8,1K подписчиков

РЕАКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ. ЧТО ЭТО ТАКОЕ И ПОЧЕМУ ЕЁ УЧИТЫВАЮТ ПРИБОРЫ УЧЁТА…

10K прочитали
Здравствуйте мои уважаемые читатели!

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!

Рис. 1. Так поясняют сумму мощностей и суть реактивной мощности. Иллюстрация из интернета.
Рис. 1. Так поясняют сумму мощностей и суть реактивной мощности. Иллюстрация из интернета.

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.

Рис. 2. Два варианта снижения температуры паяльника в интервалах между пайками. Самые простые варианты!!!
Рис. 2. Два варианта снижения температуры паяльника в интервалах между пайками. Самые простые варианты!!!

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!

Рис. 3. Тиристорные регуляторы напряжения на нагрузке.
Рис. 3. Тиристорные регуляторы напряжения на нагрузке.

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.

Рис. 4. Форма тока в симметричном регуляторе напряжения при активной нагрузке.
Рис. 4. Форма тока в симметричном регуляторе напряжения при активной нагрузке.

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.

Рис. 5. Основной узел в блоке питания.
Рис. 5. Основной узел в блоке питания.

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 ).

Рис. 6. Выпрямленное напряжение и результирующий ток.
Рис. 6. Выпрямленное напряжение и результирующий ток.

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