Jak se měří činný a jalový výkon?

Na jedné straně lze práci proudu snadno vypočítat na základě znalosti síly proudu, napětí a odporu zátěže. Bolestně známé vzorce ze školního kurzu fyziky vypadají takto.

A o reaktivní složce není ani slovo.

Na druhou stranu řada fyzikálních procesů ve skutečnosti těmto výpočtům ukládá své vlastní charakteristiky. Mluvíme o reaktivní energii. Problémy s pochopením reaktivních procesů přicházejí s účty za elektřinu ve velkých podnicích, protože v domácích sítích platíme pouze za aktivní energii (množství spotřeby jalové energie je tak malé, že jsou jednoduše zanedbávány).

Abychom pochopili podstatu fyzikálních procesů, začněme s definicemi.

Aktivní elektřina – Jedná se o kompletně přeměněnou energii dodávanou do obvodu z napájecího zdroje. Přeměna může nastat v teplo nebo v jiný druh energie, ale podstata zůstává stejná – přijatá energie se nevrací zpět do zdroje.

Příklad fungování aktivní energie: proud procházející odporovým prvkem přeměňuje část energie na ohřev. Toto dokonalé dílo proudu je aktivní.

Reaktivní elektřina je energie vrácená zpět do aktuálního zdroje. To znamená, že proud dříve přijatý a zohledněný měřičem bez dokončení práce je vrácen. Proud mimo jiné dělá skok (zatížení se na krátkou dobu velmi zvýší).

Je těžké pochopit proces bez příkladů.

Nejzřetelnější je funkce kondenzátoru. Kondenzátor sám nepřeměňuje elektřinu na užitečnou práci, akumuluje ji a uvolňuje. Samozřejmě, pokud je část energie stále vynaložena na ohřev prvku, pak jej lze považovat za aktivní. Reaktivní vypadá takto:

1. Když je kondenzátor napájen střídavým napětím, spolu s nárůstem U se také zvyšuje náboj kondenzátoru.

2. V okamžiku, kdy začne pokles napětí (druhá čtvrtina cyklu na sinusovce), napětí na kondenzátoru se ukáže být vyšší než na zdroji. A tak se kondenzátor začne vybíjet a dává energii zpět do silového obvodu (proud teče opačným směrem).

3. V dalších dvou čtvrtletích se situace zcela opakuje, jen se napětí změní na opačné.

Vzhledem k tomu, že samotný kondenzátor nevykonává žádnou práci, přijímané napětí dosahuje své maximální hodnoty amplitudy (tj. √2=1,414 krát více než aktuálních 220V, resp. 220·1,414=311V).

Při práci s indukčními prvky (cívky, transformátory, elektromotory atd.) je situace obdobná. Graf indikátoru je vidět na obrázku níže.

Rýže. 2. Indikátorové tabulky

Vzhledem k tomu, že moderní domácí spotřebiče se skládají z mnoha různých prvků s efektem „jalového“ výkonu a bez něj, jalový proud, tekoucí v opačném směru, skutečně pracuje na zahřívání aktivních prvků. Jalový výkon obvodu je tedy v podstatě vyjádřen v kolaterálních ztrátách a napěťových rázech.

Při výpočtu je velmi obtížné oddělit jeden indikátor napájení od druhého. A vysoce kvalitní a efektivní systém měření je drahý, což ve skutečnosti vedlo k odmítnutí měření objemu spotřeby jalového proudu v každodenním životě.

Ve velkých komerčních zařízeních je naopak objem spotřeby jalové energie mnohem větší (vzhledem k množství energetických zařízení napájených výkonnými elektromotory, transformátory a dalšími prvky vytvářejícími jalový proud), proto je pro ně zavedeno samostatné měření.

Jak se počítá činná a jalová elektřina?

Většina výrobců elektroměrů pro podniky implementuje jednoduchý algoritmus.

Zde se činný výkon P odečte od celkového výkonu S (ve snadno srozumitelné podobě).

Výrobce tak nemusí organizovat zcela oddělené účetnictví.

Co je cosϕ (kosinus phi)

Vzhledem k tomu, že velký objem skutečně parazitních jalových proudů zatěžuje sítě dodavatele elektřiny, ten povzbuzuje spotřebitele ke snižování jalového výkonu.

Pro číselné vyjádření poměru činných a jalových výkonů se používá speciální koeficient – kosinus fí.

Vypočítá se pomocí vzorce.

Kde celkový výkon je součet činného a jalového.

Čím blíže je indikátor k jedničce, tím menší je parazitní zatížení sítě.

Stejný koeficient je uveden na typových štítcích elektrického nářadí vybaveného motory. V tomto případě se k odhadu špičkové spotřeby energie používá cosϕ. Například jmenovitý výkon zařízení je 600 W a cosϕ = 0,7 (průměr pro velkou většinu elektrického nářadí), pak bude špičkový výkon potřebný ke spuštění elektromotoru považován za Pnomin / cosϕ, = 600 W / 0,7 = 857 VA ( jalový výkon je vyjádřen ve voltampérech).

Aplikace kompenzátorů jalového výkonu

S cílem povzbudit spotřebitele, aby provozovali elektrickou síť bez jalového zatížení, zavádějí dodavatelé elektřiny dodatečný placený tarif za jalový výkon, ale platba je účtována pouze v případě, že průměrná měsíční spotřeba překročí určitý koeficient, například pokud je poměr celkového a činného výkonu nad 0,9 se účet za platbu za jalový výkon nevystavuje.

Aby se snížily náklady, podniky instalují speciální zařízení – kompenzátory. Mohou být dvou typů (podle principu činnosti):

• kapacitní;
• Induktivní.