Активная электроэнергия измеряется в кВт·ч и отражает необратимое преобразование энергии в работу, свет и тепло. Реактивная — в квар·ч и описывает обмен энергией между сетью и электрическим или магнитным полем нагрузки.
Реактивная составляющая не выполняет полезную работу у потребителя, но увеличивает ток, загрузку кабелей и трансформаторов. При этом бытовому и промышленному потребителю её учитывают и оплачивают по разным правилам — универсального тезиса «все платят за реактивную энергию» нет.
- Активная энергия
- кВт·ч — интеграл активной мощности P по времени
- Реактивная энергия
- квар·ч — интеграл реактивной мощности Q по времени
- Практический эффект
- реактивный ток занимает пропускную способность и создаёт потери
Чем мощность отличается от энергии
Мощность показывает скорость преобразования или обмена в конкретный момент: кВт, квар и кВА. Энергия накапливает эту величину за время: кВт·ч и квар·ч. Поэтому надпись 10 кВт на двигателе нельзя напрямую сравнить с показанием счётчика 10 кВт·ч.
Активная мощность
Средняя скорость преобразования энергии в механическую работу, свет или тепло.
Реактивная мощность
Скорость периодического обмена энергией с полем в синусоидальном режиме.
Полная мощность
Произведение действующих значений напряжения и тока, важное для загрузки оборудования.
Разница единиц и расчёт P, Q и S подробно раскрыты в статье «ВА и Вт: полная и активная мощность».
Откуда берётся реактивная энергия
Индуктивная нагрузка — двигатель, трансформатор, дроссель — накапливает энергию в магнитном поле и возвращает её в сеть. Конденсатор обменивается энергией через электрическое поле. В синусоидальном режиме знак Q показывает преобладающий характер обмена.
Нелинейные блоки питания дополнительно искажают форму тока. Их низкий коэффициент мощности не всегда можно объяснить только реактивной мощностью основной частоты: нужно учитывать гармоники. Подробнее — о гармониках в электросети.
Важная граница: формула S² = P² + Q² относится к синусоидальному режиму. При искажённых кривых полная мощность включает дополнительную составляющую, и cos φ не равен полному коэффициенту мощности.
Как реактивный ток влияет на электроустановку
Чтобы передать ту же активную мощность при меньшем коэффициенте мощности, требуется больший ток. Он увеличивает нагрев I²R, падение напряжения и загрузку кабелей, аппаратов и трансформаторов.
Кабель
Больший действующий ток уменьшает доступный резерв пропускной способности.
Трансформатор
Номинал в кВА ограничивает полную нагрузку, даже если активная мощность ниже.
Потери
Рост тока повышает нагрузочные потери; их анализ раскрыт в статье о потерях при передаче.
Связь P, Q, S и тока
Изменяйте активную и реактивную мощности и увидьте, как в синусоидальной модели меняются полная мощность, коэффициент мощности и ток.
В синусоидальном режиме S = √(P² + Q²), а рост |Q| при том же P увеличивает полную мощность и ток.
Расчёт выполняется в вашем браузере. Введённые значения никуда не отправляются.
Симулятор не рассчитывает конденсаторную установку, резонанс, оплату реактивной энергии или допустимый коэффициент мощности. При гармониках нужна расширенная модель.
Кто учитывает и оплачивает реактивную энергию
Коммерческий учёт и расчёты определяются законодательством рынка, договором, категорией потребителя и схемой присоединения. Для многих бытовых потребителей расчёт ведётся по активным кВт·ч, тогда как у организаций могут применяться отдельный учёт, требования к режиму и экономические условия реактивного обмена.
Поэтому перед установкой компенсации проверяют договор, точки учёта и интервальные данные. Наличие на дисплее счётчика регистра квар·ч ещё не означает отдельную строку оплаты.
Когда нужна компенсация реактивной мощности
Конденсаторная установка снижает индуктивную составляющую тока в выбранной точке, если её ступени соответствуют режиму. Компенсацию рассчитывают по измеренному профилю нагрузки и размещают так, чтобы не перегружать конденсаторы гармониками и не создать резонанс.
Снять профиль P, Q и S
Измерить несколько характерных режимов, а не одну минуту максимума.
Проверить гармоники
Оценить необходимость дросселей и риск резонансного усиления.
Выбрать точку
Индивидуальная, групповая или централизованная компенсация дают разный эффект в сети.
Настроить ступени
Исключить перекомпенсацию при малой нагрузке и частые переключения.
Состав двигателей и их режимы можно уточнить по материалу о видах электродвигателей.
Какие измерения нужны на объекте
- Профиль мощностиP, Q, S и коэффициент мощности по фазам и времени.
- Токи и напряженияЗагрузка фаз, несимметрия и максимумы.
- ГармоникиСпектр токов и напряжений в характерных режимах.
- КоммутацииПоведение ступеней компенсации и переходные процессы.
- УчётКоэффициенты трансформации, интервалы и границы баланса.
Для фактического профиля проводят измерение потребляемой мощности и при необходимости контроль качества электроэнергии.
Разберём вашу задачу
Инженер уточнит исходные данные и предложит подходящее техническое решение.
