Коли мова заходить про електричні прилади, найчастіше цікавляться їхньою електричною потужністю. При цьому вважається, що чим більша потужність, яку звичайно вказують у документації до електровиробу, тим більш корисну роботу можна отримати від цього приладу.
Електроприлади являють собою навантаження, яке має різну величину для змінного струму. Так усі нагрівальні прилади: лампи розжарювання, ТЕНи в прасках, електричних плитах, електрочайниках, пральних машинах, електрообігрівачах, це активні навантаження. Усі види трансформаторів, стабілізаторів, електродвигунів – у пральних машинах, кондиціонерах, вентиляторах, опалювальних приладах, електроінструменті, насосах для поливу та для опалювання, газонокосарках, подрібнювачах гілок (шредерах) та ін. – це навантаження активно-індуктивні. Люмінесцентні лампи та світильники, енергозберігаючі компактні лампи (КЛЛ) та ін. – це активно-ємнісні навантаження.
Реактивною називається енергія, що виникає під час проходження змінного електричного струму через котушку індуктивності (утворюється магнітне поле) чи через конденсатор (утворюється електричне поле). Вона може збільшуватися чи зменшуватися. Під час збільшення вона споживає потужність з мережі, під час зменшення – навпаки віддає назад у мережу.
У домашній електричній мережі діє змінна напруга, величина якої 220 В, а частота 50 Гц. За формою це синусоїда, яка 100 разів за секунду переходить через «0». У цей момент відбувається зміна напрямку руху струму. При підключенні цієї напруги до навантаження, яке має тільки активну складову, струм у ланцюзі по фазі (за моментом дії) повністю збігається з напругою. Тобто при наростанні струму йде й наростання напруги, при спаді напруги спадає й струм, при переході напруги через «0» струм у цю ж мить теж переходить через «0». Якщо навантаження має індуктивну складову, струм починає відставати від напруги. Напруга зростає, проходячи через «0», а струм ще може навіть не дійшов до «0». Напруга вже почала зменшуватися після досягання максимуму, а струм затримується, бо він ще продовжує збільшуватися. Чим більше індуктивність обмотки двигуна чи трансформатора, тим більше ця розбіжність по фазі. При активній складовій навантаження близького чи рівного «0» (коли трансформатор увімкнений у мережу, а навантаження на ньому немає) струм запізнюється майже на 90˚, тобто на чверть періоду.
У випадку ємнісного навантаження процес такий самий, тільки струм випереджає напругу.
Відбуваються ці процеси тому, що у першому випадку струм, що протікає по котушці індуктивності (обмотці двигуна чи трансформатору), створює кожним витком котушки магнітне поле. Через те, що струм змінюється – зростає чи спадає, сумарне поле теж збільшується чи зменшується.
Змінне магнітне поле згідно з законом електромагнітної індукції (законом Майкла Фарадея) наводить у сусідніх витках тієї ж котушки чи сусідньої з нею, наприклад вторинній котушці трансформатора ЕРС самоіндукції такої ж величини, але зворотної за знаком. Ця електрорушійна сила викликає у своєму навантаженні, яким вже є мережа такого самого змінного струму, але зворотного напрямку. Цей новий струм знову, згідно з тим самим законом М.Фарадея, утворює зворотне за напрямком змінне магнітне поле, й процес знову повторюється. Поки по обмотці тече змінний струм, в ній буде створюватися змінне магнітне поле. Чим більша індуктивність, тим більше поле. Під час вимкнення струму поле зникнути миттєво не може, тому воно на контактах вимикача може утворювати електричний дуговий розряд. Якщо його немає, то поле розряджається через маленький активний опір котушки. Тобто коли струм збільшується, котушка запасає енергію, а коли починає зменшуватися – котушка віддає її назад до мережі. Навантаження не увімкнене, струму на виході немає, а напруга є. Трансформатор ганяє енергію в обмотку та з обмотки. Ці струми на активному опорі дротів викликають теплові втрати. Вони невеликі, та все ж вони є. Схожі процеси відбуваються й під час ємнісного характеру навантаження. Відмінність лише у тому, що поле не магнітне, а електричне.
Таким чином, роботи немає, а втрати присутні.
Ті самі процеси відбуваються й під час включення навантаження. Але на фоні великих робочих струмів реактивні струми мало помітні.
Зменшити ці струми можна підключенням до індуктивних ланцюгів конденсаторів, а до ємнісних, відповідно, індуктивностей. Це називається компенсуванням реактивних складових.
Оцінити реактивну складову можна по Кп – коефіцієнту потужності чи по cos φ . При цьому cos φ = P/S, де:
- · P – активна потужність, яка забезпечує робочі характеристики;
- · S – повна потужність, яку споживає пристрій.
При cos φ = 1 – вся потужність пристрою активна, при менших значеннях – з’являється реактивна складова. Потужність, яку споживають, зростає, а робота залишається та сама.
Наприклад, на дрилі чи вентиляторі написано, що їхня потужність 600 Вт, а cos φ = 0,75. Тобто їхня реальна потужність, що споживається з мережі, буде дорівнювати 800 Вт, а роботи вони виконають на 600 Вт.
Заходи з компенсації реактивної потужності
Правильна компенсація реактивної потужності дає можливість зменшити потужність, яка передається по кабельним та дротовим мережам підприємства. Це дозволяє знизити витрати до 10-20%, а в тих випадках, коли = 0,5 чи навіть менше, результат може бути до 1/3. Підприємства з великої кількістю потужних недовантажених електродвигунів повинні компенсувати їхню реактивну потужність.
Невеликі організації, офіси, торгові підприємства можуть мати велику реактивну складову за рахунок люмінесцентних джерел освітлення, двигунів вентиляції приливної та витяжної, кондиціонерів, приводів теплопостачання та водопостачання й іншого нелінійного навантаження. До такого навантаження можуть відноситися тиристорні та симісторні регулятори систем освітлення, імпульсивні блоки живлення та ін. Усі ці види споживачів електричної енергії використовують у своїй роботі імпульсний режим, при цьому цей режим часто супроводжується крутими передніми та задніми фронтами імпульсів (зростанням та спаданням струму й напруги). Фахівці ці фронти називають передніми та задніми. Чим менше тривалість переднього та заднього фронтів, тим більше у мережу змінного струму потрапляє гармонік (напруги подвоєної, потроєної частоти) основної напруги, тим менше .
Саме тому передові виробники сучасних компактних люмінесцентних ламп (КЛЛ) дбають про енергетичну ефективність не тільки самої лампи, але й усієї електричної мережі, яка використовується для їхнього споживання. Для цього вони, незначно ускладнивши схему споживання, отримують коефіцієнт потужності, що дорівнює 0,92 – 0,97. У той самий час прості КЛЛ мають його значно меншої величини, а звичайні традиційні люмінесцентні «трубки» з електромагнітним пускорегулюючим апаратом мають коефіцієнт потужності 0,5.
Саме тому, обираючи для своєї квартири чи офісу малогабаритні енергозберігаючі високоефективні джерела світла у вигляді компактних люмінесцентних ламп, обов’язково поцікавтеся таким параметром, як коефіцієнт потужності. Якщо він не вказаний у параметрах лампи, тоді краще відмовитися від цієї покупки.
Пропонуємо придбати якісні світлодіодні лампи:
Найменування: Лампа світлодіодна стандартна LS-V10 10W E27 4000K алюмопл. корп. A-LS-1520
Артикул: A-LS-1520
Потужність: 10
Світловий потік: 900
Тип лампи: Стандартна
Напруга (V): 220
Колірна температура, К:: 4000
Тип цоколя: E27
Група: Лампи
Підгрупа: Лампи світлодіодні (LED)
Модель: ls-V10
Тип колби: Стандартна
Колір скла: Опаловий
Тип світлодіода: SMD
Кут розсіювання, (C): 270
Ресурс годин: 25000
A mm: 110
B mm: 60
Штрих код упаковки: 4895127217815
Кількість шт. в упаковці: 50
Виробник: Electrum
(Код товару: A-LS-1520)
Найменування: Лампа світлодіодна стандартна LS-V10 10W E27 4000K алюмопл. корп. A-LS-1520
Артикул: A-LS-1520
Потужність: 10
Тип цоколя: E27
Назва: Комплект світлодіодних ламп стандартних B60 PA10L 10W E27 4000K алюмопл. корп. 3шт. 18-0150
Артикул: 18-0150
Потужність: 10
Світловий потік: 806
Тип лампи: Стандартна
Напруга (V): 220
Колірна температура, К:: 4000
Тип цоколя: E27
Група: Лампи
Підгрупа: Лампи світлодіодні (LED)
Модель: PA10L
Тип колби: Стандартна
Колір скла: Опаловий
Тип світлодіода: SMD
Кут розсіювання, (C): 250
Ресурс годин: 20000
A mm: 109
B mm: 60
Штрих код упаковки: 4895127200930
Кількість шт. в упаковці: 50
Виробник: ELM
(Код товару: 18-0150)
Назва: Комплект світлодіодних ламп стандартних B60 PA10L 10W E27 4000K алюмопл. корп. 3шт. 18-0150
Артикул: 18-0150
Потужність: 10
Тип цоколя: E27
Найменування: Лампа світлодіодна стандартна A60 LS-33 Elegant 10W E27 Ra90 4000K алюмопл. корп. A-LS-1912
Артикул: A-LS-1912
Потужність: 10
Світловий потік: 850
Температура світла: 4000
Тип лампи: Стандартна
Тип цоколя: E27
Напруга (V): 220
Ресурс годин: 25000
A mm: 111
B mm: 60
Модель: LS-33 Elegant
Тип світлодіода: SMD Samsung
Кількість в ящику (шт): 50
Кут розсіювання, (C): 270
Виробник: Electrum
(Код товару: A-LS-1912)
Найменування: Лампа світлодіодна стандартна A60 LS-33 Elegant 10W E27 Ra90 4000K алюмопл. корп. A-LS-1912
Артикул: A-LS-1912
Потужність: 10
Світловий потік: 850
Найменування: Лампа світлодіодна стандартна A60 LS-33 Elegant 10W E27 4000K алюмопл. корп. A-LS-1914
Артикул: A-LS-1914
Потужність: 10
Світловий потік: 850
Температура світла: 4000
Тип лампи: Стандартна
Тип цоколя: E27
Напруга (V): 220
Ресурс годин: 25000
A mm: 111
B mm: 60
Модель: LS-33 Elegant
Тип світлодіода: SMD Samsung
Кількість в ящику (шт): 50
Кут розсіювання, (C): 270
Виробник: Electrum
(Код товару: A-LS-1914)
Найменування: Лампа світлодіодна стандартна A60 LS-33 Elegant 10W E27 4000K алюмопл. корп. A-LS-1914
Артикул: A-LS-1914
Потужність: 10
Світловий потік: 850
