Çfarë është energjia elektrike aktive dhe reaktive? Çfarë është energjia elektrike Energjia elektrike aktive
Së pari, le të kujtojmë shkollën.
Cfare ndodhi energji elektrike?
Fuqia elektrike tregohet kur shkruani formula me shkronjë latine R dhe matet në vat W ose në latinisht W, kilovat (kW ose kW), megavat ( MW ose MW) e kështu me radhë.
Fuqia elektrike është e barabartë me produktin e tensionit dhe rrymës:
P (W) = U (V) * I (A)
Ekzistojnë llojet e mëposhtme të energjisë elektrike, të cilat, në përputhje me rrethanat, përcaktohen ndryshe:
Fuqia aktive:
Emërtimi: P
Njësia: Watts (W)
Kjo është fuqia e furnizuar kur një ngarkesë me rezistencë aktive (ohmike) lidhet me një burim rryme (gjenerator). Nëse ngarkesa ka vetëm rezistencë aktive dhe nuk përmban rezistencë reaktive, atëherë fuqia aktive do të jetë e barabartë me fuqinë totale.
P = U * I * cos φ
Shembuj: llambat inkandeshente, pajisjet e ngrohjes, etj.
Fuqia reaktive:
Emërtimi: Q
Njësia: VAR ose VAR (volt-amper reaktive)
Kjo është fuqia e dhënë kur një komponent i rrjetit ose ngarkesë që ka elementë induktiv (motor elektrik) ose kapacitiv (kondensator) lidhet me një burim rrymë.
Llogaritja bëhet duke përdorur formulën: Q = U * I * sin φ
Shembuj:
Konsumatorët që i japin ngarkesës karakter induktiv: motorët elektrikë, transformatorët e saldimit etj.
Konsumatorë që i japin ngarkesës karakter kapacitiv: kondensatorë në pajisjet kompensuese, kondensatorë që krijojnë fuqi reaktive në qarkun e ngacmimit të gjeneratorëve etj.
Fuqi e plote:
Emërtimi: S
Njësia: VA ose VA (volt-amper)
Fuqia totale elektrike është e barabartë me produktin e tensionit dhe rrymës së zhvendosur në fazë. Fuqia e dukshme lidhet drejtpërdrejt me fuqinë aktive dhe reaktive. Llogaritja e tij bëhet duke përdorur një formulë që shpreh ligjin e Pitagorës. Fuqia elektrike e dukshme është fuqia maksimale elektrike që mund të prodhohet nga një gjenerator ose të përdoret.
Llogaritja bëhet duke përdorur formulën: S = U * I ose S = P + Q
Trekëndëshi i paraqitur në figurë tregon marrëdhënien midis fuqive elektrike ose tensioneve të tyre përkatëse.
Tani në lidhje me llogaritjen e fuqisë së gjeneratorit.
Për të përcaktuar me saktësi shtrirjen dhe përshtatshmërinë e çdo njësie elektrike për të kryer detyrat e caktuara, është e nevojshme para së gjithash të përcaktohet fuqia totale e konsumatorëve aktual. Vetëm në këtë mënyrë mund të përcaktohet se cila njësi elektrike mund të përdoret për këto qëllime. Kur zgjidhni fuqinë e kërkuar të një njësie elektrike, mund të përdorni formulat empirike të dhëna më poshtë.
1. Konsumatorët që janë vetëm ngarkesa aktive (për shembull, ngrohëset elektrike, llambat inkandeshente dhe pajisje të ngjashme me rezistencë të pastër omike).
Fuqia totale mund të llogaritet thjesht duke shtuar fuqitë e konsumatorëve individualë që mund të lidhen me gjeneratorin. Në këtë rast, fuqia totale elektrike, e matur në VA ose V.A.(Volt-amper) është e barabartë me fuqinë aktive, e matur në W ose W(Watt). Fuqia e kërkuar e njësisë elektrike përcaktohet duke rritur fuqinë totale të konsumatorëve të lidhur me 10% (d.m.th., duke marrë parasysh disa faktorë teknikë).
Shembull: Fuqia totale e konsumatorit * 110% = Fuqia e kërkuar nga njësia gjeneruese.
Nëse fuqia totale e të gjithë konsumatorëve është 2000 W (në këtë rast 2000 W = 2000 VA), atëherë fuqia e kërkuar e njësisë elektrike do të jetë: 2000 VA * 110% = 2200 VA
2. Konsumatorët me një komponent induktiv të fuqisë (kompresorë, pompa dhe motorë të tjerë elektrikë). Këto ngarkesa konsumojnë një rrymë shumë të madhe kur ndizen dhe hyjnë në modalitetin e funksionimit. Në këtë rast, së pari është e nevojshme të përcaktohet vlera e saktë e fuqisë së konsumatorëve të lidhur njëkohësisht. Tjetra, duhet të zgjidhni fuqinë e njësisë elektrike.
Fuqia totale e një njësie të tillë elektrike duhet të jetë jo më pak se 3.5 herë fuqia totale e konsumatorëve. Në raste të jashtëzakonshme, duhet të tejkalojë fuqinë e konsumatorëve me 4-5 herë.
Shembull: Fuqia totale e konsumatorit * 3,5 = Fuqia e kërkuar nga njësia gjeneruese.
Nëse fuqia totale e të gjithë konsumatorëve është 2000 VA, atëherë fuqia e kërkuar e njësisë elektrike do të jetë: 2000 VA * 3,5 = 7000 VA
ammaaim 21 korrik 2014 në 4:09 pasdite
Rreth natyrës së energjisë reaktive
- Elektronikë për fillestarët
Shumë legjenda janë zhvilluar rreth energjisë reaktive, dashuria e njeriut tonë për të lira dhe teori të ndryshme konspirative globale, që kanë kontribuar në mënyrë aktive në zhvillimin e folklorit pseudo-shkencor.
Në RuNet mund të gjeni shumë histori suksesi se si një fshatar i thjeshtë nga periferia ka shfrytëzuar energjinë reaktive falas për vite me radhë ( të cilin matësi i energjisë elektrike shtëpiake nuk e regjistron) dhe jeton për vete, duke mos ditur telashet. Ju gjithashtu mund të gjeni shënime nga njerëz që bëjnë thirrje për të hequr dorë nga detyra e kotë e kërkimit të një burimi falas në energjinë e avionëve pa pagesë. Në mënyrë që më në fund të pikë "unë" për këtë çështje, vendosa ta shkruaj këtë postim pa u zgjatur më tej.
Siç e dini, energjia e konsumuar nga një burim i rrymës alternative përbëhet nga dy komponentë:
- Energji aktive
- Energjia Reaktive
1. Energjia aktive konvertohet plotësisht dhe në mënyrë të pakthyeshme nga marrësi në lloje të tjera të energjisë.
Shembull: Rryma, duke rrjedhur nëpër një rezistencë, kryen punë aktive, e cila shprehet në një rritje të energjisë termike të rezistencës. Pavarësisht nga faza e rrymës rrjedhëse, rezistenca e shndërron energjinë e saj në nxehtësi. Rezistenca nuk i intereson se në cilin drejtim rrjedh rryma nëpër të, vetëm madhësia e saj është e rëndësishme: sa më e madhe të jetë, aq më shumë nxehtësi do të lëshohet në rezistencë ( sasia e nxehtësisë së gjeneruar është e barabartë me produktin e katrorit të rrymës dhe rezistencës së rezistencës).
2. Energjia reaktive- ajo pjesë e energjisë e konsumoi atë në tremujorin e ardhshëm të periudhës do t'i kthehet tërësisht burimit.
Shembull: Le të imagjinojmë që një kondensator është i lidhur me një burim të rrymës alternative. Ngarkesa fillestare në pllakat e kondensatorit është zero, faza fillestare e tensionit të burimit është gjithashtu zero. Një lëkundje e plotë përbëhet nga katër periudha tremujore: 
Fuqia aktive (P)
Me fjalë të tjera, fuqia aktive mund të quhet: fuqi aktuale, reale, e dobishme, reale. Në një qark DC, energjia që furnizon një ngarkesë DC përcaktohet si produkt i thjeshtë i tensionit në të gjithë ngarkesën dhe rrymës që rrjedh, d.m.th.
sepse në një qark DC nuk ekziston koncepti i këndit fazor ndërmjet rrymës dhe tensionit. Me fjalë të tjera, nuk ka faktor fuqie në një qark DC.
Por me sinjalet sinusoidale, domethënë në qarqet e rrymës alternative, situata është më e ndërlikuar për shkak të pranisë së një ndryshimi fazor midis rrymës dhe tensionit. Prandaj, fuqia mesatare (fuqia aktive) që fuqizon aktualisht ngarkesën jepet nga:
Në një qark të rrymës alternative, nëse është thjesht aktiv (rezistent), formula për fuqinë është e njëjtë si për rrymën e drejtpërdrejtë: P = U I.
Formulat për fuqinë aktive
P = U I - në qarqet DC
P = U I cosθ - në qarqet AC njëfazore
P = √3 U L I L cosθ - në qarqet AC trefazore
P = 3 U Ph I Ph cosθ
P = √ (S 2 – Q 2) ose
P =√ (VA 2 – var 2) ose
Fuqia aktive = √ (Fuqia e dukshme 2 – Fuqia reaktive 2) ose
kW = √ (kVA 2 – kvar 2)
Fuqia reaktive (Q)
Mund të quhet gjithashtu fuqi e padobishme ose pa ujë.
Fuqia që rrjedh vazhdimisht mbrapa dhe mbrapa midis burimit dhe ngarkesës njihet si reaktive (Q).
Fuqia reaktive është fuqia që konsumohet dhe më pas kthehet nga ngarkesa për shkak të vetive të saj reaktive. Njësia e fuqisë aktive është vat, 1 W = 1 V x 1 A. Energjia e fuqisë reaktive së pari ruhet dhe më pas lirohet si fushë magnetike ose fushë elektrike në rastin e një induktori ose një kondensatori përkatësisht.
Fuqia reaktive përcaktohet si
dhe mund të jetë pozitive (+Ue) për një ngarkesë induktive dhe negative (-Ue) për një ngarkesë kapacitive.
Njësia e fuqisë reaktive është volt-amperi reaktive (var): 1 var = 1 V x 1 A. Me fjalë të thjeshta, një njësi e fuqisë reaktive përcakton madhësinë e fushës magnetike ose elektrike të prodhuar nga 1 V x 1 A.
Formulat për fuqinë reaktive
Fuqia reaktive = √ (Fuqia e dukshme 2 – Fuqia aktive 2)
var =√ (VA 2 – P 2)
kvar = √ (kVA 2 – kW 2)
Fuqia e dukshme (S)
Fuqia e dukshme është produkt i tensionit dhe rrymës, duke injoruar këndin e fazës midis tyre. E gjithë fuqia në rrjetin AC (e shpërndar dhe e zhytur/rikthyer) është fuqi totale.
Kombinimi i fuqisë reaktive dhe aktive quhet fuqia e dukshme. Produkti i vlerës së tensionit efektiv dhe vlerës së rrymës efektive në një qark të rrymës alternative quhet fuqi e dukshme.
Është produkt i vlerave të tensionit dhe rrymës pa marrë parasysh këndin e fazës. Njësia e fuqisë së dukshme (S) është VA, 1 VA = 1 V x 1 A. Nëse qarku është thjesht aktiv, fuqia e dukshme është e barabartë me fuqinë aktive, dhe në një qark induktiv ose kapacitiv (nëse ka reaktancë) , fuqia e dukshme është më e madhe se fuqia aktive.
Formula për fuqi të plotë
Fuqia e dukshme = √ (Fuqia aktive 2 + Fuqia reaktive 2)
kUA = √(kW 2 + kUAR 2)
Duhet theksuar se:
- Rezistenca konsumon fuqi aktive dhe e lëshon atë në formën e nxehtësisë dhe dritës.
- induktiviteti konsumon fuqinë reaktive dhe e lëshon atë në formën e një fushe magnetike.
- Kondensatori konsumon fuqi reaktive dhe e lëshon atë në formën e një fushe elektrike.
Fuqia aktive dhe reaktive janë konsumatorët e energjisë elektrike për qëllim të konsumimit të kësaj energjie. Konsumatori është i interesuar për atë energji, konsumi i së cilës i sjell dobi, kjo energji mund të quhet e dobishme, por në inxhinierinë elektrike zakonisht quhet aktive. Kjo është energjia që përdoret për ngrohjen e dhomave, gatimin e ushqimit, prodhimin e të ftohtit dhe shndërrohet në energji mekanike (funksionimi i stërvitjeve elektrike, stërvitjeve me çekiç, pompave elektrike, etj.).
Përveç energjisë elektrike aktive, ekziston edhe energjia elektrike reaktive. Kjo është ajo pjesë e energjisë totale që nuk shpenzohet për punë të dobishme. Siç është e qartë nga sa më sipër, fuqia totale është fuqia aktive dhe reaktive në tërësi.
Në konceptet e fuqisë aktive dhe reaktive, përplasen interesat kontradiktore të konsumatorëve të energjisë elektrike dhe furnizuesve të saj. Është e dobishme që konsumatori të paguajë vetëm për energjinë elektrike të dobishme që ka konsumuar, ndërsa për furnizuesin është e dobishme të marrë pagesën për sasinë e energjisë elektrike aktive dhe reaktive. A është e mundur të pajtohen këto kërkesa në dukje kontradiktore? Po, nëse zvogëloni sasinë e energjisë elektrike reaktive në zero. Le të shqyrtojmë nëse kjo është e mundur dhe sa afër mund të arrihet me idealin.
Fuqia aktive dhe reaktive
Fuqia aktive
Ka konsumatorë të energjisë elektrike, fuqia totale dhe aktive e të cilëve është e njëjtë. Këta janë konsumatorë, ngarkesa e të cilëve përfaqësohet nga rezistenca aktive (rezistorë). Ndër pajisjet elektrike shtëpiake, shembuj të një ngarkese të tillë janë llambat inkandeshente, sobat elektrike, dollapët dhe furrat për tiganisje, ngrohësit, hekurat, saldimet, etj.
Në pasaportën e këtyre pajisjeve tregohet fuqia aktive dhe reaktive. Ky është rasti kur fuqia e ngarkesës mund të përcaktohet duke përdorur formulën e njohur nga kursi i fizikës shkollore duke shumëzuar rrymën e ngarkesës me tensionin në rrjet. Rryma matet në amper (A), voltazhi në volt (V), fuqia në vat (W). Një ndezës sobë elektrike në një rrjet me një tension prej 220 V me një rrymë prej 4,5 A konsumon fuqi 4,5 x 220 = 990 (W).
Fuqia reaktive
Ndonjëherë, duke ecur në rrugë, mund të shihni se xhami i ballkoneve është i mbuluar nga brenda me një film të hollë me shkëlqim. Ky film u hoq nga kondensatorët elektrikë me defekt të instaluar për qëllime të caktuara në nënstacionet e shpërndarjes që furnizojnë konsumatorë të fuqishëm të energjisë elektrike. Një kondensator është një konsumator tipik i fuqisë reaktive. Në ndryshim nga konsumatorët e energjisë aktive, ku elementi kryesor i projektimit është një material i caktuar përçues elektrik (përçues tungsteni në llambat inkandeshente, spirale nikrom në një sobë elektrike, etj.). Në një kondensator, elementi kryesor është një rrymë elektrike jopërçuese (një film i hollë polimer ose letër e njomur me vaj).
Fuqia kapacitore reaktive
Filmat e bukur me shkëlqim që keni parë në ballkon janë veshje kondensatorësh të bërë nga materiali i hollë përçues. Kondensatori është i jashtëzakonshëm në atë që mund të grumbullojë energji elektrike dhe më pas ta lëshojë atë - një lloj baterie. Nëse lidhni një kondensator me një rrjet DC, ai do të ngarkohet me një impuls të rrymës afatshkurtër dhe më pas nuk do të rrjedhë asnjë rrymë përmes tij. Ju mund ta ktheni kondensatorin në gjendjen e tij origjinale duke e shkëputur atë nga burimi i tensionit dhe duke lidhur një ngarkesë në pllakat e tij. Rryma elektrike do të rrjedhë nëpër ngarkesë për ca kohë, dhe një kondensator ideal do të furnizojë ngarkesën saktësisht aq energji elektrike sa ka marrë gjatë karikimit. Një llambë e lidhur me terminalet e kondensatorit mund të pulsojë për një kohë të shkurtër, rezistenca elektrike do të nxehet dhe një person i pakujdesshëm mund të "tronditet" apo edhe të vritet nëse ka tension të mjaftueshëm në terminale dhe sasinë e energjisë elektrike të ruajtur. .
Një pamje interesante merret kur lidhni një kondensator me një burim të tensionit elektrik të alternuar. Meqenëse polariteti dhe vlera e tensionit të menjëhershëm të një burimi të tensionit alternativ ndryshon vazhdimisht (në një rrjet elektrik shtëpiak sipas një ligji afër sinusoidalit). Kondensatori do të ngarkohet dhe shkarkohet vazhdimisht, dhe rryma alternative do të rrjedhë vazhdimisht nëpër të. Por kjo rrymë nuk do të jetë në fazë me tensionin e burimit të tensionit alternativ, por do ta avancojë atë me 90°, d.m.th. për një periudhë çerek.
Kjo do të çojë në faktin se kondensatori konsumon energji nga rrjeti për gjysmën e periudhës së tensionit të alternuar dhe lëshon gjysmën e periudhës, ndërsa fuqia totale aktive elektrike e konsumuar është zero. Por, meqenëse një rrymë e konsiderueshme rrjedh përmes kondensatorit, i cili mund të matet me një ampermetër, është zakon të thuhet se kondensatori është një konsumator i energjisë elektrike reaktive.
Fuqia reaktive llogaritet si produkt i rrymës dhe tensionit, por njësia e matjes nuk është më vat, por volt-amper reaktive (VAr). Kështu, një rrymë prej rreth 0,3 A rrjedh përmes një kondensatori elektrik me një kapacitet prej 4 μF të lidhur në një rrjet 220 V me një frekuencë prej 50 Hz Kjo do të thotë se kondensatori konsumon 0,3 x 220 = 66 (VAr) fuqi reaktive - e krahasueshme. në fuqinë e një llambë mesatare inkandeshente, por kondensatori, ndryshe nga një llambë, nuk shkëlqen ose nxehet.
Fuqia induktive reaktive
Nëse rryma në një kondensator çon tensionin, a ka konsumatorë ku rryma vonon tensionin? Po, dhe konsumatorët e tillë, ndryshe nga konsumatorët kapacitiv, quhen induktivë, ndërsa mbeten konsumatorë të energjisë reaktive. Një ngarkesë elektrike tipike induktive është një spirale me një numër të caktuar kthesash të telit shumë përçues të plagosur rreth një bërthame të mbyllur të materialit magnetik të veçantë.
Në praktikë, një përafrim i mirë i një ngarkese thjesht induktive është një transformator pa ngarkesë (ose një rregullator tensioni me një autotransformator). Një transformator i projektuar mirë konsumon shumë pak energji aktive kur është në boshe, duke konsumuar kryesisht fuqi reaktive.
Konsumatorë realë të energjisë elektrike dhe totalit të energjisë elektrike
Nga marrja në konsideratë e karakteristikave të ngarkesave kondensative dhe induktive, lind një pyetje interesante - çfarë ndodh nëse ngarkesat kapacitive dhe induktive ndizen njëkohësisht dhe paralelisht. Për shkak të përgjigjes së tyre të kundërt ndaj tensionit të aplikuar, të dy përgjigjet do të fillojnë të anulojnë njëra-tjetrën. Ngarkesa totale do të jetë vetëm kapacitative ose induktive, dhe në ndonjë rast ideal do të jetë e mundur të arrihet kompensim i plotë. Do të duket paradoksale - ampermetrat e lidhur do të regjistrojnë rryma domethënëse (dhe të barabarta!) përmes kondensatorit dhe induktorit, dhe një mungesë të plotë të rrymës në qarkun e përbashkët që i lidh ato. Fotografia e përshkruar është disi e cenuar vetëm nga fakti se nuk ka kondensatorë dhe induktorë idealë, por një idealizim i tillë ndihmon për të kuptuar thelbin e proceseve që ndodhin.
Le të kthehemi te konsumatorët realë të energjisë elektrike. Në jetën e përditshme, ne përdorim kryesisht konsumatorë të fuqisë thjesht aktive (shembuj janë dhënë më lart) dhe fuqisë aktive-induktive të përziera. Bëhet fjalë për stërvitje elektrike, stërvitje me çekiç, motorë elektrikë të frigoriferëve, makina larëse dhe pajisje të tjera shtëpiake. Këto përfshijnë gjithashtu transformatorët elektrikë për furnizimin me energji elektrike për pajisjet elektronike shtëpiake dhe stabilizuesit e tensionit. Në rastin e një ngarkese të tillë të përzier, përveç fuqisë aktive (neto), ngarkesa konsumon edhe fuqi reaktive, si rezultat, fuqia totale refuzohet më shumë se fuqia aktive. Fuqia e dukshme matet në volt-amper (VA) dhe është gjithmonë produkti i rrymës në ngarkesë shumëfishuar tensionin në të gjithë ngarkesën.
Misterioz "kosinus phi"
Raporti i fuqisë aktive ndaj fuqisë totale quhet "kosinus phi" në inxhinierinë elektrike. Shënohet me cos φ. Ky raport quhet edhe faktor fuqie. Është e lehtë të shihet se për rastin e një ngarkese thjesht aktive, ku fuqia totale përkon me atë aktive, cos φ = 1. Për rastin e ngarkesave thjesht kondensative ose induktive, ku fuqia aktive është e barabartë me zero, cos φ = 0.
Në rastin e një ngarkese të përzier, vlera e faktorit të fuqisë është në intervalin nga 0 në 1. Për pajisjet shtëpiake, zakonisht është në intervalin 0,5-0,9. Mesatarisht, mund të konsiderohet e barabartë me 0.7, një vlerë më e saktë tregohet në pasaportën e pajisjes elektrike.
Për çfarë po paguajmë?
Dhe së fundi, pyetja më interesante është se për çfarë lloj energjie paguan konsumatori. Nisur nga fakti se komponenti reaktiv i energjisë totale nuk sjell asnjë përfitim për konsumatorin, ndërsa një pjesë e periudhës së energjisë reaktive konsumohet dhe një pjesë jepet, nuk ka nevojë të paguhet për fuqinë reaktive. Por, siç e dimë, djalli është në detaje. Meqenëse ngarkesa e përzier rrit rrymën në rrjet, lindin probleme në termocentralet ku energjia elektrike prodhohet nga gjeneratorët sinkron, përkatësisht: ngarkesa induktive e “nxjerr” gjeneratorin dhe kthimi i tij në gjendjen e mëparshme kushton fuqinë reale aktive për të “ri -ngacmoje” atë.
Kështu, të bësh konsumatorin të paguajë për fuqinë induktive reaktive të konsumuar është mjaft e drejtë. Kjo inkurajon konsumatorin të kompensojë komponentin reaktiv të ngarkesës së tij, dhe duke qenë se ky komponent është kryesisht induktiv, kompensimi konsiston në lidhjen e kondensatorëve të kapacitetit të parallogaritur.
Konsumatori gjen një mundësi për të paguar më pak
Nëse konsumatori paguan veçmas për fuqinë aktive dhe reaktive të konsumuar. Ai është i gatshëm të bëjë kosto shtesë dhe të instalojë banka kondensatorësh në ndërmarrjen e tij, të cilat ndizen rreptësisht sipas një plani në varësi të statistikave mesatare të konsumit të energjisë elektrike për orë të ditës.
Ekziston gjithashtu mundësia e instalimit të pajisjeve speciale në ndërmarrje (kompensuesit e fuqisë reaktive) që lidhin kondensatorët automatikisht në varësi të madhësisë dhe natyrës së fuqisë së konsumuar aktualisht. Këta kompensues ju lejojnë të rrisni faktorin e fuqisë nga 0.6 në 0.97, d.m.th. pothuajse në një.
Pranohet gjithashtu që nëse raporti i energjisë reaktive të konsumuar ndaj energjisë totale nuk kalon 0.15, atëherë konsumatori i korporatës përjashtohet nga pagesa për energjinë reaktive.
Për sa u përket konsumatorëve individualë, për shkak të fuqisë relativisht të ulët që ata konsumojnë, nuk është zakon që faturat për pagesën e energjisë elektrike të konsumuar të ndahen në aktive dhe reaktive. Energjia elektrike shtëpiake merr parasysh vetëm fuqinë aktive të ngarkesës elektrike dhe për të lëshohet një faturë. Ato. Aktualisht, as teknikisht nuk është e mundur të faturohet një konsumator individual për fuqinë reaktive të konsumuar.
Konsumatori nuk ka asnjë nxitje të veçantë për të kompensuar komponentin induktiv të ngarkesës, dhe kjo teknikisht është e vështirë për t'u zbatuar. Kondensatorët e lidhur përgjithmonë do të ngarkojnë në mënyrë të panevojshme telat e furnizimit kur ngarkesa induktive shkëputet. Pas njehsorit elektrik (edhe përballë njehsorit, por konsumatori nuk paguan për këtë), gjë që do të shkaktojë konsum të energjisë aktive me një rritje përkatëse të faturës, dhe kompensuesit automatikë janë të shtrenjtë dhe nuk ka gjasa të justifikojnë koston e blerjen e tyre.
Një tjetër gjë është se prodhuesi ndonjëherë instalon kondensatorë kompensimi në hyrjen e konsumatorëve me një përbërës induktiv të ngarkesës. Këta kondensatorë, nëse zgjidhen siç duhet, do të reduktojnë disi humbjet e energjisë në telat e furnizimit, ndërsa do të rrisin pak tensionin në pajisjen elektrike të lidhur duke reduktuar rënien e tensionit në telat e furnizimit.
Por, më e rëndësishmja, kompensimi i energjisë reaktive për çdo konsumator, nga një apartament në një ndërmarrje të madhe, do të zvogëlojë rrymat në të gjitha linjat e energjisë, nga termocentrali në panelin e banesës. Për shkak të komponentit reaktiv të rrymës totale, e cila do të zvogëlojë humbjet e energjisë në linja dhe do të rrisë efikasitetin e sistemeve elektrike.
Fuqia
Fuqia përcaktohet nga puna e bërë në një sekondë (karakterizon sa shpejt kryhet puna).
Energjia elektrike është konsumi i energjisë elektrike për sekondë.
Fuqia elektrike është një sasi fizike që karakterizon shpejtësinë e transmetimit ose të shndërrimit të energjisë elektrike.
Rrjedha e rrymës në një qark elektrik shoqërohet me konsumin e energjisë elektrike nga burimet, shkalla e konsumit të energjisë karakterizohet nga fuqia.
Puna e rrymës elektrike është shndërrimi i energjisë së saj në ndonjë energji tjetër, për shembull, nxehtësi, dritë, mekanike. Performanca e një rryme vlerësohet nga fuqia e saj, e shënuar me shkronjën P, në sistemin ndërkombëtar W.
Fuqia e menjëhershme është produkti i vlerave të menjëhershme të tensionit U dhe rrymës I në një seksion të një qarku elektrik.
P=U*I
Në shumicën e rasteve, bëhet fjalë për njëfarë fuqie mesatare, e cila përftohet duke integruar (ngjashëm me sipërfaqen llogaritëse) fuqinë e menjëhershme gjatë një periudhe.
Më shpesh po flasim për fuqinë e konsumuar nga pajisja, dhe për burimet e energjisë tregohet fuqia e tyre e daljes - fuqia që ata mund t'i japin konsumatorit (ngarkesa).
Fuqia aktive
Fuqia aktive është vlera mesatare e fuqisë së menjëhershme gjatë një periudhe.
Fuqia e një qarku që ka vetëm rezistencë aktive (ngarkesë) quhet fuqi aktive.
Fuqia aktive karakterizon shkallën e shndërrimit të pakthyeshëm të energjisë elektrike në lloje të tjera të energjisë (termike dhe elektromagnetike - vetëm ajo që nuk kthehet në burim).
Fuqia aktive karakterizon konsumin e pakthyeshëm (të pakthyeshëm) të energjisë aktuale.
Konsumi i pakthyeshëm i energjisë (fuqia aktive) mund të shkojë si në humbje (ngrohja e telave dhe izolatorëve) ashtu edhe në përfitime: ngrohje e dobishme, shndërrim në lloje të tjera të energjisë (kryerja e punës), rrezatim nga një radio transmetues, transmetim në një qark tjetër, etj.
Me rrymë dhe tension sinusoidal njëfazor (rryma që mund të marrim në shtëpi nga një prizë elektrike duke lidhur një llambë inkandeshente me të):
P=U*I*cos φ, ku φ është këndi i fazës ndërmjet rrymës dhe tensionit, cos φ është faktori i fuqisë - tregon se cila pjesë e fuqisë totale është fuqia aktive.
Njësia e fuqisë aktive është W (vat); ndërkombëtare W.
Në qarqet DC, vlerat e fuqisë së menjëhershme dhe mesatare për një periudhë kohore përkojnë koncepti i fuqisë reaktive. Në qarqet AC, kjo ndodh nëse ngarkesa është thjesht aktive (ngrohës elektrik, hekur, llambë inkandeshente). Me një ngarkesë të tillë, voltazhi dhe faza e rrymës përkojnë dhe pothuajse e gjithë fuqia transferohet në ngarkesë.
Fuqia reaktive (Q)
Kuptimi fizik i fuqisë reaktive është energjia e pompuar nga burimi në elementët reaktivë të marrësit (induktorët, kondensatorët, mbështjelljet e motorit), dhe më pas kthehet nga këta elementë përsëri në burim gjatë një periudhe lëkundjeje, referuar kësaj periudhe. Karakterizon energjinë reaktive - energji që nuk konsumohet në mënyrë të pakthyeshme, por ruhet vetëm përkohësisht në një fushë magnetike. Fuqia reaktive karakterizon energjinë që lëkundet midis burimit dhe seksionit reaktiv (induktiv dhe/ose kapacitiv) të qarkut pa konvertimin e tij.
Ajo matet në volt-amper reaktiv (var ose ndërkombëtar: var).
Q=U*I*sin φ, ku φ është këndi i fazës ndërmjet rrymës dhe tensionit,
Nëse ngarkesa është induktive (transformatorë, motorë elektrikë, mbytje, elektromagnet), rryma mbetet në fazë me tensionin, nëse ngarkesa është kapacitive (pajisje të ndryshme elektronike - një kondensator si një pajisje për ruajtjen e energjisë në një furnizim me energji komutuese), atëherë rryma është në fazë përpara tensionit. Meqenëse rryma dhe voltazhi janë jashtë fazës (ngarkesa reaktive), vetëm një pjesë e fuqisë (fuqia totale) i transferohet ngarkesës (konsumatorit) që mund të transferohej në ngarkesë nëse zhvendosja e fazës do të ishte zero (ngarkesa rezistente).
Pjesa e fuqisë totale që ishte në gjendje të transferohej në ngarkesë gjatë periudhës së rrymës alternative quhet fuqi aktive. Është e barabartë me produktin e vlerave efektive të rrymës dhe tensionit dhe kosinusit të këndit fazor ndërmjet tyre (cos φ).
Fuqia që nuk u transferua në ngarkesë, por çoi në humbje për shkak të ngrohjes dhe rrezatimit, quhet fuqi reaktive. Është e barabartë me produktin e vlerave efektive të rrymës dhe tensionit dhe sinusit të këndit fazor ndërmjet tyre (sin φ).
Përkundër faktit se energjia reaktive transferohet nga burimi në ngarkesën reaktive dhe mbrapa (dy herë në periudhë, duke ndryshuar drejtimin çdo tremujor të periudhës), rryma reaktive shkakton humbje shtesë të energjisë në rezistencën aktive të telave, në përputhje me rrethanat; merret nga burimi se sa kthehet (humbjet nuk do të kthehen përsëri në burim), prandaj gjeneratori (transformatori, furnizimi me energji të pandërprerë, etj.) duhet të merret me fuqi më të madhe dhe tela me prerje më të madhe.
Në inxhinierinë radio, fuqia reaktive mund të jetë e dobishme (për shembull, qarqet osciluese).
Ndërmarrjet e mëdha gjenerojnë rryma të mëdha reaktive, të cilat ndikojnë negativisht në funksionimin e sistemit elektroenergjetik. Për këtë arsye, për to merren parasysh si komponentët aktivë ashtu edhe ato reaktivë të fuqisë. Për të zvogëluar prodhimin e rrymave reaktive, ndërmarrjet përdorin njësi kompensimi të fuqisë reaktive.
Fuqia joaktive (fuqia pasive, N) është fuqia e shtrembërimit të rrymës jolineare, e barabartë me rrënjën katrore të diferencës midis katrorëve të fuqisë totale dhe aktive në qarkun e rrymës alternative.
Në një qark me një tension sinusoidal, fuqia joaktive është e barabartë me rrënjën katrore të shumës së katrorëve të fuqisë reaktive dhe fuqive të harmonikave më të larta të rrymës.
Në mungesë të harmonikëve më të lartë, fuqia joaktive është e barabartë me modulin e fuqisë reaktive.
Fuqia e një harmonike të rrymës kuptohet si produkt i vlerës efektive të rrymës së një harmonike të caktuar nga vlera efektive e tensionit.
Prania e shtrembërimeve të rrymës jolineare në një qark nënkupton një shkelje të proporcionalitetit midis vlerave të menjëhershme të tensionit dhe rrymës të shkaktuar nga jolineariteti i ngarkesës, për shembull, kur ngarkesa është me natyrë pulsuese.
Me një ngarkesë jolineare, fuqia e dukshme (totale) në qark rritet për shkak të fuqisë së shtrembërimeve të rrymës jolineare, e cila nuk merr pjesë në kryerjen e punës.
Fuqia e shtrembërimeve jolineare nuk është aktive dhe përfshin fuqinë reaktive dhe fuqinë e shtrembërimeve të tjera të rrymës.
Fuqia joaktive përbëhet nga komponentë (për shembull fuqia e shtrembërimit)
Kjo sasi fizike ka dimensionin e fuqisë, kështu që VA (volt-amper) ose VAR (volt-amper reaktive) mund të përdoren si njësi matëse për fuqinë joaktive.
Fuqi e plote
Fuqia e dukshme (S) është e barabartë me tensionin e shumëzuar me rrymën, përkatësisht e matur në volt-amps (VA, ose VA ndërkombëtare).
Me një ngarkesë lineare, fuqia totale është e barabartë me rrënjën katrore të shumës së katrorëve të fuqisë aktive dhe reaktive.
Me një ngarkesë jolineare (për shembull, ndërrimi i furnizimit me energji elektrike pa korrigjues të faktorit të fuqisë), fuqia totale është e barabartë me rrënjën katrore të shumës së katrorëve të fuqisë aktive dhe joaktive.
Njësia praktike e matjes për energjinë elektrike është kilovat-orë (kWh), d.m.th. punë e kryer me fuqi konstante (1 kW) për 1 orë. Një njësi matëse jashtë sistemit të sasisë së energjisë së prodhuar ose të konsumuar, si dhe të punës së kryer. Përdoret kryesisht për matjen e konsumit të energjisë elektrike në jetën e përditshme dhe në prodhim, dhe për matjen e prodhimit të energjisë elektrike në industrinë e energjisë elektrike.
Matësi në apartament numëron fuqinë aktive.
Burimet e informacionit:
Bazat teorike të inxhinierisë elektrike. Bessonov L.A.
Qarqet elektrike dhe magnetike. Zherebtsov I.P.
Bazat e energjisë moderne: një libër shkollor për universitetet: në 2 vëllime / nën redaksinë e përgjithshme të anëtarit korrespondues. RAS E. V. Ametistova