального разъяснения физических процессов Вы не встретите в других технических областях!
Очень красивая картинка и пояснение. Чувствуется, её делали члены «Всемирного клуба любителей пива и раков». Вот только раков или таранки я на картинке не нашел…
Улыбнулись? Вот и хорошо!
Переходим к самой проблеме реактивной мощности. Если индуктивности отрицательно влияют на энергосеть, значит, её надо компенсировать реактивностью с противоположным знаком – конденсатором или батареей конденсаторов. Такие конденсаторные установки применяются на всех мощных трансформаторных подстанциях и автоматика установок следит за общей ( суммарной ) индуктивностью нагрузки, подключая необходимое количество конденсаторов, параллельно линиям питания…
Короче, энергетики с реактивностью нагрузки справились!
А мы будем разбираться, где в наших домах и квартирах, какие нагрузки применяются. Вопрос очень интересный и надо в нём разобраться!
У каждого в доме ( квартире ) есть холодильник или морозильник, а может даже два или три. Вот они и есть индуктивная нагрузка – реактивная! В котле топления установлен электродвигатель, перекачивающий теплоноситель – это так же индуктивная реактивная нагрузка! Есть лампы накаливания ( с каждым днём их количество уменьшается ) – это активная нагрузка. Утюг, паяльник ( без регулятора температуры ) – это активная нагрузка, а вот с остальными надо подумать…
Начнем с самого простого – регулировка температуры жала паяльника. Для настоящего времени – это одна из самых простейших проблем! Но 70 – 80 лет назад проблема была очень даже серьёзная. Купили в детстве мне паяльник, но он перегревался, припой плохо держался на жале, жало обгорало… Сосед – радиолюбитель посоветовал последовательно с паяльником включить конденсатор или диод, а параллельно конденсатору или диоду подключить выключатель нажимного действия. Детали он мне подарил, а монтаж предложил сделать самому.
Когда паяльник снят с подставки для пайки, концевой выключатель замыкает конденсатор или диод, на паяльник подаётся полное напряжение. Надеюсь, нет смысла объяснять принцип работы данного приспособления. Самое сложное – это сделать механическую часть! Но данные схемы я привел именно к пояснению характера нагрузки!
В первой схеме, где паяльник включен через конденсатор, нагрузка имеет индуктивный характер. Хорошая нагрузка для питающей сети! А вот во второй схеме нагрузка, мягко говоря, плохая! Активный характер нагрузки в первом полупериоде есть, через диод и паяльник, а во второй полупериод нагрузки нет! И вот это уже плохо – из-за несимметричности нагрузки, появляется постоянная составляющая в потребляемом токе. Она хоть и незначительная, но протекает через трансформатор в подстанции. Хочу подчеркнуть, что постоянная составляющая нежелательная составляющая в переменном токе! Следовательно, нагружать полупериоды надо одинаково!
Первая схема, самый простой тиристорный регулятор напряжения для паяльника или лампы накаливания. Но в этой схеме в первый полупериод напряжение подается на нагрузку полностью, а во второй полупериод на нагрузку подается урезанное напряжение. Время прохождения тока определяется временем открытия тиристора. И здесь один полупериод отличается от второго. Чтобы сделать их равными, можно включить тиристор в диагональ диодного моста или применить симистор, как на второй схеме.
И как видно из временных диаграмм, ток отстаёт от напряжения, а это уже индуктивная нагрузка! Форма тока, отличающаяся от синусоидального, на характер нагрузки не влияет, влияет только на величину тока. В итоге такая некрасивая форма после прохождения по всем участкам сети станет почти синусоидой, но характер индуктивной реактивной составляющей останется!
Теперь рассмотрим самую распространённую схему двухполупериодного выпрямителя с накопительным или сглаживающим конденсатором, работающим на активную нагрузку. Эта схема известна всем! Практически все электронные устройства содержат в своём схемном решении такой узел.
Такой узел содержит любой блок питания и не имеет значения где он включен, после трансформатора или непосредственно выпрямляет сетевое напряжение ( компьютерные блоки питания, современные телевизоры, светодиодные лампы и светильники ).
Как видно из временных диаграмм ток «запаздывает» от напряжения. Следовательно, и здесь, при работе на сглаживающий конденсатор, характер нагрузки индуктивный!
Можно сделать вывод: практически, любой потребитель электроэнергии в нашем доме имеет реактивную составляющую индуктивного характера в потребляемой мощности.
Счётчики старого образца реактивную мощность не учитывали, но современные счётчики уже «поумнели» и могут её учитывать.
Посмотрите мой материал годичной давности для ознакомления:
В настоящее время население не платит за реактивную мощность, но счетчики её учитывают. Приведу данные своего счётчика: на 5600 кВт/часов активной энергии пришлось 1700 кВАР/часов реактивной. Соотношение почти 3 : 1. Много это или мало? Не знаю, но со временем, когда все счётчики в стране станут «умными», предполагаю, что и за такую потребляемую мощность придется платить. Какой будет на неё тариф предположить нельзя, но будем надеяться, что платить не будем!!!
И хочу верить, что со временем найдется человек, способный решить эту проблему. Задача не простая, но решать её необходимо!!!
Надеюсь, что материал Вам понравился! Пишите в комментариях как Вы относитесь к проблеме реактивной мощности и «умным» счетчикам. Подписывайтесь на канал!!!
Желаю всем крепкого здоровья и успехов в жизни в это трудное время!!! Берегите себя!!!
электричество
электрика в доме
энергоснабжение
просто о сложном
электроника
Мгновенная мощность цепи с индуктивностью определяется произведением мгновенных значений напряжения и тока:
.
Из уравнения следует, что мгновенная мощность цепи с индуктивностью изменяется с двойной частотой – два раза в течение периода достигается положительный максимум 
и два раза отрицательный максимум по величине, равной положительному. Цепь с индуктивностью в течение первой и третьей четвертей периода работает в режиме потребления, запасая энергию 
. В течение второй и четвертой четвертей – в режиме источника, возвращая обратно запасенную цепью энергию WLmax. Таким образом, энергия, полученная цепью с индуктивностью за каждую половину периода, равна нулю.
Равна нулю и средняя мощность цепи.
В цепи с индуктивным элементом происходит периодический обмен энергией между источником питания и магнитным полем цепи без необратимого преобразования электрической энергии. Энергию, которой обмениваются источник питания и цепь с индуктивным сопротивлением, характеризует максимальное значение мгновенной мощности цепи, и называют реактивной индуктивной мощностью.
Реактивная мощность цепи с индуктивностью
. (2.23)
Единица реактивной мощности – ватт, такая же как и активной, но для того, чтобы ее отличать от активной мощности, единицу реактивной мощности называют – вольт-ампер реактивный (вар).
