Что такое активная и реактивная мощность

Основным параметром, регулирующим взаимоотношения между поставщиком и потребителями электроэнергии, является потребляемая электрическая мощность. В идеальном случае, если рассматривать электрическую цепь постоянного тока, все нагрузки носят активный характер и активная мощность (P) является прямой зависимостью от значений напряжения (U) и тока (I). Для расчета мгновенной мощности используют формулу:

P = U * I,

Единица мощности в данном случае ватт (Вт).

Для цепей переменных токов, которые мы привыкли наблюдать в реальной жизни (бытовая или промышленная электросеть) вместе с активной составляющей мощности, потребляемой нагревательными приборами, лампами накаливания и другими резистивными нагрузками приходится также учитывать влияние и реактивной составляющей. Реактивная мощность (Q), обусловленная индуктивными и емкостными нагрузками, полезной работы не выполняет, а идет преимущественно на нагрев элементов нагрузки, за единицу измерения приняты вольт-амперы реактивные (ВАр, кВАр). Складываясь с активной мощностью, она увеличивает значение общей мощности (S), измеряемой в вольт-амперах (ВА).

Так что же это такое реактивная составляющая или реактивная мощность и каким образом она связана с активной, попробуем разобраться.

Суть реактивной мощности

Как уже упоминалось выше, реактивная составляющая мощности проявляется в цепях переменного тока, имеющих индуктивное (электродвигатели, трансформаторы, соленоиды) или емкостное сопротивление (конденсаторы). Индуктивности и емкости накапливают энергию, отдавая затем ее в сеть, для таких цепей характерно несовпадение синусоид напряжения и тока по фазе, причем:

  • для индуктивных нагрузок напряжение опережает ток;
  • на емкостных нагрузках напряжение отстает по фазе от тока.

В количественном отношении сдвиг фаз выражается в градусах, а угол между фазами обозначают символом «ϕ». Несовпадение фаз напряжения и тока приводит к появлению реактивных мощностей и, как следствие, неоправданному росту общей (суммарной) мощности, которая связана с активной и реактивной мощностями следующей зависимостью:

S = √(P^2+Q^2 ).

Наиболее красноречиво она иллюстрируется треугольником мощностей – прямоугольным треугольником, у которого катетами выступают активная и реактивная мощности, а гипотенузой соответственно будет общая мощность. Противоположный реактивной мощности угол (угол между катетом P и гипотенузой S) как раз и будет углом ϕ.

Вспоминая школьный курс геометрии, видим, что активная составляющая или полезная мощность связана с общей мощностью, следующим соотношением:

P = cos ϕ*S,

где cos ϕ – коэффициент мощности, результат соотношения активной и общей мощностей.

cos ϕ = P/S

Коэффициент мощности изменяется в пределах 0 – 1, разумеется, чем ниже cos ϕ, тем выше уровень потерь. Из последнего соотношения видно, что для цепей с чисто активной нагрузкой, когда сдвиг фаз между током и напряжением отсутствует ϕ = 0°, коэффициент мощности равен единице.

Борьба с потерями

Борьба с потерями актуальна для промышленных предприятий, где используется большой парк мощных электродвигателей и прочих нагрузок с индуктивной составляющей. В таких случаях широко применяются компенсаторы реактивной мощности, снижающие влияние реактивных нагрузок, статистика показывает, что с помощью таких мер коэффициент мощности можно поднимать на 60 %, практически доводя его до единицы. Компенсация реактивных мощностей несет высокий экономический эффект, не только снижая объем потребления электроэнергии, но и увеличивая ресурс производственного оборудования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.