מתוך הבנת העקרונות הבסיסיים של הנדסת חשמל, חשוב להבין מהו עומס פעיל ותגובתי. הסוג הראשון של אנרגיה נחשב שימושי ומגיע ישירות לצרכי הצרכן, למשל, חימום מבנה, הכנת מזון והפעלת מכשירי חשמל. הסוג השני, תגובתי, קובע את החלק של האנרגיה שאינו משמש לעבודה מועילה.
תוֹכֶן
- כוח פעיל ותגובתי
- עומסים קיבוליים
- צרכנים אמיתיים
- תשלום חשמל
- טיפים שימושיים
כוח פעיל ותגובתי
לכוח פעיל ולכאורה יכול להיות מגוון אינטרסים מנוגדים מצד הלקוחות והספקים. הצרכן מנסה לחסוך בחשמל באמצעות תשלום חשבונות עבור המשאבים הנצרכים, והספק מחפש דרכים רווחיות לקבל את מלוא הסכום עבור שני סוגי האנרגיה. אבל האם יש דרכים לשלב את הדרישות הללו? כן, כי אם תפחית את נפח הכוח התגובתי לאפס, זה יאפשר לך להתקרב לחסכון המקסימלי בכסף.
זה לא סוד שעבור כמה צרכני חשמל האינדיקטורים של כוח מלא ופעיל הם דומים. זאת בשל העובדה שהם משתמשים במכשירים מיוחדים, שהעומס שלהם מתבצע באמצעות נגדים. ביניהם:
-
מנורות ליבון. - כיריים חשמליות.
- ארונות טיגון ותנורים.
- ציוד חימום.
- מגהצים.
- מלחם.
כדי לקבוע את עוצמת העומסים, ניתן להשתמש בנוסחה המוכרת מימי בית הספר על ידי הכפלת זרם העומס במתח הרשת. במקרה הזה ישמשו את היחידות הבאות:
- אמפר (A) - ציין את האמפר.
- וולט (V) - מאפיין את המתח הנוכחי.
- וואט (W) - מציין את דירוג ההספק.
לאחרונה, לעתים קרובות יותר ויותר אתה יכול להבחין בתמונה כזו שסרט מבריק דק ממוקם על המרפסות המזוגגות. הוא נוצר מקבלים פגומים ששימשו בעבר בתחנות חלוקה. כפי שאתה יודע, קבלים הם הצרכנים העיקריים של עומס תגובתי, המורכב מדיאלקטרי, לא מוליכת זרם חשמלי (כאלמנט העיקרי, סרט פולימר או נייר שטופלו שמן).
לשם השוואה, עבור צרכנים של כוח פעיל, תפקידו של האלמנט העיקרי מבוצע על ידי חומר נושא זרם, כגון מנצח טונגסטן, ספירלת ניקרום ועוד.
עומסים קיבוליים
מנסה להבין איך למצוא כוח תגובתי, יש צורך להבין את התכונות ואת עקרון הפעולה של קבלים. המשטחים המבריקים שנמצאים במרפסת הם לוחות קבלים העשויים מחומר מוליך. הם נבדלים ביכולתם לאגור חשמל ולאחר מכן להעביר אותו לצרכי הצרכן. למעשה, קבלים משמשים כמעין סוללת אחסון.
ואם תחבר את המבנה למקור זרם ישר, זה יאפשר לטעון אותו בפולס קצר טווח של זרם חשמלי, שבסופו של דבר יאבד את כוחו. כדי להחזיר את הקבל למצבו הקודם, מספיק לנתק אותו ממקור המתח ולחבר את העומס לצלחות. במשך זמן מה, זרם יסופק דרך העומס. באופן אידיאלי, הקבל צריך לשחרר אנרגיה רבה כפי שקיבל בהתחלה.
אם תחבר אותו לנורה, זה יאפשר לו להבהב לזמן קצר, בעוד שאדם לא נזהר עלול אפילו לקבל התחשמלות קלה אם הוא נוגע במגעים פתוחים. יתרה מכך, אם קריאות המתח גבוהות מספיק, זה יכול להוביל לתוצאה קטלנית - מוות.
כאשר מחברים קבלים לזרם חילופין, המצב נראה מעט שונה. מכיוון שמקור מתח AC מאופיין בתכונה של קוטביות משתנה כל הזמן, אלמנט הקבל יתפרק כל הזמן ויטען, יעביר את זרם החילופין. עם זאת, ערכיו לא יעלו בקנה אחד עם מתח המקור, אלא יסתכמו ברבע מהתקופה יותר.
האינדיקטורים הסופיים ייראו כך: במשך כמחצית מהתקופה, הקבל יקבל חשמל מהמקור, והחצי השני יינתן לצרכן. משמעות הדבר היא שמחוון ההספק הפעיל הכולל יהיה אפס. עם זאת, בשל העובדה כי זרם משמעותי זורם כל הזמן דרך הקבל, עבור המדידה של מד זרם משמש, הוא מכונה צרכנים של כוח תגובתי. נוסחת ההספק התגובתי מחושבת כמכפלה של זרם ומתח, אך במקרה זה, יחידת המדידה הופכת להיות וולט-אמפר תגובתי (VAR), ולא W.
צרכנים אמיתיים
בזמן שהם מגלים כיצד למצוא כוח פעיל, אנשים חושבים על מה יקרה אם ינסו לחבר עומס קיבולי ואינדוקטיבי בו-זמנית ובמקביל. במקרה הזה התגובה תתבצע בצורה הפוכה, והערכים הסופיים יתחילו לפצות על עצמם.
בנסיבות מסוימות, ניתן להשיג פיצוי אידיאלי, אבל זה נראה פרדוקסלי: מדי זרם מחוברים יגיבו לזרמים משמעותיים, כמו גם להיעדרם המוחלט. אבל חשוב להבין שלא קיימים קבלים אידיאליים (כך גם לגבי משרנים), לכן אידיאליזציה היא תמונה מותנית להבנה מורחבת של תהליכים.
באשר למצב האמיתי, בתנאים ביתיים, הצרכנים צורכים כוח פעיל בלבד, כמו גם כוח פעיל-אינדוקטיבי מעורב. במקרה האחרון הצרכנים העיקריים הם המכשירים הבאים:
-
מקדחות חשמליות. - מחוררים.
- מנועים חשמליים.
- מקררים.
- מכונות כביסה.
- מכשירי חשמל ביתיים אחרים.
בנוסף, צרכנים כאלה כוללים שנאים חשמליים של ספקי כוח לציוד ביתי ומייצבי מתח. עם עומס מעורב, בנוסף לזה השימושי, גם התגובתי נצרך, בעוד ערכיו עשויים לעלות על מחווני הכוח הפעילים. וולט-אמפר משמש כיחידת המדידה להספק לכאורה.
בהנדסת חשמל, יש דבר כזה "קוסינוס פי" או גורם הספק. זה מציין את היחס בין הספק פעיל להספק תגובתי. בעת שימוש בעומסים התנגדות הדומים לעומסים תגובתיים, ערך cos φ הוא 1. כאשר משולבים עומסים קיבוליים ואינדוקטיביים עם אפס הספק פעיל, הערך של "קוסינוס phi" יהיה אפס. עבור עומסים מעורבים, מקדם ההספק ינוע בין 0 ל-1.
תשלום חשמל
לאחר שהבנתי כיצד למצוא את הכוח הפעיל והתגובתי, כיצד ניתן למדוד ערך כזה וכיצד לתאר אותו בשפה פשוטה, נותר לשאול שאלה הגיונית, מה שצרכן אמיתי משלם עבור שימוש בחשמל. אין טעם לשלם עבור אנרגיה מלאה (תגובתית). עם זאת, ישנן מלכודות רבות בעניין זה הטמונות בפרטים מינוריים.
כפי שאתה יודע, עומס מעורב מגביר את הזרם ברשת, וכתוצאה מכך קשיים שונים מתעוררים בתחנות כוח שבהן החשמל מופק על ידי סינכרוני גנרטורים. העובדה היא שעומסים אינדוקטיביים גורמים ל"דה-עירור" של הגנרטור, וכדי להחזיר אותו ל במצב התחלתי, תצטרך להוציא אנרגיה פעילה אמיתית, כלומר, לשלם יותר מדי הרבה כסף כְּסָפִים. זה הגיוני לשלם כוח תגובתי, שכן זה יאלץ את הלקוח לפצות על מלוא הרכיב של העומס.
אם יש צורך לשלם עבור שני סוגי היכולות בנפרד, הצרכן יכול לשקול את אפשרות ההתקנה בנקים מיוחדים של קבלים שיתחילו רק לפי לוח הזמנים כאשר תגיע לרמת צריכה מסוימת חַשְׁמַל. בנוסף, ניתן לבצע התקנת ציוד מקצועי בדמות מפצי אנרגיה תגובתיים, המחברים קבלים עם עלייה בכמות צריכת החשמל. הם למעשה מעלים את "קוסינוס phi" מ-0.6 ל-0.97, כלומר כמעט לרמה של 1.
בנוסף, על פי התקנות הקיימות, אם הלקוח לא השתמש ביותר מ-0.15 מקדם הספק, אזי הוא פטור מהצורך לשלם עבור עומס מלא. עם זאת, רוב הצרכנים הפרטיים משתמשים בכמות קטנה מאוד של חשמל, ולכן זה לא מעשי להפריד בין החשבונות עבור שני סוגי האנרגיה.
בנוסף, לבניינים רבים יש מונים חד פאזיים שאינם מסוגלים לעקוב אחר זרימה. עומסי חשמל תגובתיים, לכן, החשבון עבור חשמל מונפק תוך התחשבות בצריכה אנרגיה פעילה.
טיפים שימושיים
לא לגמרי מומלץ לפצות על עומסים אינדוקטיביים, מכיוון שהצרכן הממוצע משתמש בכמות קטנה של עומס פעיל. וסידור המכשירים שמפרידים בין הזרמים דורש השקעות גדולות ונראה קשה מבחינה טכנית.
קבלים מחוברים טוענים ללא תועלת את החיווט בעת ניתוק עומסים. במקרים מסוימים, יצרני מונים מציידים את התשומות שלהם בקבלי פיצוי עם עומס אינדוקטיבי. עם התצורה הנכונה, אלמנטים כאלה יכולים להפחית את אובדן האנרגיה, כמו גם להעלות מעט את המתח במכשיר על ידי הפחתת ירידת המתח על חוט ההובלה.
בנוסף, פיצוי אנרגטי תגובתי יפחית את רמת הזרמים לאורך כל קו החשמל, דבר שישפיע לטובה על החיסכון באנרגיה וימנע הפסדי אנרגיה מופרזים.
