Qu'est-ce que le pouvoir réactif et comment y faire face

Physique du processus et pratique d'utilisation des unités de compensation de puissance réactive

Pour comprendre le concept de puissance réactive, nous rappelons d'abord ce qu'est la puissance électrique. Énergie électrique Est une grandeur physique caractérisant le taux de production, de transmission ou de consommation d'énergie électrique par unité de temps.

Plus la puissance est élevée, plus l'installation électrique peut faire de travail par unité de temps. Puissance mesurée en watts (produit Volt x Ampère). La puissance instantanée est le produit des valeurs instantanées de la tension et de l'intensité du courant sur une partie du circuit électrique.

Physique des processus

Dans les circuits à courant continu, les valeurs de puissance instantanée et moyenne pendant une certaine période de temps coïncident, mais le concept de puissance réactive est absent. Dans les circuits AC, cela ne se produit que si la charge est purement active. Il s'agit par exemple d'un radiateur électrique ou d'une lampe à incandescence. Avec une telle charge dans le circuit alternatif, la phase de tension et la phase de courant coïncident et toute la puissance est transférée à la charge.

Si la charge est inductive (transformateurs, moteurs électriques), alors le courant est en retard sur la phase de la tension, si la charge est capacitive (divers appareils électroniques), alors le courant de phase est en avance sur la tension. Étant donné que le courant et la tension ne coïncident pas en phase (charge réactive), seule une partie de la puissance (pleine puissance) est transférée à la charge (consommateur), qui pourrait être transférée à la charge si le déphasage était nul (charge active).

Puissance active et réactive

La partie de la puissance totale qui a été transférée à la charge pendant la période de courant alternatif est appelée puissance active. Il est égal au produit valeurs actuelles de tension et de courant sur le cosinus de l'angle de phase entre eux (cos φ).

La puissance qui n'a pas été transférée à la charge, mais qui a entraîné des pertes de chaleur et de rayonnement, est appelée puissance réactive. Elle est égale au produit des valeurs de courant et de tension par le sinus de l'angle de phase entre elles (sin φ).

De cette façon la puissance réactive est une valeur caractérisant la charge. Elle est mesurée en ampères réactifs volts (var, var). En pratique, la notion de cosinus phi est plus souvent rencontrée comme une grandeur caractérisant la qualité d'une installation électrique en termes d'économies d'énergie.

En effet, plus le cos φ est élevé, plus l'énergie fournie par la source entre dans la charge. Vous pouvez donc utiliser une source moins puissante et moins d'énergie gaspillée.

Puissance réactive des consommateurs domestiques

Ainsi, les consommateurs AC ont un paramètre tel que le facteur de puissance cosφ.

Sur le graphique, le courant est décalé de 90 ° (pour plus de clarté), soit un quart de la période. Par exemple, les équipements électriques ont cosφ = 0,8, ce qui correspond à un angle arccos de 0,8 ≈ 36,8 °. Ce changement est dû à la présence de composants non linéaires dans le consommateur d'électricité - condensateurs et inductances (par exemple, enroulements de moteurs électriques, transformateurs et électro-aimants).

Pour mieux comprendre ce qui se passe, il est nécessaire de prendre en compte le fait que plus le facteur de puissance (maximum 1) est élevé, plus le consommateur utilise efficacement l'électricité reçue du réseau (c'est-à-dire qu'une plus grande quantité d'énergie est convertie en travail utile) - cette charge est appelée résistive.

Avec une charge résistive, le courant dans le circuit coïncide avec la tension. Et avec un facteur de puissance faible, la charge est dite réactive, c'est-à-dire qu'une partie de la consommation électrique ne fait pas de travail utile.

Le tableau ci-dessous montre la classification des consommateurs par facteur de puissance.

Classification des consommateurs AC

Le tableau suivant montre le facteur de puissance des consommateurs d'électricité des ménages.

Facteur de puissance des appareils électroménagers

Électricien humour

Qu'est-ce que la puissance réactive? Tout est très simple!

Méthodes de compensation de puissance réactive

Il résulte de ce qui précède que si la charge est inductive, elle doit être compensée à l'aide de condensateurs (condensateurs) et vice versa, la charge capacitive est compensée à l'aide d'inductances (selfs et réacteurs). Cela permet d'augmenter le cosinus phi (cos φ) à des valeurs acceptables de 0,7-0,9. Ce processus est appelé compensation de puissance réactive.

L'effet économique de la compensation de puissance réactive

L'effet économique de l'introduction d'installations de compensation de puissance réactive peut être très important. Selon les statistiques, cela représente de 12 à 50% du paiement de l'électricité dans diverses régions de la Russie. La mise en place d'une compensation de puissance réactive porte ses fruits en moins d'un an.

Pour les installations conçues, l'introduction d'un condensateur en phase de développement permet de réaliser des économies sur le coût des lignes câblées en réduisant leur section. Une installation automatique de condensateur, par exemple, peut augmenter le cos φ de 0,6 à 0,97.

Conclusions

Ainsi, les centrales de compensation de puissance réactive apportent des avantages financiers tangibles. Ils vous permettent également de garder l'équipement en état de marche plus longtemps.

Voici quelques raisons pour lesquelles cela se produit.

1. Réduire la charge sur les transformateurs de puissance, augmentant en relation avec cela leur durée de vie.

2. Réduire la charge sur les fils et câbles, la possibilité d'utiliser des câbles de plus petite section.

3. Amélioration de la qualité de l'électricité des consommateurs d'électricité.

4. Élimination de la possibilité d'amendes pour la réduction du cos φ.

5. Réduire le niveau des harmoniques supérieures dans le réseau.

6. Baisse du niveau de consommation d'électricité.

Comments

[#1 Konstantin]

Le facteur de puissance est le rapport entre la puissance active (watts, kilowatts) et la puissance apparente (voltampères, kilovoltampères). Le facteur de puissance dans le cas général est toujours inférieur à l'unité. Ce n'est qu'avec une charge purement active (éclairage, appareils de chauffage) qu'elle est égale à l'unité. La valeur du facteur de puissance détermine la fraction de la puissance apparente (totale) du générateur ou du transformateur qu'ils peuvent donner au récepteur électrique sous forme de puissance active.

[#2]

Merci beaucoup, informations vraiment compréhensibles.

[#3 Andrey]

C'est juste que l'article a oublié d'ajouter que la majeure partie de la puissance réactive est retournée au système électrique! Si vous expliquez sur les doigts, le courant traverse le fil des deux côtés en même temps s'il y a des désaccords - du générateur à la charge et de la charge (elle renvoie de l'énergie) au générateur. Et naturellement, cela n'est possible qu'avec AC. Et le consommateur PAYE pour de l'énergie qu'il n'a pas réellement utilisée! Par conséquent, certaines choses (telles que la baisse du niveau de consommation) ne se produisent que virtuellement en raison du principe idiot que le compteur compte l'énergie qui passe et OERE elle va sur le tambour. La compensation est une chose bien sûr nécessaire, mais pour la plupart pour les entreprises énergétiques. Eh bien, si vous pensez logiquement - comment l'introduction d'un élément ADDITIONNEL avec des pertes dans le circuit peut augmenter son efficacité ???? Mais en tant que méthode pour traiter les harmoniques et l'affaissement (excès) de tension dans la ligne, il est efficace, car accepte générateur et charge. Naturellement, des fils plus fins peuvent être utilisés (pour cos théorique = 0, le courant dans le fil doublera, carcoulera à travers le fil dans les deux sens de la même manière SIMULTANÉMENT). La charge sur les appareils de commande et de distribution diminuera également en raison de la même chose. Et les générateurs avec transformateurs de courant inverse n'aiment pas. Et ces processus se produisent pendant TOUT changement de charge (s'il n'est pas purement actif, ce qui ne se produit généralement pas vraiment, même une lampe ordinaire a une inductance négligeable). Dans les années 70 aux États-Unis, en raison de la DÉCONNEXION, l'usine immédiatement sous la ligne a amené sous une centaine de transformateurs de distribution dans plusieurs états ...

[#4]

Andrey, les compteurs domestiques sont des «compteurs d'énergie active». Avec tout ce qui a suivi. Ils ne prennent pas en compte l'énergie réactive.

[#5 MaksimovM]

AndreyPremièrement, l'usine est toujours alimentée par plusieurs lignes électriques. Et même si l'installation est complètement hors tension, ce qui est impossible en principe, car il y a toujours plusieurs sources indépendantes d'approvisionnement en énergie, cela ne peut pas servir de motif à la mise hors tension des postes de distribution. L'usine fonctionne - la charge est aux postes, l'usine a fermé - la charge a diminué d'une certaine valeur. Ce n'est pas un mode d'urgence pour le système d'alimentation. Cela ne peut être que l'inverse - la centrale est mise hors tension à la suite de la mise hors tension de plusieurs sous-stations.

Le cosinus phi (facteur de puissance) est le rapport entre la puissance active et la consommation totale d'énergie. En principe, il ne peut pas être égal à zéro. Tous les transformateurs situés dans les sous-stations, conçus pour une certaine puissance, et cette puissance est pleine, c'est-à-dire en tenant compte des composants actif et réactif. La puissance électrique consommée, bien qu'active, voire réactive, va toujours dans un sens. La puissance peut avoir une direction différente sur les lignes de transit des sous-stations, dans ce cas, selon l'état d'une section particulière du système électrique, la puissance active et réactive peut avoir une direction différente (consommation ou retour d'énergie électrique).

[#6 WWA]

Chers amis (l'auteur de l'article et commentant), je ne suis pas d'accord avec vous sur tout, mais je n'en discuterai pas. Je veux énoncer ma vision de la physique du processus. En général, dans la nature, un type d'énergie (puissance) comme "Réactif", bien sûr, n'existe pas. Mais il y a un concept: l'énergie réactive (puissance). Ce concept caractérise le phénomène qui se produit dans les circuits électriques à courant alternatif. L'essence du phénomène est simple. Les éléments inductifs et capacitifs créent (surgissent) des champs magnétiques et électriques. Dans les circuits à courant alternatif, ces champs sont naturellement également variables. L'énergie est dépensée pour la création de ces champs. Par exemple, lorsqu'un courant circule dans une inductance, un champ magnétique apparaît. De plus, lorsque le courant augmente, l'énergie du réseau électrique (c'est-à-dire du générateur) est consommée pour créer ce champ, et lorsque le courant diminue, l'énergie stockée dans l'inductance est retournée au réseau. Evidemment, pour chaque période, le champ magnétique double de zéro à un maximum et diminue deux fois en sens inverse. Un phénomène similaire se produit dans le réservoir. Ce n'est que dans la capacité que les champs électriques oscillent et cela se produit de manière synchrone avec un changement de tension. Les phases d'oscillation des champs électriques dans une capacité et des champs magnétiques dans une inductance sont toujours en antiphase. Des phénomènes similaires se produisent dans les systèmes mécaniques: par exemple, lorsqu'un ressort est comprimé, l'énergie est dépensée et lorsqu'elle n'est pas serrée, l'énergie potentielle stockée est libérée (pourquoi pas la capacité?), Ou par exemple, pour pomper de l'eau à une vitesse constante dans un système d'alimentation en eau fermé, cela prend un certain temps pour que la pompe fonctionne, si après cela la pompe éteindre puis la circulation d'eau continuera pendant un certain temps par inertie due à l'énergie cinétique stockée (c'est un analogue de l'inductance).

Conclusion: L'énergie réactive n'est pas un type particulier d'énergie, c'est l'énergie électrique qui est périodiquement consommée et fournie aux éléments réactifs dans les circuits à courant alternatif.

PS. - L'énergie réactive (puissance) peut être mesurée, ce qui signifie qu'elle existe.

[#7]

La seule chose que je suis d'accord avec l'auteur est qu'il y a beaucoup de légendes autour du concept d '"énergie réactive" ... Apparemment, l'auteur a avancé sa propre vengeance ... Confus ... contradictoire ... toutes sortes d'abondance: "' vient, l'énergie va ... "Le résultat était généralement choquant, la vérité renversée:" Conclusion - le courant réactif fait chauffer les fils sans faire aucun travail utile "Monsieur, cher! le chauffage est déjà en marche !!! À mon avis, ici, les personnes ayant une formation technique sans diagramme vectoriel d'un générateur synchrone sous charge ne peuvent pas coller correctement la description du processus, et pour ceux qui sont intéressés, je peux offrir une option simple, sans aucune fantaisie.

Donc, à propos de l'énergie réactive. 99% de l'électricité avec une tension de 220 volts ou plus est générée par des générateurs synchrones. Nous utilisons différents appareils électriques dans la vie de tous les jours et au travail, la plupart «réchauffent l’air», dégagent de la chaleur à un degré ou un autre ... Ce sont tous des consommateurs de puissance active dans l'alimentation d'un générateur synchrone. La puissance active du générateur est la perte irrémédiable d'énergie générée par la chaleur dans les fils et les appareils. Pour un générateur synchrone, le transfert d'énergie active s'accompagne d'une résistance mécanique sur l'arbre d'entraînement. Si vous, cher lecteur, avez fait tourner le générateur manuellement, vous ressentiriez immédiatement une résistance accrue à vos efforts et cela signifierait celui-ci, quelqu'un a inclus un nombre supplémentaire de radiateurs dans votre réseau, c'est-à-dire que la charge active a augmenté. Si vous avez du diesel comme entraînement de générateur, assurez-vous que la consommation de carburant augmente à la vitesse de l'éclair, car c'est la charge active qui consomme votre carburant. Avec l'énergie réactive, c'est différent ... Je vais vous dire que c'est incroyable, mais certains consommateurs d'électricité eux-mêmes sont des sources d'électricité, quoique pour un très court instant, mais ils le sont. Et si l'on tient compte du fait que le courant alternatif de fréquence industrielle change de direction 50 fois par seconde, alors ces consommateurs (réactifs) transfèrent leur énergie au réseau 50 fois par seconde. Vous savez comment dans la vie, si quelqu'un ajoute quelque chose à l'original sans conséquence, cela ne reste pas. Donc ici, à condition qu'il y ait beaucoup de consommateurs réactifs, ou qu'ils soient assez puissants, le générateur synchrone est excité. En revenant à notre analogie précédente où vous utilisiez votre puissance musculaire comme entraînement, vous remarquerez que malgré le fait que vous n'ayez pas changé le rythme en faisant tourner le générateur, ou que vous n'ayez pas ressenti de montée de résistance sur l'arbre, les lumières de votre réseau se sont soudainement éteintes. Paradoxe, nous dépensons du carburant, nous faisons tourner le générateur à une fréquence nominale, mais il n'y a pas de tension dans le réseau ... Cher lecteur, éteignez les consommateurs réactifs dans un tel réseau et tout sera restauré. Sans entrer dans la théorie, l'excitation se produit lorsque les champs magnétiques à l'intérieur du générateur, le champ du système d'excitation tournant avec l'arbre et le champ de l'enroulement fixe connecté au réseau tournent dans la direction opposée, s'affaiblissant ainsi les uns les autres. La production d'électricité diminue avec la diminution du champ magnétique à l'intérieur du générateur. La technologie est allée de l'avant et les générateurs modernes sont équipés de régulateurs d'excitation automatiques, et lorsque les consommateurs réactifs "coupent" la tension dans le réseau, le régulateur augmentera immédiatement le courant d'excitation du générateur, le flux magnétique reviendra à la normale et la tension dans le réseau se rétablira Il est clair que le courant d'excitation a composant actif, veuillez donc ajouter du carburant dans le diesel ..En tout cas, la charge réactive affecte négativement le fonctionnement du réseau, surtout lorsque le consommateur réactif est connecté au réseau, par exemple un moteur électrique asynchrone ... Avec une puissance importante de ce dernier, tout peut mal se terminer, par accident. En conclusion, je peux ajouter pour un adversaire curieux et avancé qu'il existe également des consommateurs réactifs aux propriétés utiles. Ce sont tous ceux qui ont une capacité électrique ... Connectez ces appareils au réseau et la compagnie d'électricité vous le doit déjà)). À l'état pur, ce sont des condensateurs. Ils dégagent également de l'électricité 50 fois par seconde, mais en même temps, le flux magnétique du générateur, au contraire, augmente, de sorte que le régulateur peut même réduire le courant d'excitation, ce qui réduit les coûts. Pourquoi n'avons-nous pas fait de réservation à ce sujet avant ... pourquoi ... Cher lecteur, faites le tour de votre maison et cherchez un consommateur de jet capacitif ... vous ne trouverez pas ... Sauf si vous démontez un téléviseur ou une machine à laver ... mais cela ne sera pas utile .... <

[#8]

Eh bien, comme si 50 Hz était un changement de direction du courant 100 fois par seconde, cela prenait encore 1 an ... Donc tout le monde est alphabétisé.

[#9]

Eugène, en première année de séminaire ou à l'Institut d'éducation physique? Ne serait pas déshonoré! Celui qui a un cerveau a appris même dans une classe de cette façon du 7 au 8 que le hertz est une période complète d'oscillation par seconde! C'est-à-dire avec une forme d'onde sinusoïdale avec une fréquence de 50 Hz, le signe change à l'inverse 50 fois par seconde, mais la demi-onde sera déjà 100! Vous lisez ici, il prend une éruption cutanée: le génie électrique est maintenant devenu comme une foi païenne: obscurantisme et hérésie ...

[#10]

Amis, en diminuant la réactivité, vous réduisez l'actif, c'est un fait! Le compteur le montrera aussi!

N'oubliez pas la physique élémentaire!

Pour connaître l'indicateur de puissance active, il est nécessaire de connaître la puissance totale, pour son calcul la formule suivante est utilisée: S = U \ I, où U est la tension du réseau, et I est la force actuelle du réseau.

Le calcul de la puissance active prend en compte l'angle de phase ou coefficient (cos), puis: S = U * I * cos

Prenez donc des mesures, mesurez le réactif, si moins de 0,9, mettez des Conders de la cote appropriée et vous serez heureux!

[#11 Anatoly]

Tout cela est correct, mais si nous mettons un pont de diodes dans le circuit avec un condensateur (toutes les pertes de puissance active pour chauffer le pont de diodes et le condensateur, bien sûr, seront prises en compte par le compteur comme puissance active), et après avoir connecté le pont de diodes, connectez le condensateur électrolytique, puis il se chargera au maximum tension secteur, après quoi, n'ayant aucun moyen de se décharger, il commencera à se charger à la tension maximale du réseau. Le temps de charge peut être arbitrairement long, mais le condensateur n'a consommé que du courant provenant du réseau à travers le pont de diodes, accumulant progressivement sa charge et augmentant la tension sur ses plaques jusqu'à la tension maximale du réseau, et le condensateur n'a consommé que le courant, qui est 90 degrés en avance sur la tension de phase, c'est-à-dire le courant réactif du réseau. Oui, le condensateur n'a pas rendu sa charge au réseau électrique au cours du prochain trimestre de la période, comme il aurait dû le faire s'il avait été connecté au réseau électrique sans pont de diodes. Et puis la puissance du condensateur sans tenir compte des pertes actives dues au chauffage de ses plaques serait considérée comme une puissance purement réactive. Mais le condensateur était chargé de courant provenant d'une source de courant sous la forme d'un pont de diodes et ce courant était un courant réactif par rapport au réseau électrique, car il y a un autre condensateur dans le circuit vers le pont de diodes. Autrement dit, le compteur n'a pas pris en compte cette puissance électrique, car il s'agissait de puissance réactive et le courant était en avance sur la tension de près d'un angle de 90 degrés électriques, et le compteur en tant que puissance active ne prend en compte que la puissance qui coïncide en phase avec le courant. Dans ce cas, le condensateur électrolytique connecté après le pont de diodes ne peut plus être déchargé sur le réseau; après chargement à la tension maximale du réseau, il restera dans un état chargé.C'est-à-dire qu'une partie de l'énergie électrique non prise en compte par le compteur est sélectionnée dans le réseau électrique. Si le condensateur est déchargé assez rapidement pour une certaine charge, par exemple une résistance, la charge accumulée par le condensateur électrolytique est convertie en énergie thermique et elle chauffera la résistance. Le condensateur sera à nouveau chargé sur le secteur. Si un courant circule en continu à travers la résistance, le condensateur atténuera les ondulations de la tension redressée, se rechargeant à partir du réseau avec un courant réactif. Mais en même temps, un courant réactif redressé traversera la résistance elle-même. L'amplitude de la chute de tension aux bornes de la résistance dépendra de l'ampleur de sa résistance. La composante constante du courant à travers la résistance ne pourra pas affecter l'angle électrique entre le courant et la tension dans la partie du circuit vers le pont de diodes, car la tension après le pont de diodes est 1,41 fois la tension vers le pont de diodes. Bien sûr, du fait que la tension de charge sur le pont de diodes coïncide en phase avec le drain au courant d'ondulation et que les ondulations de la tension redressée sont complètement lissées, le compteur ne prendra pas en compte une partie de la puissance de charge comme puissance active dans le réseau de courant alternatif. Pour une puissance de charge importante, un tel circuit est inacceptable en raison de la taille des condensateurs et des courants élevés. Mais un tel schéma est utilisé dans les schémas d'alimentation pour les lampes LED avec un condensateur à ballast. Si une résistance de ballast est installée à la place d'un condensateur de ballast, la consommation électrique de la lampe LED augmente immédiatement de 20 à 25 fois en raison de pertes importantes lors du chauffage de la résistance de ballast. Un tel schéma ne peut être utilisé qu'à faible capacité et exclusivement pour convertir de l'énergie électrique en chaleur, par exemple en énergie chaude sur la résistance interne des LED avec émission de lumière.

[#12 Sergey]

Tous les commentateurs sont si intelligents que vous écrivez ou copiez des commentaires de différents sites ou livres. Alors dites-moi, qu'est-ce que nous vivons dans un trou du cul tel que nous devons étudier les types d'énergie nous-mêmes et comment cela fonctionne et ce que nous payons. Respect à l'auteur.

[#13 hamster]

dans les commentaires, il est écrit encore pire que dans l'article - personne n'est clair

[#14 Serge]

Et quel genre de truc est ce genre. L'énergie active est 53435. Réactif consommé-7345, et réactif libéré-36456 et cela dépend du compteur. Pourquoi existe-t-il une telle différence entre les énergies réactives et est-il juste que nous soyons obligés de payer pour cela

[#15 Elena Alexandrovna]

D'où avez-vous obtenu ces formules?! Puissance brute: S = racine de (P * P + Q * Q), où P est actif et Q est la puissance réactive. Pour trouver le réactif, vous devez multiplier l'actif (qui P) par un certain coefficient (tg f), qui est de cos f selon les données du passeport du récepteur (si vous en avez besoin, vous le trouverez facilement). Arr ... Maintenant, vous cherchez des informations sur Internet, et vous tombez sur un non-sens ... Réduire la puissance réactive en aucun cas réduire actif !!! Au contraire, la pleine puissance devrait s'efforcer d'être active !!!

[#16 Vvm]

"...à cos théorique = 0, le courant dans le fil doublera"m ... oui!
Eh bien, dessinez déjà, même pour vous-même, ce foutu cercle d'unités et ceputain Croix cartésienne avec flèches (une à droite, une en haut).