Общие положения о реактивной мощности

Опубликовано 23.10.2010 Ведущий Антон Панкратов

В электрических цепях, содержащих комбинированные сопротивления, в частности, активную (например, лампы накаливания или электронагреватель) и индуктивную (например, электродвигатели, распределительные трансформаторы или сварочное оборудование) составляющие, общую мощность, забираемую от сети, можно выразить вот такой векторной диаграммой.
Отставание тока по фазе от напряжения в индуктивных элементах обуславливает интервалы времени, когда напряжение и ток имеют противоположные знаки: напряжение положительно, а ток отрицателен и наоборот. В эти моменты мощность не потребляется нагрузкой, а подается обратно по сети в сторону генератора. При этом электроэнергия, запасаемая в каждом индуктивном элементе, распространяется по сети, не рассеиваясь в активных элементах, а совершая колебательные движения (от нагрузки к генератору и обратно). Соответствующую мощность называют реактивной.
Полная мощность складывается из активной мощности, совершающей полезную работу, и реактивной мощности, расходуемой на создание магнитных полей и создающей дополнительную нагрузку на силовые линии питания. Соотношение между полной и активной мощностью, выраженное через косинус угла между их векторами, называется коэффициентом (или же фактором) мощности.
Активная энергия преобразуется в полезную - механическую, тепловую и другие виды энергии. Реактивная энергия не связана с выполнением полезной работы, однако она необходима для создания электромагнитного поля, наличие которого является необходимым условием для работы электродвигателей и трансформаторов. Потребление реактивной мощности от энергоснабжающей организации нецелесообразно, так как приводит к увеличению мощности генераторов, трансформаторов, к снижению пропускной способности подводящих кабелей, а так же к повышению активных потерь и падению напряжения из-за увеличения реактивной составляющей тока питающей сети. Поэтому реактивную мощность необходимо генерировать непосредственно у потребителя. Эту функцию выполняют установки компенсации реактивной мощности, основными элементами которых являются конденсаторы.
Установки компенсации реактивной мощности - это электроприемники с емкостным током, которые при работе формируют опережающую реактивную мощность (т. е. ток по фазе опережает напряжение) для компенсации отстающей реактивной мощности, генерируемой индуктивной нагрузкой.
Для снижения доли реактивного тока в системе "генератор-нагрузка" параллельно нагрузке подключают компенсаторы. Реактивная мощность при этом уже не перемещается между генератором и нагрузкой, а совершает локальные колебания между реактивными элементами - индуктивными обмотками нагрузки и компенсатором. Такая компенсация реактивной мощности (снижение индуктивного тока в системе "генератор-нагрузка") позволяет, в частности, передать в нагрузку большую активную мощность при той же номинальной полной мощности генератора.