onetwoclick.ru
Большинство электроприемников потребляет из сети ток, отстающий от приложенного к зажимам напряжения. Это связано с наличием индуктивностей, создающих магнитный поток, необходимый для функционирования ЭП. Примем, что приемник электроэнергииприсоединен к источнику синусоидального напряженияи потребляет синусоидальный ток, сдвинутый по фазе относительно напряжения на угол ср.
Мгновенная мощность, переносимая переменным (синусоидальным) током, — это произведение мгновенных тока и напряжения. Мгновенная мощность — тоже синусоида, но двойной частоты. Мгновенная мощность положительна при совпадении знаков тока и напряжения грузку и обозначена «Г*Н») и отрицательна при разных знаках тока и напряжения (т. е. передается от нагрузки в генератор: «Н*Г»).
При наличии индуктивностей в нагрузке часть периода электромагнитной энергии запасается, а в другую часть периода она поступает обратно в основной источник энергии — генератор. В целом за период количество энергии, переданной от генератора в нагрузку, больше (на величину активной мощности), чем переданной от нагрузки в генератор. Происходит перенос энергии от генератора в нагрузку. Аналогичные процессы происходят, если в нагрузке присутствует не индуктивность, а емкость, т. е. есть нагрузка потребляет ток, опережающий напряжение.
Значение мгновенной мощности на зажимах приемникаявляется алгебраической суммой двух величин, одна из которых не зависит от времени, а другая пульсирует с двойной частотой.
Центрируем синусоиду, т. е. переносим ось абсцисс, в центр синусоиды мгновенной мощности (рис. 9.2). Величину этого переноса, или первое слагаемое в формуле (9.1), и назвали активной мощностью,задав направление движения этой мощности только от генератора в нагрузку. Активная мощность характеризует энергию, выделяемую в единицу времени на производство полезной работы в нагрузке. А центрированная синусоида (величина действующего значения синусоиды) получила название реактивной мощности(РМ).
Соответственно вводится понятие полной мощности, потребляемой нагрузкой, которую в комплексной форме можно представить выражениями:
Принято считать, что если потребляемый ток отстает по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то РМ имеет положительное значение и говорят о потреблении РМ, а если ток опережает напряжение (емкостный характер нагрузки), то РМ имеет отрицательное значение и говорят о генерации РМ.
Введенное понятие «реактивная мощность» отражает обменные процессы передачи энергии на переменном токе. Протекает РМ по элементам сети, загружая их, вызывает в них потери активной и реактивной мощности, вызывает падение напряжения, но не производит полезной работы в нагрузке, так как количество энергии в целом за период, перенесенной центрированной синусоидой в одном направлении, равно количеству энергии, перенесенной в обратном направлении. По этой причине произведение РМ на время не является энергией и нет понятия «реактивная энергия» (этот термин иногда используют при решении задач учета электроэнергии, но правильнее говорить о кварчасах). Чтобы подчеркнуть особый характер РМ, отступили от правил в написании ее размерности и пишут: вар, квар, Мвар (а не ВАр, кВАр, МВАр, как это следовало бы по правилам).
До недавнего времени основным нормативным показателем, характеризующим потребление РМ, был коэффициент мощностиcos φ(см. формулу (9.3)). На вводах, питающих промышленное предприятие, средневзвешенное значение этогокоэффициента должно было находиться в диапазоне 0,92 …0,95. Следует признать, что выбор соотношения P/S в качестве нормативного не дает четкого представления о динамике изменения реального значения РМ. Например, при уменьшении коэффициента мощности с 0,95 до 0,94 РМ изменяется на 10 %, а при уменьшении этого же коэффициента с 0,99 до 0,98 изменение РМ составляет уже 42 %. При расчетах удобнее оперировать соотношением Q/P = tgcp, которое назвали коэффициентом реактивной мощности.
Рис. 9.3. Принципиальная схема питания узла нагрузки
Можно уменьшить индуктивность узла нагрузки установкой емкостей или, в общем случае, установкой в узле устройств, потребляющих опережающий ток (устройств, генерирующих РМ). Это позволяет уменьшить потребление РМ узлом нагрузки, т.е. компенсировать часть РМ узла нагрузки, поэтому такое мероприятие по
лучило название «компенсация реактивной мощности» (КРМ). Устройства, потребляющие опережающий ток, получили название «компенсирующие устройства» (КУ), или дополнительные источники реактивной мощности. Таким образом, установка КУ в узле нагрузки (рис. 9.3) уменьшает переток РМ в этот узел, что приводит выше точки отключения КУ (на рис. 9.4, 9.5 — векторные диаграммы мощностей и токов, соответствующие рис. 9.3) к снижению:
1) Загрузки элементов в цепи питания рассматриваемого узла нагрузки (что может, в частности, снизить сечение токоведущих частей);
2) Нагрузочных (продольных) потерь активной мощности в элементах в цепи питания рассматриваемого узла нагрузки;
3) Потерь (и падения) напряжения в элементах в цепи питанияузла нагрузки.
