Фізичний аспект процесу і практичне значення використання установок компенсації реактивної потужності
Щоб зрозуміти, що містить в собі термін «реактивна потужність»,
згадаємо визначення поняття електричної потужності. Це фізична величина, яка виражає швидкість передачі, споживання або генерації електроенергії в певний час.
Чим більше рівень потужності, тим більшу продуктивність може мати електрична установка в певну одиницю часу. Під терміном «миттєва потужність» розуміють твір сили струму і напруги за один з моментів на якій-небудь ділянці електричного кола.
Розглянемо ж фізичний аспект процесу.
Якщо брати ланцюга в яких відбувається постійний струм, то там величина середньої і миттєвої потужності за певний відрізок часу є рівними, а реактивної потужності немає. А в ланцюгах де відбувається явище змінного струму вищеописана ситуація має місце тільки в тому випадку, якщо навантаження там є чисто активною. Це буває, наприклад, в такому електроприладі, як електронагрівач. При чисто активному навантаженні в ланцюзі в умовах змінного струму фази струму і напруги співпадають і вся потужність віддається в навантаження.
У разі індуктивного навантаження, як наприклад, в електродвигунах, то у струму відбувається відставання по фазі від напруги, а якщо вона емкостная, що має випадок в різноманітних електропристроях, тоді струм навпаки, по фазі випереджає напругу. Так як у напруги і струму немає збігу по фазі (при реактивної навантаженні), то в навантаження повна потужність відходить тільки частково, повністю вона могла б перейти, якщо зрушення фаз був би нульовим, тобто активне навантаження.
Чим відрізняються реактивна і активна потужність
Та частина повної потужності, що передалася в навантаження в умовах періоду змінного струму, зветься активної потужності. Її величина вираховується в результаті твори значень напруги і струму на косинус кута зсуву фаз, які лежать між ними
А та потужність, що не передалася в навантаження, і через яку сталися втрати випромінювання і нагріву, іменується реактивною потужністю. Її ж величина - це добуток значень напруги і струму на синус кута зсуву фаз, які лежать між ними.
Отже, реактивна потужність - це термін, що характеризує навантаження. Одиниця її вимірювання називається - реактивні вольт ампер, скорочено вар або var. Але в житті частіше зустрічається інша величина виміру - косинус фі, як величини, що вимірює якість електричної установки з аспекту економії електроенергії. Насправді, від величини cos φ. залежить та величина енергії, яка коли подається від джерела, йде в навантаження. Отже, цілком можливо користуватися не дуже потужним джерелом, тоді, відповідно менша кількість енергії піде в нікуди.
Як можна компенсувати реактивну потужність
Як випливає з вищесказаного, в разі, коли навантаження є індуктивної, тоді потрібно виконати її компенсацію, використовуючи конденсатори, конденсаторів, а ємнісне навантаження слід компенсувати із застосуванням реакторів і дроселів. Таким способом можна підняти косинус фі до достатніх величин в розмірі 0.7-0.9. Так і виконується компенсація реактивної потужності.
Чим вигідна компенсація реактивної потужності?
Установки компенсації реактивної потужності можуть принести величезну економічну вигоду. Як свідчить статистика, вони можуть економити до 50% від рахунків за електроенергію в різних частинах РФ. Там де вони встановлюються, гроші витрачені на них, окупаються менше ніж за рік.
На стадії проектування об'єктів впровадження конденсаторних установок допомагає здешевити придбання кабелів шляхом зменшення їх перетину. Як приклад, автоматична конденсаторна установка може дати ефект збільшення косинуса фі з 0.6 до 0.97.
Як ми зрозуміли, установки по компенсації реактивної потужності допомагають істотно економити фінанси, а також збільшувати термін роботи обладнання, через нижченаведених причин:
1) зменшується навантаження на силові трансформатори, що підвищує їх довговічність.
2) Зменшується рівень навантаження на кабелі та проводи, а також можна економити купуючи кабелі меншого перетину.
3) Підвищення рівня якості електричної енергії електроприймачів.
4) Немає небезпеки виплати штрафових відрахувань за зниження cos φ.
5) зменшується величина вищих гармонік в мережі.
6) знижується кількість витрат електроенергії.
Нагадаємо ще раз, що реактивна енергія і потужність знижують підсумки роботи енергосистеми, через те, що завантаження реактивними струмами генераторів електростанцій веде до підвищення обсягу споживаного палива, а також зростає розмір втрат в підвідних мережах і приймачах, і нарешті зростає рівень падіння напруги в мережах.