компенсация реактивной мощности в быту
Расчет и компенсация реактивной мощности.
Доброго времени суток. Сегодня, в рубрике «Советы и рекомендации» — Расчет и компенсация реактивной мощности.
Возможно, Вас заинтересует – «Простой выпрямитель».
Прежде чем говорить о реактивной мощности, давайте разберемся, что такое электрическая мощность? Говоря простым языком, мощность — это работа, совершаемая электрическим током в единицу времени. Измеряется она в ваттах (Вт или W).
Расчет и компенсация реактивной мощности. Расчет реактивной мощности.
Если с постоянным током при определении мощности проблем нет, то с переменным начинают твориться чудеса. По отношению к резистивным нагрузкам (нагревательные элементы, лампы накаливания) переменный электроток ведет себя также как и постоянный. Но когда в цепи появляются индуктивные (трансформаторы, дроссели, электродвигатели) и емкостные (конденсаторы) электронагрузки – возникают паразитные токи, не только не участвующие в полезной работе, но и создающие ей помехи. В индуктивностях ток начинает отставать от напряжения, а в емкостях наоборот – опережает. Это называется сдвигом фаз, угол которых принято обозначать символом ϕ.
В итоге, мощность разделяется на активную и реактивную. Первая участвует в работе, а реактивная или ничего не делает или мешает. Зависимость угла сдвига фаз принято выражать через cos ϕ.
COS φ = Р/S
Где Р – активная мощность, S – реактивная. Это отношение называется коэффициентом мощности (Pf) и может варьироваться от 0 до 1. И чем эта величина ближе к единице, тем меньше реактивная мощность, а значит выше КПД.
Опираясь на то, что S находится в зависимости от угла ϕ, мы имеем возможность сделать ее расчет по формуле:
Q = U*I*sinφ.
Где Q– реактивная составляющая, единицей измерения является вар или квар.
P = U*I*cosφ — производят расчет активной составляющей.
Расчет и компенсация реактивной мощности. Компенсация реактивной составляющей.
Поскольку реактивная энергия оказывает влияние на работу электрооборудования, имеющего индуктивные и емкостные электропотребители, для них применяются специальные компенсирующие устройства. Схема действия компенсации основана на способностях емкостных и индуктивных нагрузок сдвигать фазы в противоположные направления. Ввиду того, что основную часть реактивной энергии создают индуктивности, для ее компенсации используют конденсаторы большой емкости, присоединяемые параллельно нагрузке. Казалось бы что вопрос решен. Но на практике, на производстве с большим процентом электродвигателей не все так гладко. Электромоторы на конвейерах и другом оборудовании не включаются все сразу, а работают по своему алгоритму. В иные моменты одновременно могут находиться в работе как большое, так и минимальное количество электропотребителей этого типа. А перекомпесация не менее вредна недокомпенсации.
И поэтому, подключением конденсаторных блоков управляет контроллер на микропроцессоре, измеряющий реактивную энергию в каждый момент времени. И в зависимости от потребности, выбирает и присоединяет к потребителям определенное количество конденсаторов.
Автоматическая установка компенсации реактивной энергии УКРМ.
Компенсация реактивной энергии в быту.
Современные квартиры напичканы всевозможным электрическим оборудованием разной мощности. Основная часть приборов большого энергопотребления, это активные потребители с cosφ = 1. (электрочайник, утюг, нагревательный элемент стиральной машины, электродуховка…). Но есть и домашние помощники с реактивной нагрузкой (СВЧ печь, двигатель стиральной машины, блендеры, кухонные комбайны, холодильник…). Но их электропотребление настолько мало (кроме СВЧ печи, работающей по полчаса – час в сутки), что устраивать компенсацию нет смысла.
Вас может заинтересовать – «Расчет и выбор сечения кабеля».
Однако, если у Вас свой дом, с мастерской, оборудованной станками с асинхронными электродвигателями, стоит задуматься о компенсации реактивной мощности.
Стоит ли покупать рекламируемые устройства компенсации.
Интернет и телевидение пестрит рекламируемыми устройствами компенсации реактивной мощности. Такими как Saving box, Smart Boy, EkoEnerji, Electricity Energy Electric Power Saver. Стоит ли покупать эти чудо-приборы? Ответ однозначный – НЕТ! Вышеназванные устройства ни в коей мере неспособны компенсировать реактивную мощность даже самых неэнергоемких потребителей. Все эти мини и микро компенсаторы – полный развод на деньги.
В чем разница между реактивной мощностью в быту и на производстве?
Все больше появляется устройств и приборов «позволяющих экономить» электрическую энергию в домашних условиях путем компенсации реактивной составляющей сети. Менеджеры по продажам очень много и интересно рассказывают об этих устройствах, их экономичности, дешевизне, возможности очень сильно сэкономить на счете за электроэнергию. Действительно ли это так? Давайте попробуем разобраться.
Реактивная мощность на производстве
Прочитав про компенсацию реактивной мощности промышленными гигантами, как много они экономят при установке компенсирующих устройств, многие начинают думать, что поставив подобный компенсатор у себя дома они тоже будут экономить большие суммы. Но не все знают, что энергокомпании ведут учет реактивной мощности крупных потребителей и за потребление или генерацию реактивной мощности им придется платить и не малые деньги. Поэтому установив компенсирующее устройство и приблизив свой cosφ к единице они не будут платить за реактивную составляющую и таким образом осуществляется экономия. Также при уменьшении реактивной составляющей уменьшается результирующий ток, что в свою очередь снижает затраты на электрооборудование.
Также компенсаторы, устанавливаемые на предприятиях, имеют свою систему управления, которая контролирует работу установки компенсации и наличие реактивной составляющей.
Реактивная мощность в доме
Вопреки рассказам менеджеров по продажам многие специалисты не верят в такие приборы компенсации в бытовых условиях, квартире, даче, гараже. И их выводы не безосновательны. Это связано в первую очередь с тем, что энергокомпании не ведут учет реактивной мощности, потребляемой бытовыми потребителями. То есть вам не нужно платить за реактивную мощность.
Также в быту очень редко используют очень мощные устройства, которые потребляют большие токи, чтоб с помощью компенсатора значительно снизить ток. Довольно большим недостатком является также довольно большая периодичность изменения нагрузки (включение отключение), а также в паспортах бытовых аппаратов не указывается cosφ, что делает очень затруднительным расчет реактивной составляющей.
Давайте рассмотрим маленький пример: пусть в холодильнике будет установлен электродвигатель с такими параметрами – Uн =220 В,Iн =2,5 А, cosφ =0,9. Рассчитаем его полную мощность S=UI=220*2,5 =550 ВА, теперь активную мощность Р = UI cosφ = 220*2,5*0,9 = 495 Вт. Теперь можем определить реактивную мощность 
, которая примерно в два раза меньше активной для этого двигателя.
Теоретически мы можем сконструировать компенсирующее устройство и обратить 240 ВАр в ноль. Да, можем, но что произойдет если холодильник выключится? Правильно, эти 240 ВАр будут уже генерироваться самим компенсатором и отдаваться в сеть. Во избежание этой ситуации необходимо отключить компенсатор от сети. Вручную такие действия производить каждый раз бесперспективно, а создание автоматической системы включения и отключения этого прибора значительно его удорожит, а экономии от него не будет никакой.
Сравнение компенсаций реактивной мощности в быту и на производстве
На предприятиях при выборе компенсирующих устройств производятся тщательные расчеты реактивной составляющей, проводят исследования гармонических составляющих сети, а также производится экономический расчет целесообразности компенсации. Над такими проектами могут работать целые научно-исследовательские институты.
Поверив менеджерам и купив устройство, которое якобы «за счет компенсации реактивной мощности» снизит потребляемую вами электроэнергию — вы просто выбросите деньги на ветер. Воткнув такое устройство в свою сеть дома без предварительных расчетов и знаний принципа работы именно вашего компенсатора вы рискуете не компенсировать реактивную мощность, а генерировать ее, что не есть хорошо, так как вместо понижения суммарного тока вашей цепи, вы его увеличите.
Посмотреть про компенсацию реактивной мощности вы можете здесь:
Компенсация реактивной мощности в быту
Станислав Пе написал :
Збережение реактивной мощности применимое на предприятии по енергозбережению
Вообще, если интересует экономический эффект от внедрения мер по компенсации реактивной мощности, то:
А если коэффициент мощности ниже чем в договоре на электроснабжение, то ещё и учитываете оплату реактивной энергии.
Если платите за кВт, то нисколько не сэкономите, ибо не получится сэкономить за что не платите 
Станислав Пе написал :
Приобретаем установку по сбережению электричества.
Очень интересно. Она так и называется? 
Станислав Пе написал :
Приобретаем установку по сбережению электричества.
требуйте наклейку на лоб: «МЕНЯ НАЕБАЛИ»
Должна идти в комплекте, но многие производители подобной продукции почему-то недоукомплектовывают свои устройства подобными аксессуарами. 
ksiman написал :
Если платите за кВт, то нисколько не сэкономите, ибо не получится сэкономить за что не платите
другое дело что это может быть всего лишь каплей в море
Solovey написал :
это может быть всего лишь каплей в море
другое дело что это может быть всего лишь каплей в море
Косвенным образом потери действительно немного снижаются
Надо сильно постараться, чтобы реактивная мощность была сравнима с активной, например включить все станки в цеху на холостой ход 
ksiman написал :
Надо сильно постараться, чтобы реактивная мощность была сравнима с активной, например включить все станки в цеху на холостой ход
Выход нажать наверное большого ума не надо.Но вот в цыфрах ето понять наверное нужно не один литр выпить водки.Ребята может кто в цыфрах может без конструкторского бюро растолковать.Можно мне в лычку телефон сбросте.А сын Вам перезвонит.
Станислав Пе написал :
Ребята может кто в цыфрах может без конструкторского бюро растолковать.Можно мне в лычку телефон сбросте.А сын Вам перезвонит.
Без этого все пустой треп будет.
но вот сколько это реально в рублях.
Чем больше исходных данных будет, тем выше шансы на победу.
В Раше в платежных требованиях за поставленную электроэнергию/мощность отдельной строки по оплате за ее реактивную составляющую нет(пока нет). Можно предполагать, что она учитывается в общей цене как слагаемое и определяется как некий процент/коэффициент от активной.
Исходя из этого экономить удается только активную электроэнергию/мощность.
Применение же устройств компенсации реактивной мощности во вновь вводимых в эксплуатацию ВРУ является по сути принудительным актом со стороны сетевых организаций (ТСО), исходя из принятой в их интересах процедуры получения технических условий на присоединение/реконструкцию энергопринимающих устройств Заявителя и позволяет за его счет разгружать от реактива центры питания ТСО.
Кароч. Про реактив (пока) не заморачиваемся.
А Вас как? Полный майдан?
energobar
energobarНе созерцай, а работай, чтобы созерцать
Интересный зарубежный опыт использование конденсаторов для компенсации реактивной мощности коммунально-бытовых нагрузок.
Среди многочисленных факторов, оказывающих влияние на эффективность работы системы электроснабжения (СЭС), одно из приоритетных мест занимает вопрос компенсации реактивной мощности (КРМ). Однако, в распределительных сетях коммунально-бытовых потребителей, содержащих преимущественно однофазную, коммутируемую по индивидуальному режиму нагрузку, устройства КРМ применяются еще недостаточно.
Ранее было принято считать, что из-за относительно коротких фидеров городских низковольтных распределительных сетей, небольшой (единицы кВА) присоединенной мощности и рассредоточения нагрузок, проблемы КРМ для них не существует.
Например, в главе 5.2 [1] записано: «для жилых и общественных зданий компенсация реактивной нагрузки не предусматривается». Если принять во внимание, что за последнее десятилетие расход электроэнергии на 1м2 жилищного сектора увеличился втрое, средняя статистическая мощность силовых трансформаторов городских муниципальных сетей достигла 325 кВА, а зона использования трансформаторной мощности сместилась в сторону увеличения и находится в пределах 250. 400 кВА [2], то это утверждение вызывает сомнение.
Таким образом, учитывая высокую плотность (кВА/км2) коммунально-бытовой нагрузки, постоянное наличие в перетоках мощности СЭС реактивной составляющей, приводит к значительным потерям электроэнергии в распределительных сетях крупных городов и необходимости их возмещения за счет дополнительных источников генерации.
Сложность решения данного вопроса во многом связана с неравномерным потреблением РМ по отдельным фазам (рис.1), затрудняющая применение традиционных для промышленных сетей установок КРМ на базе трехфазных батарей конденсаторов, управляемых регулятором, установленным в одной из фаз компенсируемой сети.
Крепление конденсаторов HomeCapНоминальная емкость конденсаторов HomeCap (рис.2) варьируется от 5 до 33 мкФ, что позволяет компенсировать индуктивную составляющую РМ от 0,25 до 1,66 кВАр (при напряжении сети 50 Гц в диапазоне 127. 380 В).
Цилиндрический алюминиевый корпус конденсаторов изолирован с помощью термоусадочной поливиниловой трубки (рис.2), а сдвоенные ножевые выводы электродов закрыты диэлектрическим пластиковым колпаком (степень защиты IP53), тем самым, обеспечивая полную безопасность при эксплуатации в бытовых условиях, подтвержденную соответствующим сертификатом стандарта UL 810 (лаборатории по технике безопасности США).
Крепление конденсаторов HomeCap к монтажной поверхности осуществляется хомутом или присоединенным к днищу болтовым (М8х10) соединением.
Установка конденсатора HomeCap в ящике учета.
На рис. 3. показана установка конденсатора HomeCap в ящике учета. Конденсатор (в правом нижнем углу) подключен к клеммам электросчетчика
Конденсаторы HomeCap выполнены в полном соответствии с требованиями стандарта IEC 60831-1/2 [4].
В отличие от городских, необходимость КРМ для низковольтных сельских распределительных сетей никогда под сомнение не ставилась [5], так как затраты активной энергии на передачу РМ по протяженной разомкнутой (древовидной) высоковольтной линии (ВЛ) напряжением 6(10) кВ наиболее высокие [6]. При этом недостаточное соотношение средств КРМ к присоединенной мощности электроприемников, объясняется чисто экономическими причинами. Поэтому для СЭС сельских коммунально-бытовых и небольших (до 140 кВт) производственных потребителей вопрос выбора наименее затратного варианта КРМ является приоритетным.
Одной из технической сложностей практического выполнения рекомендации по 80% КРМ непосредственно в низковольтных сельских сетях [5] является отсутствие конденсаторов приспособленных к монтажу на ВЛ. По расчетам, среднее значение остаточной (не допускающей режима перекомпенсации) РМ при передаче по ВЛ-0,4 кВ активной мощности 50 кВт для смешенной, с преобладанием (более 40%) коммунально-бытовой нагрузки, составило 8 кВАр, следовательно, оптимальная номинальная РМ таких конденсаторов должна быть в пределах единиц-нескольких десятков кВАр.
Усовершенствование базовой конструкции серийных МКК-конденсаторов обеспечила возможность непосредственной (без дополнительного футляра) установки конденсаторов PoleCap на открытом воздухе, влажных или запыленных помещениях. Корпус конденсатора выполнен из 99,5%-го алюминия и заполнен инертным газом.
прочная пластиковая крышка (поз.1);
герметичное, окруженное пластмассовым кольцом (поз.5) и залитое эпоксидным компаундом (поз.7), исполнение клеммной колодки (поз.8), обеспечивает степень защиты IP54.
Подключение (рис.5) производится через уплотнение кабельного ввода (поз.2) трех одножильных 2-х метровых кабелей (поз.3) и керамического модуля разрядных резисторов (поз.6) производится обжатием и пайкой контактных соединений. Для удобства визуального контроля срабатывания защиты от превышения избыточного давления на удлиненной части корпуса конденсатора появляется ярко-красная полоса (поз.4).
Использование конденсаторов для компенсации реактивной мощности коммунально-бытовых нагрузок
Следует отметить, что поскольку конденсаторы КРМ должны иметь защиту от токов короткого замыкания (ПУЭ гл.5), представляется целесообразным встроить внутрь корпуса конденсаторов HomeCap и PoleCap плавкие предохранители, срабатывающие при пробое секции.
Автор статьи: А. Шишкин «ЭЛЕКТРИК» (Радиоаматор-Электрик)
1. Инструкция по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94. Утверждена: Министерством топлива и энергетики РФ 07.07.94, РАО «ЕЭС России» 31.05.94. Введена в действие с 01.01.95 г.
2. Овчинников А. Потери электроэнергии в распределительных сетях 0,4. 6(10) кВ // Новости Электротехники. 2003. № 1(19).
3. Коррекция коэффициента мощности в электросетях Перу // КОМПОНЕНТЫ EPCOS №1. 2006.
4. HomeCap capacitors for Power Factor Correction.
5. Указания по выбору средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности при проектировании сельскохозяйственных объектов и электрических сетей сельскохозяйственного назначения. М.: Сельэнергопроект. 1978.
6. Шишкин С.А. Реактивная мощность потребителей и сетевые потери электроэнергии // Энергосбережение № 4. 2004.
7. Jungwirth P. Power factor correction on site // EPCOS COMPONENTS №4. 2005.
8. PoleCap PFC Capacitors for Outdoor Low-Voltage PFC Applications. Published by EPCOS AG. 03/2005. Ordering No. EPC: 26015-7600.
Использование конденсаторов для компенсации реактивной мощности коммунально-бытовых нагрузок
Среди многочисленных факторов, оказывающих влияние на эффективность работы системы электроснабжения (СЭС), одно из приоритетных мест занимает вопрос компенсации реактивной мощности (КРМ). Однако, в распределительных сетях коммунально-бытовых потребителей, содержащих преимущественно однофазную, коммутируемую по индивидуальному режиму нагрузку, устройства КРМ применяются еще недостаточно.
Ранее было принято считать, что из-за относительно коротких фидеров городских низковольтных распределительных сетей, небольшой (единицы кВА) присоединенной мощности и рассредоточения нагрузок, проблемы КРМ для них не существует.
Например, в главе 5.2 [1] записано: «для жилых и общественных зданий компенсация реактивной нагрузки не предусматривается». Если принять во внимание, что за последнее десятилетие расход электроэнергии на 1м2 жилищного сектора увеличился втрое, средняя статистическая мощность силовых трансформаторов городских муниципальных сетей достигла 325 кВА, а зона использования трансформаторной мощности сместилась в сторону увеличения и находится в пределах 250. 400 кВА [2], то это утверждение вызывает сомнение.
Таким образом, учитывая высокую плотность (кВА/км2) коммунально-бытовой нагрузки, постоянное наличие в перетоках мощности СЭС реактивной составляющей, приводит к значительным потерям электроэнергии в распределительных сетях крупных городов и необходимости их возмещения за счет дополнительных источников генерации.
Сложность решения данного вопроса во многом связана с неравномерным потреблением РМ по отдельным фазам (рис.1), затрудняющая применение традиционных для промышленных сетей установок КРМ на базе трехфазных батарей конденсаторов, управляемых регулятором, установленным в одной из фаз компенсируемой сети.
Номинальная емкость конденсаторов HomeCap (рис.2) варьируется от 5 до 33 мкФ, что позволяет компенсировать индуктивную составляющую РМ от 0,25 до 1,66 кВАр (при напряжении сети 50 Гц в диапазоне 127. 380 В).
Цилиндрический алюминиевый корпус конденсаторов изолирован с помощью термоусадочной поливиниловой трубки (рис.2), а сдвоенные ножевые выводы электродов закрыты диэлектрическим пластиковым колпаком (степень защиты IP53), тем самым, обеспечивая полную безопасность при эксплуатации в бытовых условиях, подтвержденную соответствующим сертификатом стандарта UL 810 (лаборатории по технике безопасности США).
Крепление конденсаторов HomeCap к монтажной поверхности осуществляется хомутом или присоединенным к днищу болтовым (М8х10) соединением.
На рис. 3. показана установка конденсатора HomeCap в ящике учета. Конденсатор (в правом нижнем углу) подключен к клеммам электросчетчика
Конденсаторы HomeCap выполнены в полном соответствии с требованиями стандарта IEC 60831-1/2 [4].
В отличие от городских, необходимость КРМ для низковольтных сельских распределительных сетей никогда под сомнение не ставилась [5], так как затраты активной энергии на передачу РМ по протяженной разомкнутой (древовидной) высоковольтной линии (ВЛ) напряжением 6(10) кВ наиболее высокие [6]. При этом недостаточное соотношение средств КРМ к присоединенной мощности электроприемников, объясняется чисто экономическими причинами. Поэтому для СЭС сельских коммунально-бытовых и небольших (до 140 кВт) производственных потребителей вопрос выбора наименее затратного варианта КРМ является приоритетным.
Одной из технической сложностей практического выполнения рекомендации по 80% КРМ непосредственно в низковольтных сельских сетях [5] является отсутствие конденсаторов приспособленных к монтажу на ВЛ. По расчетам, среднее значение остаточной (не допускающей режима перекомпенсации) РМ при передаче по ВЛ-0,4 кВ активной мощности 50 кВт для смешенной, с преобладанием (более 40%) коммунально-бытовой нагрузки, составило 8 кВАр, следовательно, оптимальная номинальная РМ таких конденсаторов должна быть в пределах единиц-нескольких десятков кВАр.
Усовершенствование базовой конструкции серийных МКК-конденсаторов обеспечила возможность непосредственной (без дополнительного футляра) установки конденсаторов PoleCap на открытом воздухе, влажных или запыленных помещениях. Корпус конденсатора выполнен из 99,5%-го алюминия и заполнен инертным газом.
прочная пластиковая крышка (поз.1);
герметичное, окруженное пластмассовым кольцом (поз.5) и залитое эпоксидным компаундом (поз.7), исполнение клеммной колодки (поз.8), обеспечивает степень защиты IP54.
Подключение (рис.5) производится через уплотнение кабельного ввода (поз.2) трех одножильных 2-х метровых кабелей (поз.3) и керамического модуля разрядных резисторов (поз.6) производится обжатием и пайкой контактных соединений.
Для удобства визуального контроля срабатывания защиты от превышения избыточного давления на удлиненной части корпуса конденсатора появляется ярко-красная полоса (поз.4).
Следует отметить, что поскольку конденсаторы КРМ должны иметь защиту от токов короткого замыкания (ПУЭ гл.5), представляется целесообразным встроить внутрь корпуса конденсаторов HomeCap и PoleCap плавкие предохранители, срабатывающие при пробое секции.
Автор статьи: А. Шишкин
1. Инструкция по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94. Утверждена: Министерством топлива и энергетики РФ 07.07.94, РАО «ЕЭС России» 31.05.94. Введена в действие с 01.01.95 г.
2. Овчинников А. Потери электроэнергии в распределительных сетях 0,4. 6(10) кВ // Новости Электротехники. 2003. № 1(19).
3. Коррекция коэффициента мощности в электросетях Перу // КОМПОНЕНТЫ EPCOS №1. 2006.
4. HomeCap capacitors for Power Factor Correction.
5. Указания по выбору средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности при проектировании сельскохозяйственных объектов и электрических сетей сельскохозяйственного назначения. М.: Сельэнергопроект. 1978.
6. Шишкин С.А. Реактивная мощность потребителей и сетевые потери электроэнергии // Энергосбережение № 4. 2004.
7. Jungwirth P. Power factor correction on site // EPCOS COMPONENTS №4. 2005.
8. PoleCap PFC Capacitors for Outdoor Low-Voltage PFC Applications. Published by EPCOS AG. 03/2005. Ordering No. EPC: 26015-7600.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: