У ланцюзі змінного струму існує два типи електричної енергії, що подається на навантаження від джерела живлення: одна — це активна потужність, а інша — реактивна. Напруга та струм знаходяться в одній фазі, джерело живлення подає живлення на навантаження, а навантаження перетворює електричну енергію в іншу енергію, яка називається активною потужністю. Частина напруги і струму в різних фазах, джерело живлення і навантаження обмінюються електричною енергією. Ця частина електричної енергії (крім втрат у мережі) не перетворюється в іншу енергію (окрім електромагнітної), яка називається реактивною потужністю.
Активна потужність
Активна потужність — це електрична потужність, необхідна для підтримки нормальної роботи електрообладнання, тобто електрична потужність, яка перетворює електричну енергію в інші види енергії (механічну, світлову, теплову). Наприклад: двигун потужністю 5,5 кіловат перетворює 5,5 кіловат електричної енергії в механічну енергію для приводу водяного насоса для перекачування води або молотарки для обмолоту зерна; різноманітне освітлювальне обладнання перетворює електричну енергію в світлову для освітлення життя і роботи людей. Символ активної потужності позначається P, а одиниці вимірювання включають ват (Вт), кіловат (кВт) і мегават (МВт).
Активна потужність: у ланцюзі змінного струму середнє значення миттєвої потужності, випромінюваної джерелом живлення протягом циклу (або потужність, споживана резистором навантаження), називається «активною потужністю». Надмірно низька активна потужність призводить до збільшення втрат у лінії, зниження пропускної здатності та зменшення використання обладнання, що призводить до збільшення марнотрат електроенергії.
Реактивна потужність
Індуктивні навантаження в електромережі (такі як двигуни, дроселі, трансформатори, індукційні нагрівачі та зварювальні апарати тощо) створюватимуть різний ступінь електричного гістерезису, який є так званою індуктивністю.
Індуктивні навантаження мають таку характеристику, що навіть якщо прикладена напруга змінює напрямок, гістерезис індуктивного навантаження може підтримувати напрямок струму (наприклад, прямого) протягом певного періоду часу. Як тільки ця різниця фаз між струмом і напругою існує, негативна потужність генерується і подається назад в мережу. Коли струм і напруга знову знаходяться в одній фазі, для встановлення магнітного поля в індуктивному навантаженні потрібна така сама кількість електричної енергії. Ця зворотна електрична енергія магнітного поля називається реактивною потужністю.
Визначення: у колі з індуктором або конденсатором за кожний півперіод енергія джерела живлення перетворюється на енергію магнітного поля (або електричного поля) і зберігається, а потім відпускається, а накопичена енергія магнітного поля (або електричного поля) повернувся до кола. Джерело живлення лише здійснює цей енергетичний обмін і фактично не споживає енергію. Значення потужності цього обміну ми називаємо «реактивною потужністю».
Реактивна потужність відносно абстрактна. Це електрична потужність, яка використовується для обміну електричними та магнітними полями в ланцюзі, а також для встановлення та підтримки магнітних полів в електричному обладнанні. Вона не виконує зовнішньої роботи, а перетворюється в інші види енергії. Будь-яке електрообладнання з електромагнітними котушками споживає реактивну потужність для створення магнітного поля. Наприклад, 40-ватна люмінесцентна лампа потребує понад 40 Вт активної потужності (баласт також споживає частину активної потужності), щоб випромінювати світло, а також вимагає близько 80 Вт реактивної потужності для створення баластної котушки змінне магнітне поле. Оскільки він не виконує зовнішньої роботи, його називають «реактивним». Символ реактивної потужності представлено Q, а одиницею є Вар (Var) або кВар (kVar).
Недоліки занадто високої реактивної потужності:
1) Реактивна потужність призведе до збільшення струму та повної потужності, що призведе до зменшення потужності системи;
2) Збільшення реактивної потужності збільшить загальний струм, тим самим збільшуючи втрати обладнання та ліній;
3) Падіння напруги в лінії збільшується, а вплив реактивного навантаження також спричинить різкі коливання напруги.
Після введення в експлуатацію індуктивного електричного обладнання в розподільній мережі, такого як трансформатори, двигуни, зварювальні апарати, кондиціонери, пральні машини, холодильники, натрієві лампи, люмінесцентні лампи тощо, вони повинні не лише поглинати активну потужність із потужності, сітка для роботи, але також поглинають інертну енергію. Робоча потужність створює магнітне поле, що призводить до загалом низького природного коефіцієнта потужності для споживачів електроенергії. У нашій державі встановлені норми коефіцієнта потужності, які повинні дотримуватися при споживанні електроенергії споживачами електроенергії.
Реактивна потужність аж ніяк не марна, вона має велике застосування. Двигун повинен створити та підтримувати обертове магнітне поле, щоб обертати ротор, таким чином керуючи механічним рухом. Магнітне поле ротора двигуна створюється шляхом отримання реактивної потужності від джерела живлення. Трансформаторам також потрібна реактивна потужність для створення магнітного поля в первинній котушці трансформатора та індукції напруги у вторинній котушці. Отже, без реактивної потужності двигун не буде обертатися, трансформатор не змінить напругу, а контактор змінного струму не замкнеться. Щоб наочно проілюструвати цю проблему, наведемо приклад: будівництво сільської водоохоронної системи вимагає земляних робіт і транспортування ґрунту. При транспортуванні землі бамбукові корзини наповнюють землею. Підібраний ґрунт схожий на активну потужність, а порожній бамбуковий кошик схожий на реактивну. , Бамбукові кошики не марні. Як транспортувати землю на насип без бамбукових кошиків?
За звичайних обставин електрообладнання потребує не лише отримання активної потужності від джерела живлення, а й потребує отримання реактивної потужності від джерела живлення. При дефіциті реактивної потужності в електромережі електрообладнання не матиме достатньої реактивної потужності для створення нормального електромагнітного поля. Тоді це електричне обладнання не зможе підтримувати роботу за номінальних умов, і напруга на клемах електричного обладнання впаде. Це впливає на нормальну роботу електрообладнання.
Реактивна потужність має певний негативний вплив на постачання та споживання електроенергії, головним чином у:
(1) Зменшіть активну вихідну потужність генератора.
(2) Зменшити потужність електропостачання обладнання для передачі та трансформації електроенергії.
(3) Спричиняє збільшення втрати напруги в мережі та збільшення втрати потужності.
(4) Спричиняє низький коефіцієнт потужності та падіння напруги, тому потужність електричного обладнання не може бути використана повністю.
Реактивна потужність, що надходить від генераторів і високовольтних ліній електропередач, далеко не забезпечує потреби навантаження. Тому деякі пристрої компенсації реактивної потужності повинні бути встановлені в електромережі для доповнення реактивної потужності для забезпечення потреб користувачів у реактивній потужності. Таким чином, електричне обладнання може працювати лише при номінальній напрузі. Тому в електромережах необхідно встановити пристрої компенсації реактивної потужності.
