Moc czynna i bierna – co to jest
Zacznijmy od tego, że moc czynna i bierna są stałymi towarzyszami naszego życia, choć zdecydowana większość obywateli jakiegokolwiek kraju po prostu nie zwraca na to uwagi. Ponadto skojarzenia, jakie wiele osób będzie mieć słysząc lub czytając słowo „odrzutowiec”, będą wyglądać jak turbiny odrzutowe, a w większości nowoczesne samoloty widziane w filmach. To oczywiście jest dalekie od prawdy, dlatego na początku lepiej zrozumieć te pojęcia na najprostszym przykładzie z życia.
Aby zrozumieć, czym jest moc czynna i reaktywna, pomoże nam przykład dwóch nierozłącznych sióstr (nazwijmy je Valya i Dasha), które latem przyjechały razem do letniego domku, ponieważ nie wyobrażają sobie życia bez siebie. Po przyjeździe Valya poszła do stodoły, wzięła łopatę, siekacz, grabie, worek na śmieci (wiadro) i poszła do pracy na działce ogrodowej. Ale Dasha postanowiła wykorzystać wyjazd za miasto jako okazję do relaksu, więc skakała cały dzień, bawiła się, leżała na kozle pod drzewem, ciesząc się świeżym powietrzem. Okazuje się, że Valya w tym przypadku reprezentuje moc czynną (P kW), a Dasha moc bierną (Q kvar), choć razem wyglądają jak brygada lub pełna moc. Na powyższym obrazie trójkąta Valya będzie reprezentować nogę BC, Dasha - nogę AC i obie siostry zajęte - przeciwprostokątną AB (pamiętaj o tym przykładzie - przypomnimy go później).
Przydatne wideo
Co to znaczy
W sieciach prądu przemiennego, z których korzysta dziś cały świat, nie można zrezygnować z mocy czynnej i biernej – są one współzależne, a nawet konieczne. Elektryczność czynna obejmuje napięcie wytwarzane w elektrowniach cieplnych, elektrowniach wodnych, elektrowniach jądrowych, ruchomym generatorze stojącym w garażu itp. - trafia do konsumenta (do fabryk, fabryk, do naszego domu) i zasila wszystkie urządzenia elektryczne z sieci ≈220-380 V. Jednocześnie funkcja reaktywnego składnika całkowitego prądu polega na bezcelowym wędrowaniu z źródło do konsumenta iz powrotem. Skąd więc bierze się ta pozornie bezużyteczna substancja?
Chodzi o to, że w naszych domach, przedsiębiorstwach i wszelkich innych obiektach naelektryzowanych znajdują się urządzenia z cewkami indukcyjnymi (na przykład można wziąć stojan silnika), w których stale powstają pola magnetyczne. Oznacza to, że niektóre z nich obracają wirnik (zworę), a inne powracają i tak w nieskończoność, dopóki istnieje ruch energii czynnej. Dobrze pokazuje to kufel świeżego piwa: z płynem człowiek wypija tylko niewielką część piany, a resztę pozostawia w szklance lub zdmuchuje ją na ziemię. Ale ta właśnie piana jest produktem fermentacji (indukcji), bez której w ogóle nie będzie piwa.
Teraz można już podsumować pierwszy wynik w zrozumieniu tematu: jeśli istnieje obciążenie indukcyjne (i zawsze istnieje), to z konieczności pojawi się prąd bierny, zużywany przez indukcję, która sama go tworzy. Oznacza to, że indukcja generuje moc bierną, a następnie ją zużywa, generuje ją ponownie i tak dalej, ale jest jeden problem. Do ruchu substancji reaktywnej tam iz powrotem potrzebna jest energia czynna, która jest zużywana z powodu ciągłego ruchu elektronów wzdłuż drutów (nagrzewanie drutów).
Czy możemy dojść do wniosku, że moc czynna generatora to zupełna opozycja wobec mocy biernej, na pierwszy rzut oka bezużytecznej? Ale to nie jest. Pamiętajcie, siostry są ze sobą nierozłączne, bo się kochają i nikt nie będzie pił piwa bez piany, a napój nie będzie mógł bez niej fermentować. To samo można powiedzieć o mocy biernej – bez niej nie da się wytworzyć pól magnetycznych, więc trzeba się z tą siłą liczyć. Ale wtedy do gry wkroczyły zwoje mózgowe wynalazców, którzy postanowili zredukować przestrzeń terytorialną (nie jeździć tam iz powrotem po drutach) tej nie do końca jasnej substancji i produkować ją w bezpośrednim sąsiedztwie obiektu konsumpcji.
Jako wyraźny przykład można wziąć znaną elektryczną suszarkę do włosów, w której znajduje się silnik, który obraca wałek z łopatkami - nazywa się to turbiną do dostarczania gorącego powietrza. Tak więc, aby rozładować linię energetyczną z bezużytecznego prowadzenia odczynnika ze stacji do konsumenta iz powrotem, w obudowie instrumentu wbudowany jest kondensator o wymaganej pojemności. I wyobraź sobie tę samą spawalnię elektryczną lub tokarnię z dziesiątkami potężnych maszyn - jaki potencjał uwalnia prąd bierny, aby zwiększyć wydajność. W języku technicznym instalacja kondensatorów lub innych elementów kompensacji statycznej nazywana jest kompensacją mocy biernej. Okazuje się, że moc czynna i bierna to dwie nierozerwalnie powiązane wielkości.
Generatory w elektrowniach dowolnego typu mogą również generować moc bierną. Aby to zrobić, wystarczy zmienić prąd wzbudzenia (przewzbudzenie, niedowzbudzenie), a generator będzie zarówno dostawcą, jak i odbiorcą tej wartości. Ale są to tylko prawa fizyki, które w tym przypadku nie są zbyt korzystne dla ludzi, dlatego najlepiej przenieść zdolność akumulacji i powrotu jak najbliżej źródła - do korpusu urządzenia (jednostki) lub do warsztatu produkcyjnego.
Przydatne wideo
Pełna moc
Jednostka miary mocy czynnej jest zapisana jako P (W), bierna jako Q (Var), a całkowita jako S. Jeśli dodamy je razem, otrzymamy wartość S lub moc pozorną: P + Q u003d S. Tylko jest to uproszczona wersja, ale w praktyce będzie wyglądać tak S u003d √ (P2 + Q2) - pierwiastek kwadratowy z sumy kwadratów W i Var. Czy to ci nic nie przypomina? Cóż, oczywiście jest to twierdzenie Pitagorasa dla trójkąta prostokątnego, gdzie obliczana jest przeciwprostokątna: c= √(a2+b2). Jak widać wielkości fizyczne i matematyczne zawsze pozostają niezmienione. Okazuje się, że moc czynna i bierna będąca w sieci i tworząca sumaryczną liczbę S nie jest tak przydatna, ale jeśli podzielimy ją na P i Q, to otrzymamy pracę różnych silników, cewek i transformatorów.
Uwaga: w praktyce moc czynna i bierna rzadko się pokrywają, ale to nie jest tak ważne. Pamiętaj tylko, że podczas obliczania w rekordach technolodzy najczęściej używają cos phi (cos φ) zamiast Var (var). Ta informacja jest po to, abyś nie pomylił się w obliczu nowej definicji.
Teraz podsumujmy to, czego się nauczyliśmy. Jeśli prąd nie jest aktywny, ale energia indukcyjna i odwrotnie, musi być skompensowany lub zebrany za pomocą różnych kondensatorów, mostków diodowych itp. Takie podejście pozwala zwiększyć wartość cos φ do 0,7-0,9, czyli skompensować moc bierną. Oczywiście do jakichkolwiek obliczeń nie jest potrzebna konwencjonalna jednostka pomiaru mocy czynnej, ale konkretne liczby, ale nie można się tego nauczyć za pomocą jednego artykułu.
Rozliczanie mocy biernej silników
Zobaczmy teraz, jak obliczana jest energia czynna dla tych samych silników elektrycznych, od których w 70-80% zależy wydajność nowoczesnego przedsiębiorstwa - obracają pompy, obrabiarki, wentylatory, przenośniki itp. itp. Jeśli tak jest, to ktoś musi stale dbać o to, aby zużycie energii nie stało się nagle nieuzasadnione. Oczywiście taką kontrolę najprawdopodobniej przeprowadzi komputer, ale nie bez udziału osoby (inżyniera).
Przede wszystkim energia bierna jest marnowana na biegu jałowym silnika, a jeśli dla pomp czy przenośników jest to nieistotna część, to dla obrabiarek jest to bardzo namacalne marnowanie odczynnika. Jednak próg najwydajniejszej pracy silników elektrycznych mieści się w przedziale 60-100%, a przy niższych prędkościach bezużyteczne zużycie energii coraz bardziej zbliża się do wartości biegu jałowego. Co to mówi? Fakt, że projektując warsztat nie należy przeceniać jego możliwości – w praktyce zaszkodzi to tylko produkcji.
Uwaga: światowa praktyka pokazuje, że ostatnio inżynierowie procesów wiodących przedsiębiorstw odrzucają wirniki fazowe i preferują silniki asynchroniczne z wirnikiem klatkowym.
Przydatne wideo
Wniosek
Dobry inżynier, znając pełną moc generatora, silnika, może osiągnąć wysoki efekt ekonomiczny dla swojego przedsiębiorstwa. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że montaż urządzeń do kompensacji mocy biernej wynosi generalnie od 12 do 50% opłaty dla energetyków, to przedsięwzięcie to zwróci się gdzieś w ciągu roku. W przyszłości taka instalacja zaczyna przynosić zyski.
