Obciążenie aktywne i reaktywne: funkcje płatności, jak znaleźć formułę pojemności

Rozumiejąc podstawowe zasady elektrotechniki, ważne jest, aby zrozumieć, co stanowi obciążenie czynne i bierne. Pierwszy rodzaj energii jest uważany za użyteczny i trafia bezpośrednio na potrzeby konsumenta, np. do ogrzania budynku, przygotowania posiłków i obsługi urządzeń elektrycznych. Drugi typ, reaktywny, określa tę część energii, która nie jest wykorzystywana do wykonywania użytecznej pracy.

Moc czynna i bierna

Moc czynna i pozorna może mieć szereg sprzecznych interesów ze strony klientów i dostawców. Odbiorca stara się oszczędzać na energii elektrycznej płacąc rachunki za zużyte zasoby, a dostawca szuka opłacalnych sposobów uzyskania pełnej kwoty za oba rodzaje energii. Ale czy są sposoby na połączenie tych wymagań? Tak, ponieważ jeśli zmniejszysz objętość mocy biernej do zera, pozwoli to zbliżyć się do maksymalnych oszczędności w pieniądzach.

Nie jest tajemnicą, że dla niektórych odbiorców energii elektrycznej wskaźniki pełnej i czynnej mocy są porównywalne. Wynika to z faktu, że używają specjalnych urządzeń, których obciążenie odbywa się za pomocą rezystorów.

Pomiędzy nimi:

1. Lampy żarowe.
2. Piece elektryczne.
3. Szafki i piekarniki do smażenia.
4. Sprzęt grzewczy.
5. Okowy.
6. Lutownice.

Aby określić moc obciążeń, możesz użyć wzoru znanego z czasów szkolnych, mnożąc prąd obciążenia przez napięcie sieciowe. W tym przypadku zostaną użyte następujące jednostki:

1. Ampery (A) - wskazują natężenie.
2. Volts (V) - charakteryzują aktualne napięcie.
3. Waty (W) — wskazuje moc znamionową.

Ostatnio coraz częściej można zauważyć taki obraz, że na przeszklonych balkonach znajduje się cienka błyszcząca folia. Powstaje z uszkodzonych kondensatorów, które wcześniej były używane w podstacjach rozdzielczych. Jak wiadomo, kondensatory są głównymi odbiorcami obciążenia biernego, które składają się z dielektryka, a nie przewodzący prąd elektryczny (jako główny element, folia polimerowa lub papier obrabiany) olej).

Dla porównania, dla odbiorców mocy czynnej rolę głównego elementu odgrywa materiał przewodzący prąd, taki jak przewodnik wolframowy, spirala nichromowa i inne.

Obciążenia pojemnościowe

Próbując dowiedzieć się, jak znaleźć moc bierną, konieczne jest zrozumienie cech i zasady działania kondensatorów. Błyszczące powierzchnie, które znajdują się na balkonie, to płytki kondensatora wykonane z materiału przewodzącego. Wyróżnia je zdolność magazynowania energii elektrycznej, a następnie przesyłania jej na potrzeby konsumentów. W rzeczywistości kondensatory są używane jako rodzaj akumulatora.

A jeśli połączysz strukturę ze źródłem prądu stałego, pozwoli to na naładowanie jej krótkotrwałym impulsem prądu elektrycznego, który ostatecznie straci moc. Aby przywrócić kondensator do poprzedniego stanu, wystarczy odłączyć go od źródła napięcia i podłączyć obciążenie do płytek. Przez pewien czas prąd będzie dostarczany przez obciążenie. Idealnie kondensator powinien uwolnić tyle energii, ile otrzymał na początku.

Jeśli podłączysz go do żarówki, pozwoli to na krótkie błyskanie, a nieostrożna osoba może nawet doznać lekkiego porażenia prądem, jeśli dotknie otwartych styków. Co więcej, jeśli odczyty napięcia są wystarczająco wysokie, może to prowadzić do śmierci - śmierci.

Przy podłączaniu kondensatorów do prądu przemiennego sytuacja wygląda trochę inaczej. Ponieważ źródło napięcia przemiennego charakteryzuje się właściwością ciągłej zmiany polaryzacji, element kondensatora będzie stale rozładowywać się i ładować, przepuszczając prąd przemienny. Jednak jego wartości nie będą pokrywać się z napięciem źródła, ale wyniosą o jedną czwartą okresu więcej.

Ostateczne wskaźniki będą wyglądać tak: przez około połowę okresu kondensator będzie otrzymywał energię elektryczną ze źródła, a druga połowa zostanie przekazana konsumentowi. Oznacza to, że wskaźnik całkowitej mocy czynnej wyniesie zero. Jednak ze względu na fakt, że przez kondensator stale przepływa znaczny prąd, do pomiaru którego używany jest amperomierz, określa się go mianem odbiorników mocy biernej. Formuła mocy biernej jest obliczana jako iloczyn prądu i napięcia, ale w tym przypadku jednostką miary staje się reaktywny woltamper (VAR), a nie W.

Prawdziwi konsumenci

Zastanawiając się, jak znaleźć moc czynną, ludzie zastanawiają się, co się stanie, jeśli spróbują połączyć obciążenie pojemnościowe i indukcyjne jednocześnie i równolegle. W tym przypadku reakcja będzie przebiegała w odwrotny sposób, a końcowe wartości zaczną się rekompensować.

W pewnych okolicznościach można osiągnąć idealną kompensację, ale wygląda to paradoksalnie: podłączone amperomierze zareagują na znaczne prądy, a także na ich całkowity brak. Ale ważne jest, aby zrozumieć, że idealne kondensatory nie istnieją (to samo dotyczy cewek indukcyjnych), dlatego idealizacja jest warunkowym obrazem dla rozszerzonego zrozumienia procesów.

Jak na rzeczywistą sytuację, to w warunkach domowych konsumenci zużywają zarówno moc czysto czynną, jak i mieszaną moc czynno-indukcyjną. W tym drugim przypadku głównymi odbiorcami są następujące urządzenia:

1. Wiertarki elektryczne.
2. Perforatory.
3. Silniki elektryczne.
4. Lodówki.
5. Pralki.
6. Inne urządzenia gospodarstwa domowego.

Ponadto tacy konsumenci obejmują transformatory elektryczne zasilaczy do sprzętu gospodarstwa domowego i stabilizatory napięcia. Przy obciążeniu mieszanym oprócz użytecznego zużywany jest również bierny, natomiast jego wartości mogą przekraczać wskaźniki mocy czynnej. Wolt-amper jest jednostką miary mocy pozornej.

W elektrotechnice istnieje coś takiego jak „cosinus phi” lub współczynnik mocy. Wskazuje stosunek mocy czynnej do mocy biernej. Przy stosowaniu obciążeń rezystancyjnych porównywalnych z reaktywnymi, wartość cos φ wynosi 1. Gdy obciążenia pojemnościowe i indukcyjne są połączone z zerową mocą czynną, wartość „cosinusa phi” będzie wynosić zero. W przypadku obciążeń mieszanych współczynnik mocy będzie mieścił się w zakresie od 0 do 1.

Opłata za energię elektryczną

Po ustaleniu, jak znaleźć moc czynną i bierną, jak taką wartość można zmierzyć i jak ją opisać prostym językiem, pozostaje zadać logiczne pytanie, ile prawdziwy konsument płaci za korzystanie z energii elektrycznej. Nie ma sensu płacić za pełną (bierną) energię. Istnieje jednak wiele pułapek w tej kwestii, które leżą w drobnych szczegółach.

Jak wiadomo, obciążenie mieszane zwiększa prąd w sieci, w wyniku czego różne trudności pojawiają się w elektrowniach, w których energia elektryczna jest wytwarzana synchronicznie generatory. Faktem jest, że obciążenia indukcyjne powodują „odwzbudzenie” generatora, a w celu jego powrotu do stan początkowy, będziesz musiał wydać prawdziwą energię aktywną, czyli przepłacić dużo pieniędzy fundusze. Rozsądne jest płacenie za moc bierną, ponieważ zmusi to klienta do skompensowania pełnej składowej obciążenia.

Jeśli zajdzie konieczność zapłaty za oba rodzaje mocy osobno, konsument może rozważyć opcję instalacji specjalne baterie kondensatorów, które uruchomią się zgodnie z harmonogramem po osiągnięciu określonego poziomu zużycia Elektryczność. Dodatkowo istnieje możliwość wykonania instalacji profesjonalnego sprzętu w postaci kompensatorów energii biernej, które łączą kondensatory ze wzrostem wielkości poboru mocy. Skutecznie podnoszą „cosinus phi” z 0,6 do 0,97, czyli prawie do poziomu 1.

Ponadto, zgodnie z obowiązującymi przepisami, jeśli klient wykorzystał nie więcej niż 0,15 współczynnika mocy, to jest zwolniony z konieczności płacenia za pełne obciążenie. Jednak większość indywidualnych odbiorców zużywa bardzo małą ilość energii elektrycznej, więc niepraktyczne jest dzielenie rachunków za te dwa rodzaje energii.

Ponadto wiele budynków ma liczniki jednofazowe, które nie są w stanie śledzić przepływu. reaktywne obciążenia elektryczne, dlatego rachunek za energię elektryczną wystawiany jest z uwzględnieniem zużycia energia czynna.

Przydatne porady

Kompensacja obciążeń indukcyjnych nie jest do końca wskazana, ponieważ przeciętny konsument zużywa niewielką ilość aktywnego obciążenia. A rozmieszczenie urządzeń rozdzielających przepływy wymaga dużych nakładów i wygląda na trudne technicznie.

Podłączone kondensatory bezużytecznie obciążają okablowanie podczas odłączania obciążeń. W niektórych przypadkach producenci liczników wyposażają swoje wejścia w kondensatory kompensacyjne z obciążeniem indukcyjnym. Przy prawidłowej konfiguracji takie elementy mogą zmniejszyć straty energii, a także nieznacznie podnieść napięcie na urządzeniu poprzez zmniejszenie spadku napięcia na przewodzie doprowadzającym.

Dodatkowo kompensacja energii biernej zmniejszy poziom prądów na całej linii elektroenergetycznej, co pozytywnie wpłynie na oszczędność energii i zapobiegnie nadmiernym stratom energii.