Aktivní a reaktivní zatížení: platební funkce, jak najít vzorec kapacity

Pochopení základních principů elektrotechniky, je důležité pochopit, co tvoří aktivní a reaktivní zátěž. První typ energie je považován za užitečný a směřuje přímo k potřebám spotřebitele, například na vytápění budovy, přípravu jídla a provoz elektrických spotřebičů. Druhý typ, reaktivní, určuje tu část energie, která není využita k užitečné práci.

Aktivní a jalový výkon

Aktivní a zdánlivá síla může mít řadu protichůdných zájmů na straně zákazníků a dodavatelů. Odběratel se snaží ušetřit na elektřině placením účtů za spotřebované zdroje a dodavatel hledá výhodné způsoby, jak získat plnou částku za oba druhy energií. Existují však způsoby, jak tyto požadavky zkombinovat? Ano, protože pokud snížíte objem jalového výkonu na nulu, umožní vám to přiblížit se k maximální úspoře peněz.

Není žádným tajemstvím, že u některých spotřebitelů elektřiny jsou ukazatele plného a činného výkonu srovnatelné. To je způsobeno skutečností, že používají speciální zařízení, jejichž zatížení se provádí pomocí odporů.

Mezi nimi:

1. Žárovky.
2. Elektrické sporáky.
3. Skříně na smažení a trouby.
4. Topná zařízení.
5. Žehličky.
6. Páječky.

Pro určení výkonu zátěží můžete použít vzorec známý ze školních časů vynásobením zátěžového proudu napětím sítě. V tomto případě budou použity následující jednotky:

1. Ampéry (A) - udávají proud.
2. Volty (V) - charakterizují aktuální napětí.
3. Watts (W) - Označuje jmenovitý výkon.

V poslední době si stále častěji můžete všimnout takového obrázku, že na zasklených balkonech se nachází tenký lesklý film. Vzniká z vadných kondenzátorů, které se dříve používaly v distribučních rozvodnách. Jak víte, kondenzátory jsou hlavními spotřebiteli reaktivní zátěže, které se skládají z dielektrika, nikoli vodivý elektrický proud (jako hlavní prvek polymerový film nebo upravený papír olej).

Pro srovnání, pro spotřebitele činného výkonu hraje roli hlavního prvku materiál vedoucí proud, jako je wolframový vodič, nichromová spirála a další.

Kapacitní zátěže

Snažím se přijít na to, jak najít jalový výkon, je nutné pochopit vlastnosti a princip fungování kondenzátorů. Lesklé plochy, které se nacházejí na balkóně, jsou kondenzátorové desky z vodivého materiálu. Vyznačují se schopností ukládat elektřinu a následně ji předávat pro potřeby spotřebitelů. Ve skutečnosti se kondenzátory používají jako druh akumulátoru.

A pokud konstrukci připojíte ke zdroji stejnosměrného proudu, umožní to její nabití krátkodobým pulzem elektrického proudu, který nakonec ztratí svou sílu. Pro návrat kondenzátoru do předchozího stavu stačí odpojit jej od zdroje napětí a připojit zátěž k deskám. Po určitou dobu bude proud přiváděn přes zátěž. V ideálním případě by měl kondenzátor uvolnit tolik energie, kolik na začátku přijal.

Pokud jej připojíte k žárovce, umožní to krátkodobě zablikat, přičemž neopatrný člověk může při dotyku s otevřenými kontakty utrpět i menší úraz elektrickým proudem. Navíc, pokud jsou hodnoty napětí dostatečně vysoké, může to vést k smrtelnému výsledku - smrti.

Při zapojování kondenzátorů na střídavý proud vypadá situace trochu jinak. Protože zdroj střídavého napětí je charakterizován vlastností neustále se měnící polarity, bude se kondenzátorový prvek neustále vybíjet a nabíjet a procházet střídavým proudem. Jeho hodnoty se však nebudou shodovat s napětím zdroje, ale budou činit o čtvrtinu období více.

Konečné indikátory budou vypadat takto: asi polovinu období bude kondenzátor přijímat elektřinu ze zdroje a druhá polovina bude dána spotřebiteli. To znamená, že indikátor celkového činného výkonu bude nulový. Vzhledem k tomu, že kondenzátorem, k jehož měření se používá ampérmetr, neustále protéká značný proud, je však označován jako spotřebiče jalového výkonu. Vzorec jalového výkonu se vypočítá jako součin proudu a napětí, ale v tomto případě se měrnou jednotkou stane jalový voltampér (VAR), a nikoli W.

Skuteční spotřebitelé

Při zjišťování, jak najít činný výkon, lidé přemýšlejí o tom, co se stane, když se pokusí připojit kapacitní a indukční zátěž současně a paralelně. V tomto případě reakce bude probíhat opačným způsobema konečné hodnoty se začnou samy kompenzovat.

Za určitých okolností lze dosáhnout ideální kompenzace, ale vypadá to paradoxně: připojené ampérmetry budou reagovat na výrazné proudy i na jejich úplnou absenci. Je však důležité pochopit, že ideální kondenzátory neexistují (totéž platí pro induktory), proto je idealizace podmíněným obrazem pro rozšířené pochopení procesů.

Pokud jde o reálnou situaci, v domácích podmínkách spotřebitelé spotřebovávají čistě činný výkon a také smíšený činně-indukční výkon. V tom druhém případě hlavními spotřebiteli jsou následující zařízení:

1. Elektrické vrtačky.
2. Perforátory.
3. Elektromotory.
4. Ledničky.
5. Pračky.
6. Ostatní domácí spotřebiče.

Kromě toho mezi takové spotřebitele patří elektrické transformátory napájecích zdrojů pro domácí zařízení a stabilizátory napětí. Při smíšené zátěži se kromě užitečné zátěže spotřebovává i reaktivní, přičemž její hodnoty mohou překročit indikátory činného výkonu. Voltampér se používá jako jednotka měření zdánlivého výkonu.

V elektrotechnice existuje něco jako "kosinus phi" nebo účiník. Udává poměr činného výkonu k jalovému výkonu. Při použití odporových zátěží srovnatelných s reaktivními je hodnota cos φ 1. Když jsou kapacitní a indukční zátěže kombinovány s nulovým činným výkonem, bude hodnota "kosinus phi" nulová. U smíšených zátěží se účiník bude pohybovat od 0 do 1.

Platba za elektřinu

Když jsme přišli na to, jak zjistit činný a jalový výkon, jak lze takovou hodnotu měřit a jak ji popsat jednoduchým jazykem, zbývá položit logickou otázku, co skutečný spotřebitel platí za používání elektřiny. Nemá smysl platit za plnou (jalovou) energii. V této věci je však mnoho úskalí, která se skrývají v drobných detailech.

Jak víte, smíšená zátěž zvyšuje proud v síti, v důsledku čehož různé potíže vznikají u elektráren, kde se elektřina vyrábí synchronně generátory. Faktem je, že indukční zátěže způsobují „debuzení“ generátoru a za účelem jeho návratu do počáteční stav, budete muset vynaložit skutečnou aktivní energii, to znamená přeplatit spoustu peněz finančních prostředků. Má smysl platit jalový výkon, protože to donutí klienta kompenzovat celou složku zátěže.

Pokud bude nutné platit za oba typy kapacit samostatně, může spotřebitel zvážit možnost instalace speciální kondenzátorové banky, které se spustí pouze podle plánu, když je dosaženo určité úrovně spotřeby elektřina. Kromě toho je možné provést instalaci profesionálního zařízení ve formě kompenzátorů jalové energie, které spojují kondenzátory se zvýšením spotřeby energie. Účinně zvyšují „kosinus phi“ z 0,6 na 0,97, tedy téměř na úroveň 1.

Kromě toho, podle současných předpisů, pokud zákazník nevyužil více než 0,15 účiníku, pak je osvobozen od nutnosti platit za plné zatížení. Většina jednotlivých spotřebitelů však spotřebuje velmi malé množství elektřiny, takže je nepraktické oddělovat účty za dva druhy energie.

Mnoho budov má navíc jednofázové měřiče, které nejsou schopny sledovat průtok. jalové elektrické zátěže, proto je účet za elektřinu vystavován s přihlédnutím ke spotřebě aktivní energie.

Užitečné tipy

Není zcela vhodné kompenzovat indukční zátěže, protože průměrný spotřebitel využívá malé množství aktivní zátěže. A uspořádání zařízení, která oddělují toky, vyžaduje velké investice a vypadá technicky obtížně.

Připojené kondenzátory zbytečně zatěžují kabeláž při odpojování zátěží. V některých případech výrobci měřidel vybavují své vstupy kompenzačními kondenzátory s indukční zátěží. Při správné konfiguraci mohou takové prvky snížit energetické ztráty a také mírně zvýšit napětí na zařízení snížením poklesu napětí na přívodním vodiči.

Kompenzace jalové energie navíc sníží úroveň proudů podél celého elektrického vedení, což bude mít pozitivní vliv na úsporu energie a zabrání nadměrným energetickým ztrátám.