Реактивната мощност е фундаментална концепция в рамките на електрическите мрежи, която често остава незабелязана, но може да окаже значително влияние върху енергийната ефективност и сметките за електроенергия на много компании. Въпреки че реактивната мощност не се превръща в полезна работа, нейното правилно управление е от решаващо значение за избягване на допълнителни разходи и оптимизиране на използването на електрическата мрежа.
В тази статия ще разгледаме какво представлява реактивната мощност, как се измерва, какви ефекти има върху електрическите инсталации и какви мерки могат да бъдат предприети, за да се избегнат проблемите, които причинява. Освен това ще проучим свързани концепции като фактор на мощността, индуктивна и капацитивна реактивна мощност и ще дадем конкретни примери за това как да намалите въздействието на реактивната мощност върху вашата електрическа мрежа. Да отидем там!
Какво е реактивна мощност?
La реактивна мощност Това е една от формите на енергия, която циркулира през електрическите мрежи, но не се преобразува директно в полезна работа, както прави електричеството. активна мощност. Вместо да се консумира от оборудването, реактивната мощност осцилира между източника и товарите поради ефектите на намотките и кондензаторите в електрическото оборудване. Този тип мощност е необходима за работата на устройства като двигатели, трансформатори или осветително оборудване.
Във верига с променлив ток (AC) реактивната мощност се генерира поради фазовата разлика между електрически ток и напрежение. В идеалния случай напрежението и токът трябва да са във фаза, което би позволило цялата циркулираща мощност да бъде активна и напълно използваема. Въпреки това, поради естеството на много оборудване, вълните на тока и напрежението не са във фаза, като по този начин генерират реактивна мощност.
Единицата за измерване на реактивната мощност е реактивен волт ампер (VAr) и тази мощност може да се изчисли по формулата:
Реактивна мощност (Q) = V * I * sinϕ, където ϕ е фазовият ъгъл между напрежението и тока.
Разлика между активна и реактивна мощност
La активна мощност Това е такова, което се консумира и извършва полезна работа, например работата на машина или светването на електрическа крушка. Измерва се във ватове (W) и е мощността, която реално използваме и която се отразява в сметката ни за електричество.
От друга страна, реактивната мощност не генерира полезна работа, но е от съществено значение за поддържане на работата на определени електрически устройства. Въпреки че не се консумира директно, той оказва влияние върху електрическата система, тъй като заема място в преносните мрежи и влияе върху транспортния капацитет на активната мощност.
И двете правомощия са свързани с привидна мощност, което е комбинация от активна и реактивна мощност. Това е векторната сума на двете и се измерва във волт ампер (VA). Формулата, която ги свързва е:
(Привидна мощност)² = (Активна мощност)² + (Реактивна мощност)²
Този триъгълник на мощността ни позволява да разберем как да оптимизираме електрическото потребление: колкото по-ниска е реактивната мощност, толкова по-голяма част от полезна активна мощност можем да използваме.
Фактор на мощността и косинус фи
El фактор на мощността, известен също като косинус фи (cos φ), е съотношението между активната мощност и привидната мощност. Коефициентът на мощност отразява колко ефективно една инсталация използва електрическата мрежа. Ако факторът на мощността е 1, напрежението и токът са перфектно синхронизирани и няма реактивна мощност. На практика тази стойност обикновено е по-ниска, като 0,85 или 0,9, в зависимост от инсталацията.
Ако той косинус фи е по-малко от 0,85, може да има проблеми с свръхток, спадове на напрежението и допълнителни загуби в електрическото предаване, което се отразява негативно на енергийните характеристики. И в много случаи мрежовите оператори налагат санкции до големи консуматори с нисък фактор на мощността.
Видове реактивна мощност
Реактивната мощност може да бъде разделена на два основни типа:
- Индуктивна реактивна мощност: Той се генерира в оборудване, което създава магнитни полета, като електрически двигатели, трансформатори и електромагнити. В този случай токът изостава от напрежението.
- Капацитивна реактивна мощност: Той се генерира в компоненти като кондензатори и някои видове модерно осветление (флуоресцентни тръби и LED лампи). Тук токът води напрежението.
За да запазите фактор на мощността При оптимални нива работят много промишлени съоръжения кондензаторни батерии, които компенсират фазовото изместване, причинено от индуктивната реактивна мощност.
Влияние на реактивната мощност върху сметките за електроенергия
Една от най-преките последици от наличието на нисък фактор на мощността и много реактивна мощност във вашата инсталация е увеличаването на разходите за електричество. Много компании са засегнати от санкции наложени от мрежовите оператори, особено когато факторът на мощността падне под 0,85.
Например в Испания, големи консуматори с договорена мощност, по-голяма от 15 kW, те трябва да обърнат специално внимание на този аспект, тъй като са изправени пред допълнителни разходи за всеки консумиран киловолт реактивен ампер (kVAR), ако реактивната мощност е твърде висока.
Интересно е да се отбележи, че много от тези допълнителни такси се случват през нощта, когато компаниите са склонни да имат по-малко активност и, следователно, по-малко консумирана активна мощност. Това може да доведе до значително увеличаване на процента на реактивната енергия през този период.
Как да намалим реактивната мощност
Намаляването на реактивната мощност е от съществено значение за подобряване на енергийната ефективност на вашата инсталация и избягване на ненужни разходи. Най-честите мерки включват:
- Монтаж на кондензаторни батерии: Най-често срещаното решение за компенсиране на индуктивната реактивна мощност е инсталирането на кондензаторна банка, устройство, което генерира капацитивна реактивна мощност, за да балансира фазовата разлика, създадена от оборудване с намотки.
- VAR генератори: Тези устройства инжектират реактивен ток в мрежата, за да поддържат фазовото изместване контролирано. Те могат да компенсират както индуктивната, така и капацитивната реактивна мощност.
- Правилна поддръжка на оборудването: Добрата поддръжка на електрическото оборудване е от съществено значение, за да се избегне генерирането на нежелана реактивна мощност. Някои устройства, като лошо регулирани двигатели или флуоресцентни осветителни системи, могат да генерират повече реактивна мощност от необходимото.
Устройства, генериращи реактивна мощност
Повечето устройства, които генерират реактивна мощност, са тези, които използват електромагнитни бобини или кондензатори. Сред най-често срещаните откриваме:
- Двигатели и компресори, като тези в хладилници, фризери и климатични системи.
- осветление с луминесцентни или LED лампи, особено по-възрастните.
- Трансформатори и електромагнити, използвани в промишлени машини и домакински уреди.
Важно е да се знае, че дори ежедневното оборудване в дома, като компютри или определени уреди, може да генерира малки количества реактивна мощност, въпреки че обикновено големите компании са изправени пред най-големите проблеми поради високата си консумация.
С развитието на технологиите откриваме все повече и повече устройства, които вместо да генерират реактивна мощност, помагат да я компенсират. Например, някои модерни HVAC системи са проектирани с вградена компенсация за предотвратяване на забавяне.
Измерване на реактивна мощност
Няма физическо устройство, което директно да измерва реактивната мощност в електрическа инсталация. Вместо това се използва математическа формула, която отчита напрежението, интензитета и фазовата разлика между двете променливи. The анализатори на електрически мрежи Те са инструменти, които позволяват записването на тези стойности и изчисляването на реактивната мощност.
Освен това в много райони разпределителните дружества измерват тези стойности на редовни интервали от време, за да изчислят съответните неустойки върху сметките за електроенергия, когато потреблението на реактивна енергия надвиши определени граници.
Ползи от намаляване на реактивната мощност
Намаляването на реактивната мощност има множество предимства, както икономически, така и експлоатационни. Сред тях:
- Спестяване на сметката за електроенергия: Чрез минимизиране на количеството реактивна мощност се избягват санкциите, свързани с ниския фактор на мощността.
- По-дълъг живот на оборудването: По-ниската реактивна мощност предполага по-малко претоварване на съоръженията, което намалява риска от аварии.
- Оптимизиране на капацитета на мрежата: Чрез намаляване на реактивната мощност се освобождава капацитет в мрежата за пренос на повече активна мощност, което означава, че производството може да се увеличи, без да е необходимо да се увеличава електрическата инфраструктура.
Следователно поддържането на добър контрол върху реактивната мощност не само помага за избягване на ненужни разходи, но също така насърчава цялостната оперативна ефективност на вашата инсталация.