Jalový výkon je základným pojmom v rámci elektrických sietí, ktorý často zostáva nepovšimnutý, ale môže mať významný vplyv na energetickú účinnosť a účet za elektrinu mnohých spoločností. Aj keď sa jalový výkon nepremieňa na užitočnú prácu, jeho správne riadenie je kľúčové, aby sa predišlo dodatočným nákladom a optimalizovalo využitie elektrickej siete.
V tomto článku sa budeme ponoriť do toho, čo je jalový výkon, ako sa meria, aké má účinky na elektrické inštalácie a aké opatrenia možno prijať, aby sme sa vyhli problémom, ktoré spôsobuje. Okrem toho preskúmame súvisiace pojmy, ako je účinník, indukčný a kapacitný jalový výkon, a uvedieme konkrétne príklady, ako znížiť vplyv jalového výkonu na vašu elektrickú sieť. Poďme tam!
Čo je jalový výkon?
La jalový výkon Je to jedna z foriem energie, ktorá cirkuluje cez elektrické siete, ale nie je priamo premenená na užitočnú prácu, ako to robí elektrina. aktívny výkon. Namiesto toho, aby bol spotrebovaný zariadením, jalový výkon osciluje medzi zdrojom a záťažou v dôsledku účinkov cievok a kondenzátorov v elektrickom zariadení. Tento typ napájania je potrebný na prevádzku zariadení, ako sú motory, transformátory alebo osvetľovacie zariadenia.
V obvode striedavého prúdu (AC) vzniká jalový výkon v dôsledku fázového rozdielu medzi elektrickým prúdom a napätím. V ideálnom prípade by napätie a prúd mali byť vo fáze, čo by umožnilo, aby bol všetok cirkulačný výkon aktívny a plne využiteľný. Avšak kvôli povahe mnohých zariadení sú prúdové a napäťové vlny mimo fázy, čím sa vytvára jalový výkon.
Jednotkou merania jalového výkonu je reaktívny voltampér (VAr) a tento výkon možno vypočítať pomocou vzorca:
Jalový výkon (Q) = V * I * sinϕ, kde ϕ je fázový uhol medzi napätím a prúdom.
Rozdiel medzi činným a jalovým výkonom
La aktívny výkon Je to ten, ktorý sa spotrebuje a vykonáva užitočnú prácu, napríklad obsluhu stroja alebo rozsvietenie žiarovky. Meria sa vo wattoch (W) a je to výkon, ktorý skutočne používame a ktorý sa odráža v našom účte za elektrinu.
Na druhej strane jalový výkon nevytvára užitočnú prácu, ale je nevyhnutný na udržanie prevádzky určitých elektrických zariadení. Hoci sa nespotrebováva priamo, má vplyv na elektrickú sústavu, keďže zaberá miesto v prenosových sieťach a ovplyvňuje prenosovú kapacitu činného výkonu.
Obe právomoci súvisia s zdanlivá moc, čo je kombinácia aktívneho a jalového výkonu. Toto je vektorový súčet oboch a meria sa vo voltampéroch (VA). Vzorec, ktorý ich spája, je:
(Zdanlivý výkon)² = (Aktívny výkon)² + (jalový výkon)²
Tento výkonový trojuholník nám umožňuje pochopiť, ako optimalizovať spotrebu elektrickej energie: čím nižší je jalový výkon, tým väčšiu časť užitočného aktívneho výkonu môžeme použiť.
Účiník a kosínus phi
El účinník, tiež známy ako kosínus fí (cos φ), je pomer medzi činným výkonom a zdanlivým výkonom. Účiník vyjadruje, ako efektívne zariadenie využíva elektrickú sieť. Ak je účinník 1, napätie a prúd sú dokonale synchronizované a neexistuje žiadny jalový výkon. V praxi je táto hodnota zvyčajne nižšia, napríklad 0,85 alebo 0,9, v závislosti od inštalácie.
Ak je kosínus phi je menšia ako 0,85, môžu sa vyskytnúť problémy s nadprúdom, poklesom napätia a dodatočnými stratami v elektrickom prenose, čo negatívne ovplyvňuje energetický výkon. A v mnohých prípadoch prevádzkovatelia sietí ukladajú pokuty veľkým spotrebiteľom s nízkym účinníkom.
Druhy jalového výkonu
Reaktívny výkon možno rozdeliť do dvoch hlavných typov:
- Indukčný jalový výkon: Vytvára sa v zariadeniach, ktoré vytvárajú magnetické polia, ako sú elektrické motory, transformátory a elektromagnety. V tomto prípade prúd zaostáva za napätím.
- Kapacitný jalový výkon: Vytvára sa v komponentoch, ako sú kondenzátory a niektoré typy moderného osvetlenia (žiarivky a LED lampy). Tu prúd vedie k napätiu.
Ak chcete zachovať účinník Na optimálnej úrovni využíva mnoho priemyselných zariadení kondenzátorové batérie, ktoré kompenzujú fázový posun spôsobený indukčným jalovým výkonom.
Vplyv jalového výkonu na účty za elektrinu
Jedným z najpriamejších dôsledkov nízkeho účinníka a veľkého jalového výkonu vo vašej inštalácii je zvýšenie nákladov na elektrickú energiu. Mnoho spoločností je ovplyvnených pokuty uložené prevádzkovateľmi sietí, najmä ak účinník klesne pod 0,85.
Napríklad v Španielsku je veľkých spotrebiteľov so zmluvným výkonom vyšším ako 15 kW musia tomuto aspektu venovať osobitnú pozornosť, pretože čelia dodatočným nákladom na každý spotrebovaný kilovolt ampér jalového výkonu (kVAR), ak je jalový výkon príliš vysoký.
Je zaujímavé poznamenať, že mnohé z týchto príplatkov sa vyskytujú v noci, keď majú spoločnosti tendenciu mať menšiu aktivitu, a teda aj menšiu spotrebu aktívnej energie. To môže spôsobiť výrazné zvýšenie percenta reaktívnej energie počas tohto obdobia.
Ako znížiť jalový výkon
Zníženie jalového výkonu je nevyhnutné na zlepšenie energetickej účinnosti vašej inštalácie a predchádzanie zbytočným nákladom. Medzi najbežnejšie opatrenia patria:
- Inštalácia batérií kondenzátorov: Najbežnejším riešením na kompenzáciu indukčného jalového výkonu je inštalácia kondenzátorovej banky, zariadenia, ktoré generuje kapacitný jalový výkon na vyrovnanie fázového rozdielu vytvoreného zariadeniami s cievkami.
- Generátory VAR: Tieto zariadenia vstrekujú jalový prúd do siete, aby udržali fázový posun pod kontrolou. Môžu kompenzovať indukčný aj kapacitný jalový výkon.
- Správna údržba zariadenia: Dobrá údržba elektrického zariadenia je nevyhnutná, aby sa zabránilo vytváraniu nežiaduceho jalového výkonu. Niektoré zariadenia, ako napríklad zle nastavené motory alebo systémy žiarivkového osvetlenia, môžu generovať viac jalového výkonu, ako je potrebné.
Zariadenia, ktoré generujú jalový výkon
Väčšina zariadení, ktoré generujú jalový výkon, sú tie, ktoré používajú elektromagnetické cievky alebo kondenzátory. Medzi najčastejšie nájdeme:
- Motory a kompresory, ako napríklad v chladničkách, mrazničkách a klimatizačných systémoch.
- osvetlenie s žiarivky alebo LED žiarovky, najmä tí starší.
- Transformátory a elektromagnety používané v priemyselných strojoch a domácich spotrebičoch.
Je dôležité si uvedomiť, že aj bežné zariadenia v domácnosti, ako sú počítače alebo niektoré spotrebiče, môžu generovať malé množstvo jalového výkonu, hoci vo všeobecnosti sú to veľké spoločnosti, ktoré čelia najväčším problémom kvôli ich vysokej spotrebe.
Ako sa technológia vyvíja, nachádzame stále viac zariadení, ktoré namiesto generovania jalového výkonu pomáhajú kompenzovať ho. Napríklad niektoré moderné systémy HVAC sú navrhnuté so zabudovanou kompenzáciou, aby sa zabránilo oneskoreniu.
Meranie jalového výkonu
Neexistuje žiadne fyzické zariadenie, ktoré by priamo meralo jalový výkon v elektrickej inštalácii. Namiesto toho sa používa matematický vzorec, ktorý berie do úvahy napätie, intenzitu a fázový rozdiel medzi oboma premennými. The analyzátory elektrickej siete Sú to nástroje, ktoré umožňujú zaznamenať tieto hodnoty a vypočítať jalový výkon.
Okrem toho v mnohých oblastiach distribučné spoločnosti merajú tieto hodnoty v pravidelných časových intervaloch, aby vypočítali zodpovedajúce pokuty za účty za elektrinu vždy, keď spotreba jalovej energie prekročí určité limity.
Výhody zníženia jalového výkonu
Zníženie jalového výkonu má viaceré výhody, ekonomické aj prevádzkové. Medzi nimi:
- Úspora na účte za elektrinu: Minimalizáciou množstva jalového výkonu sa predíde pokutám súvisiacim s nízkym účinníkom.
- Dlhšia životnosť zariadenia: Nižší jalový výkon znamená menšie preťaženie zariadení, čo znižuje riziko porúch.
- Optimalizácia kapacity siete: Znížením jalového výkonu sa v sieti uvoľní kapacita na prenášanie aktívnejšieho výkonu, čo znamená, že výrobu možno zvýšiť bez potreby zvyšovania elektrickej infraštruktúry.
Preto udržiavanie dobrej kontroly nad jalovým výkonom nielen pomáha vyhnúť sa zbytočným nákladom, ale podporuje aj celkovú prevádzkovú efektivitu vášho zariadenia.