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