Carico attivo e reattivo: caratteristiche di pagamento, come trovare la formula della capacità

Comprendendo i principi di base dell'ingegneria elettrica, è importante capire cosa costituisce un carico attivo e reattivo. Il primo tipo di energia è considerata utile e va direttamente ai bisogni del consumatore, ad esempio per riscaldare un edificio, preparare il cibo e far funzionare gli elettrodomestici. Il secondo tipo, reattivo, determina quella parte dell'energia che non viene utilizzata per svolgere un lavoro utile.

Potenza attiva e reattiva

Il potere attivo e apparente può avere una serie di interessi conflittuali da parte di clienti e fornitori. Il consumatore sta cercando di risparmiare sull'elettricità pagando le bollette per le risorse consumate e il fornitore è alla ricerca di modi redditizi per ottenere l'intero importo per entrambi i tipi di energia. Ma ci sono modi per combinare questi requisiti? Sì, perché se riduci a zero il volume della potenza reattiva, ciò ti consentirà di avvicinarti al massimo risparmio di denaro.

Non è un segreto che per alcuni consumatori di elettricità gli indicatori di potenza piena e attiva siano comparabili. Ciò è dovuto al fatto che utilizzano dispositivi speciali, il cui carico viene eseguito utilizzando resistori. Tra loro:

1. Lampade ad incandescenza.
2. Stufe elettriche.
3. Friggitrici e forni.
4. Apparecchiature per il riscaldamento.
5. Ferri da stiro.
6. Saldatori.

Per determinare la potenza dei carichi si può utilizzare la formula familiare dai tempi della scuola moltiplicando la corrente di carico per la tensione di rete. In questo caso verranno utilizzate le seguenti unità:

1. Ampere (A) - indicano l'amperaggio.
2. Volt (V) - caratterizzano la tensione attuale.
3. Watt (W) - Indica la potenza nominale.

Di recente, sempre più spesso puoi notare un'immagine del genere che sui balconi vetrati si trova una sottile pellicola lucida. È creato da condensatori difettosi precedentemente utilizzati nelle sottostazioni di distribuzione. Come sai, i condensatori sono i principali consumatori di carico reattivo, che consistono in un dielettrico, non conduzione di corrente elettrica (come elemento principale, un film polimerico o una carta trattata olio).

Per confronto, per i consumatori di potenza attiva, il ruolo dell'elemento principale è svolto da un materiale che trasporta corrente, come un conduttore di tungsteno, una spirale di nichelcromo e altri.

Carichi capacitivi

Cercando di capire come trovare la potenza reattiva, è necessario comprendere le caratteristiche e il principio di funzionamento dei condensatori. Le superfici lucide che si trovano sul balcone sono piastre di condensatori in materiale conduttivo. Si distinguono per la loro capacità di immagazzinare energia elettrica per poi trasmetterla per le esigenze dei consumatori. In effetti, i condensatori vengono utilizzati come una sorta di accumulatore.

E se colleghi la struttura a una fonte di corrente continua, ciò consentirà di caricarla con un impulso a breve termine di corrente elettrica, che alla fine perderà la sua potenza. Per riportare il condensatore al suo stato precedente, è sufficiente scollegarlo dalla sorgente di tensione e collegare il carico alle piastre. Per qualche tempo, la corrente verrà fornita attraverso il carico. Idealmente, il condensatore dovrebbe rilasciare tanta energia quanta ne ha ricevuta all'inizio.

Se lo colleghi a una lampadina, gli permetterà di lampeggiare per un breve periodo, mentre una persona incauta potrebbe anche ricevere una piccola scossa elettrica se tocca i contatti aperti. Inoltre, se le letture di tensione sono sufficientemente elevate, può portare a un esito fatale: la morte.

Quando si collegano i condensatori alla corrente alternata, la situazione sembra leggermente diversa. Poiché la sorgente di tensione CA è caratterizzata dalla proprietà di una polarità in costante cambiamento, l'elemento del condensatore si scaricherà e si caricherà costantemente, passando la corrente alternata. Tuttavia, i suoi valori non coincideranno con la tensione della sorgente, ma ammonteranno a un quarto del periodo in più.

Gli indicatori finali saranno simili a questo: per circa la metà del periodo, il condensatore riceverà elettricità dalla sorgente e l'altra metà sarà data al consumatore. Ciò significa che l'indicatore di potenza attiva totale sarà zero. Tuttavia, a causa del fatto che una corrente significativa scorre costantemente attraverso il condensatore, per la cui misurazione viene utilizzato un amperometro, viene indicato come consumatori di potenza reattiva. La formula della potenza reattiva viene calcolata come prodotto di corrente e tensione, ma in questo caso l'unità di misura diventa il volt-ampere reattivo (VAR) e non W.

Consumatori reali

Mentre scoprono come trovare la potenza attiva, le persone pensano a cosa accadrà se provassero a collegare un carico capacitivo e induttivo contemporaneamente e in parallelo. In questo caso la reazione sarà condotta in modo opposto, e i valori finali inizieranno a compensarsi da soli.

In determinate circostanze, è possibile ottenere una compensazione ideale, ma sembra paradossale: gli amperometri collegati reagiranno a correnti significative, nonché alla loro completa assenza. Ma è importante capire che non esistono condensatori ideali (lo stesso vale per gli induttori), quindi l'idealizzazione è un quadro condizionale per una comprensione estesa dei processi.

Per quanto riguarda la situazione reale, in condizioni domestiche, i consumatori consumano energia puramente attiva, nonché energia mista attiva-induttiva. Nel secondo caso i principali consumatori sono i seguenti dispositivi:

1. Trapani elettrici.
2. Perforatori.
3. Motori elettrici.
4. Frigoriferi.
5. Lavatrici.
6. Altri elettrodomestici.

Inoltre, tali consumatori includono trasformatori elettrici di alimentatori per apparecchiature domestiche e stabilizzatori di tensione. Con un carico misto, oltre a quello utile, si consuma anche quello reattivo, mentre i suoi valori possono superare gli indicatori di potenza attiva. Il volt-ampere viene utilizzato come unità di misura della potenza apparente.

Nell'ingegneria elettrica, esiste qualcosa come "coseno phi" o fattore di potenza. Indica il rapporto tra potenza attiva e potenza reattiva. Quando si utilizzano carichi resistivi paragonabili a quelli reattivi, il valore cos è 1. Quando carichi capacitivi e induttivi sono combinati con potenza attiva nulla, il valore del "coseno phi" sarà zero. Per carichi misti, il fattore di potenza sarà compreso tra 0 e 1.

Pagamento dell'elettricità

Avendo capito come trovare la potenza attiva e reattiva, come misurare un tale valore e come descriverlo in un linguaggio semplice, resta da porsi una domanda logica, quanto paga un vero consumatore per l'utilizzo dell'elettricità. Non ha senso pagare per la piena energia (reattiva). Tuttavia, ci sono molte insidie ​​in questa materia che risiedono nei dettagli minori.

Come sai, un carico misto aumenta la corrente nella rete, per cui varie difficoltà sorgono nelle centrali elettriche in cui l'elettricità è generata da sincrono generatori. Il fatto è che i carichi induttivi provocano la "diseccitazione" del generatore, e per riportarlo a stato iniziale, dovrai spendere energia attiva reale, cioè pagare in eccesso un sacco di soldi fondi. Ha senso far pagare la potenza reattiva, poiché ciò costringerà il cliente a compensare l'intera componente del carico.

Se diventa necessario pagare separatamente entrambi i tipi di capacità, il consumatore può prendere in considerazione l'opzione di installazione banchi di condensatori speciali che si avviano solo nei tempi previsti al raggiungimento di un certo livello di consumo elettricità. Inoltre, è possibile eseguire l'installazione di apparecchiature professionali sotto forma di compensatori di energia reattiva, che collegano i condensatori con un aumento della quantità di consumo energetico. Aumentano effettivamente il "coseno phi" da 0,6 a 0,97, cioè quasi al livello di 1.

Inoltre, secondo le normative vigenti, se il cliente ha utilizzato un fattore di potenza non superiore a 0,15, allora è esonerato dalla necessità di pagare il pieno carico. Tuttavia, la maggior parte dei singoli consumatori utilizza una quantità molto ridotta di elettricità, quindi non è pratico separare le bollette per i due tipi di energia.

Inoltre, molti edifici hanno contatori monofase che non sono in grado di tracciare il flusso. carichi elettrici reattivi, pertanto, la bolletta dell'energia elettrica viene emessa tenendo conto dei consumi energia attiva.

Consigli utili

Non è del tutto consigliabile compensare i carichi induttivi, poiché il consumatore medio utilizza una piccola quantità di carico attivo. E la disposizione dei dispositivi che separano i flussi richiede grandi investimenti e sembra tecnicamente difficile.

I condensatori collegati caricano inutilmente il cablaggio quando si scollegano i carichi. In alcuni casi, i produttori di contatori equipaggiano i loro ingressi con condensatori di compensazione con carico induttivo. Con la configurazione corretta, tali elementi possono ridurre la perdita di energia, nonché aumentare leggermente la tensione sul dispositivo riducendo la caduta di tensione sul cavo.

Inoltre, la compensazione dell'energia reattiva ridurrà il livello delle correnti lungo l'intera linea elettrica, il che avrà un effetto positivo sul risparmio energetico e preverrà perdite eccessive di energia.