Informacje teoretyczne KMBInformacje teoretyczne


Energia elektryczna czynna - jest to energia, która zostaje przetworzona na pracę mechaniczną lub energię cieplną w odbiorniku energii elektrycznej. Przebieg prądu pobieranego przez odbiornik rezystancyjny (czynny) jest w tej samej fazie co przebieg napięcia.

Energia elektryczna bierna - energia przepływająca między źródłem prądu zmiennego a odbiornikiem o charakterze indukcyjnym (energia bierna indukcyjna) lub pojemnościowym (energia bierna pojemnościowa). Podstawą tego zjawiska jest właściwość gromadzenia energii przez elementy indukcyjne i pojemnościowe. Cewki i kondensatory w pewnych częściach okresu napięcia zasilającego gromadzą energię w postaci pól magnetycznego lub elektrycznego a w innych ją oddają do źródła. Efektem tego jest przesuniecie fazowe o wartości 90° pomiędzy przebiegiem prądu i napięcia. Istotnym faktem jest to, że przesunięcie fazowe prądu kondensatora wynosi -90° a cewki indukcyjnej 90° względem przebiegu napięcia zasilającego. W praktycznym ujęciu energia bierna indukcyjna potrzebna jest do wytworzenia pola magnetycznego, dzięki któremu działają takie maszyny elektryczne, jak silniki czy transformatory.

W zależności od konstrukcji, odbiorniki elektryczności można podzielić na rezystancyjne, indukcyjne i pojemnościowe oraz o charakterze połączonym: rezystancyjno-pojemnościowe i rezystancyjno-indukcyjne. Zdecydowana większość stosowanych odbiorników energii elektrycznej posiada charakter rezystancyjno-indukcyjny. Oznacza to, że urządzenie pobiera energię czynną i bierną, a kąt przesunięcia fazowego posiada wartość 0°<φ<90°. Aby określić stopień obciążenia mocą czynną i bierną, stosuje się takie wielkości i określenia jak: współczynnik mocy, tangens kąta fazowego tg φ oraz składowe prądu: składowa bierna oraz składowa czynna.

Współczynnik mocy - jest to stosunek mocy czynnej do mocy pozornej, pobieranej przez odbiornik. Dla prądu sinusoidalnego współczynnik mocy odpowiada cosinusowi kąta przesunięcia fazowego φ. W praktyce inżynierskiej do określenia poziomu obciążenia mocą czynną i bierną stosuje się tangens kąta przesunięcia fazowego (tg φ), będący stosunkiem mocy biernej do czynnej pobieranej przez urządzenie. Składowe prądu - odbiornik o charakterze RL lub RC pobiera prąd wypadkowy, który można matematycznie przedstawić jako sumę dwóch prądów. Jeden z nich o przesunięciu fazowym 0° zwany składową czynną prądu oraz drugi o przesunięciu 90° - składowa bierna prądu. W uproszczeniu składowe nazywa się odpowiednio prądem czynnym i biernym. W przypadku odbiorników L lub RL przebieg prądu opóźnia się względem przebiegu napięcia, natomiast dla odbiorników C lub RC przebieg prądu wyprzedza przebieg napięcia.

Kompensacja mocy biernej - jest to zabieg polegający na dołączeniu do odbiorników RL baterii kondensatorów o mocy zbliżonej do mocy biernej tych odbiorników. Energia bierna przepływa wówczas w znacznej części pomiędzy pojemnością a indukcyjnością. Z sieci pobierana jest wtedy moc czynna i różnica mocy biernej indukcyjnej i pojemnościowej. W przypadku zrównania się mocy indukcyjności i kondensatora następuje rezonans równoległy. Z sieci płynie tylko składowa czynna prądu, natomiast pojemnościowa i indukcyjna bierna znoszą się całkowicie (płynie między pojemnością a indukcyjnością). W praktyce do kompensacji mocy biernej w sieciach nn stosuje się baterie składające się z pewnej liczby kondensatorów, które włączane są do sieci przez styczniki. Do sterowania stycznikami używane są regulatory mocy biernej, które mierzą aktualny poziom obciążenia i dołączają odpowiednią liczbę stopni kondensatorowych.

Opisane zjawiska można zaobserwować na poniższym wykresie:

AMC

Używając suwaków można zmieniać moc czynną oraz bierną indukcyjną i pojemnościową. Na wykresach przedstawione są odpowiadające im amplitudy prądów i przesunięcia fazowe. Dla poprawienia czytelności wykresu można włączyć i wyłączyć każdy przebieg.

TAGI : informacje teoretyczne KMB


Projekt i wykonanie: Cyber-Team