Proton - logotyp
Firma Proton
tel. / fax 32 72 18 891
e-mail:
PRODUCENT BATERII KONDENSATORÓW
energia elektryczna

Moc pozorna, czynna i bierna a kompensacja mocy biernej

 

Jednym z parametrów określających szybkość przesyłu energii elektrycznej jest moc pozorna. W obwodach jednofazowych prądu przemiennego jest ona określona zależnością S=VI (V to wartość skuteczna napięcia, I to wartość skuteczna prądu).

 

Moc pozorną można rozłożyć zgodnie z zależnością S2=P2+Q2 na dwa składniki: moc czynną P związaną z nieodwracalnym przepływem energii do odbiornika oraz moc bierną Q pobieraną przez odbiorniki, które oprócz rezystancji R posiadają także niezerową reaktancję X (indukcyjną lub pojemnościową).

 

Przesunięcie fazowe prądu względem napięcia powoduje, że część prądu nie jest zamieniana na użyteczną pracę (np. pracę mechaniczną w silnikach). Na użyteczną pracę przekłada się jedynie składowa prądu zgodna w fazie z napięciem. Składowa ta określa moc czynną P. Pokazano to na wykresie wskazowym (rys. 1).

 

Składowa prądu prostopadła do wskazu napięcia, związana z mocą bierną Q, nie bierze udziału w wytwarzaniu użytecznej pracy, lecz zwiększa wartość skuteczną prądu przesyłanego do odbiornika (w odniesieniu do odbiornika pobierającego wyłącznie moc czynną o takiej samej wartości) i przyczynia się do powstawania strat w liniach przesyłowych.

 

 

 

Wykres 1. (lewy) rozkład prądu I na składowe IR zgodną w fazie ze wskazem napięcia i IX prostopadłą do wskazu napięcia;

Wykres 2. (prawy) rozkład mocy pozorne S na składowe czynną P oraz bierną Q. Linią kropkowaną pokazano wartość teoretycznie możliwej do przesłania mocy czynnej P w przypadku ograniczenia wartości mocy biernej Q aż do zera. φ jest kątem przesunięcia fazowego prądu względem napięcia.

 

Z konstrukcji systemu przesyłowego wynika obciążalność długotrwała, czyli maksymalna wartość skuteczna prądu, który przepływając przez system w sposób długotrwały nie wywołuje negatywnych skutków dla systemu (np. nie powoduje przegrzania linii). Przesyłanie mocy biernej ogranicza zatem wartość możliwej do przesłania mocy czynnej. Miarą zmniejszenia przesyłanej mocy względem teoretycznie możliwej do przesłania jest współczynnik mocy λ=P/S, który w najlepszym wypadku może osiągnąć wartość 1 gdy P=S. W miernikach i dokumentacji anglojęzycznej współczynnik mocy oznaczany jest jako PF (od ang. Power Factor). W obwodach jednofazowych prądu sinusoidalnego oraz trójfazowych obwodach prądu sinusoidalnego o symetrycznym zasilaniu i symetrycznym obciążeniu współczynnik mocy λ jest równy cos (φ), gdyż jedyną przyczyną obniżenia go poniżej wartości 1 jest przesunięcie fazowe φ prądu względem napięcia.

 

I właśnie z opisanym zjawiskiem wiąże się pojęcie kompensacji mocy biernej jako sposób poprawy współczynnika mocy czyli zmniejszenia strat przesyłowych. W najprostszym omawianym wypadku kompensacja mocy biernej polega na korygowaniu kąta przesunięcia fazowego za pomocą elementów reaktancyjnych przyłączonych najczęściej równolegle do odbiornika. Tak samo kompensujemy moc bierną w obwodach trójfazowych zrównoważonych (o symetrycznych napięciach zasilających i symetrycznym odbiorniku) prądu sinusoidalnego (o sinusoidalnych prądach i napięciach).

 

Pamiętać także należy, że w rzeczywistości występują również inne zjawiska powodujące dalsze zmniejszenie współczynnika mocy. Jednym z nich, występującym tylko w systemach wielofazowych, jest niezrównoważenie obwodu czyli niesymetria zasilania bądź obciążenia. Poprawa współczynnika mocy związana z tym zjawiskiem jest możliwa przez symetryzację odbiorników (na niesymetrię napięcia zasilającego zazwyczaj nie mamy wpływu). Odkształcenie napięć i prądów od sinusoidy, obserwowane w postaci obecności wyższych harmonicznych, jest kolejną przyczyną obniżenia współczynnika mocy. W celu poprawy współczynnika mocy wynikającego z odkształconych przebiegów stosuje się aktywne filtry harmonicznych.

 

Z punktu widzenia odbiorcy najbardziej istotnymi parametrami odbiornika jest moc, energia czynna i bierna gdyż stanowią one podstawę rozliczeń finansowych. Pomiar składników mocy pozwala na projektowanie oraz sterowanie urządzeń do kompensacji mocy biernej oraz pozostałych niepożądanych składników mocy. Pomiar energii czynnej (czyli całki z mocy czynnej) odbywa się u wszystkich odbiorców. Pomiar energii biernej ma miejsce zazwyczaj u odbiorców takich jak np. zakłady przemysłowe posiadające wiele odbiorników o charakterze indukcyjnym (napędy), sklepy, biurowce, urzędy, obiekty handlowe, lotniska. Odbiorcy przemysłowi ponoszą dodatkowe opłaty za energię bierną, co motywuje do instalacji urządzeń kompensujących.

proton.pl może używać plików cookies (ciasteczka). Pliki cookies są to informacje zapisywane przez serwer na komputerze użytkownika, które mogą być odczytane przy każdorazowym połączeniu się z komputera użytkownika.Pliki cookies są nieszkodliwie dla użytkownika i jego komputera. Pliki te dostarczają danych statystycznych o ruchu użytkowników i korzystaniu przez nich z poszczególnych stron serwisu.Odwiedzający ma możliwość wyłączenia ciasteczek w ustawieniach swojej przeglądarki. Rozumiem, nie pokazuj więcej