Активна и реактивна мощност
Активна и реактивна мощност. За какво плащаме и работим
Активна и реактивна мощност - потребители на електрическа енергия и потребители, които консумират тази енергия. Потребителят се интересува от енергията, чиято консумация е добра за него, тази енергия може да се нарече полезна, но в електротехниката обикновено се нарича активна. Това е енергията, която преминава в отопление на помещения, приготвяне на храна, генериране на студ и преобразуване в механична енергия (работата на електрически бормашини, перфоратори, електрически помпи и др.).
В допълнение към активното електричество има и реактивно електричество. Това е онази част от общата енергия, която не се изразходва за полезна работа. Както става ясно от горното, привидната мощност е активната и реактивната мощност като цяло.
По отношение на активната и реактивната мощност конфликтните интереси на потребителите на електрическа енергия и нейните доставчици се сблъскват. За потребителя е изгодно да плаща само за полезната консумирана от него електроенергия; за доставчика е изгодно да получи плащане за количеството активна и реактивна електроенергия. Могат ли тези привидно противоречиви изисквания да бъдат примирени? Да, ако намалите количеството реактивно електричество до нула. Помислете дали това е възможно и колко близо до идеала.
Активна и реактивна мощност
Активна мощност
Има потребители на електроенергия, чиято обща и активна мощност са еднакви. Това са консуматори, чието натоварване е представено от активни съпротивления (резистори). Сред битовите електрически уреди примери за такъв товар са лампи с нажежаема жичка, електрически печки, фурни и фурни, нагреватели, ютии, поялници и др.
Активната и реактивната мощност, посочени за тези устройства в паспорта, са едновременно. Това е случаят, когато мощността на натоварването може да се определи по формулата, известна от училищния курс по физика, умножавайки тока на натоварване по напрежението в мрежата. Токът се измерва в ампери (A), напрежението във волта (V), мощността във ватове (W). Горелка за електрическа печка в мрежа с напрежение 220 V при ток 4,5 A консумира мощност 4,5 x 220 = 990 (W).
Реактивна мощност
Понякога, разхождайки се по улицата, можете да видите, че стъклото на балконите е покрито отвътре с лъскав тънък филм. Този филм е взет от дефектни електрически кондензатори, инсталирани за специфични цели в разпределителни подстанции, доставящи мощни потребители на електрическа енергия. Кондензаторът е типичен потребител на реактивна мощност. За разлика от потребителите на активна мощност, където основният елемент на дизайна е определен електропроводим материал (волфрамов проводник в лампи с нажежаема жичка, нихромова спирала в електрическа печка и др.). В кондензатор основният елемент е непроводим диелектрик (тънък пластмасов филм или импрегнирана с масло хартия).
Реактивна капацитивна мощност
Красивите лъскави филми, които видяхте на балкона, са кондензаторни плочи, направени от проводим тънък материал. Кондензаторът е забележителен с това, че може да натрупва електрическа енергия и след това да я раздава - един вид такава батерия. Ако свържете кондензатор към мрежа с постоянен ток, той ще се зареди с кратък токов импулс и тогава ток няма да тече през него. Можете да върнете кондензатора в първоначалното му състояние, като го изключите от източника на напрежение и свържете товар към плочите му. За известно време през товара ще тече електрически ток и идеалният кондензатор отделя на товара точно толкова електрическа енергия, колкото е получил по време на зареждането. Една крушка, свързана към клемите на кондензатора, може да мига за кратко, електрическият резистор ще се нагрее и непредпазливият човек може да бъде "разклатен" или дори убит, ако има достатъчно напрежение на клемите и запазено количество електричество.
Получава се интересна картина, когато кондензатор е свързан към източник на променливо електрическо напрежение. Тъй като променливият източник на напрежение постоянно променя полярността и моментната стойност на напрежението (в домашна електрическа мрежа съгласно закон, близък до синусоидалния). Кондензаторът непрекъснато ще се зарежда и разрежда и през него непрекъснато ще тече променлив ток. Но този ток няма да е във фаза с напрежението на източника на променливо напрежение, а ще бъде пред него с 90 °, т.е. за тримесечен период.
Това ще доведе до факта, че кондензаторът консумира енергия от мрежата общо за половината от периода на променливото напрежение и дава половината от периода, докато общата консумирана активна електрическа мощност е нула. Но тъй като през кондензатора протича значителен ток, който може да се измери с амперметър, обичайно е да се каже, че кондензаторът е консуматор на реактивна електрическа мощност.
Реактивната мощност се изчислява като произведение на ток и напрежение, но мерната единица вече не е ват, а реактивен волт-ампер (VAR). И така, през електрически кондензатор с капацитет 4 μF, свързан към 220 V мрежа с честота 50 Hz, протича ток от около 0,3 A. Това означава, че кондензаторът консумира 0,3 x 220 = 66 (VAR) реактивна мощност - сравнима с мощността на средна лампа с нажежаема жичка, но кондензаторът, за разлика от лампата, не светва и не се загрява.