Kompensacja mocy biernej- wiadomości podstawowe
Indukcyjne odbiorniki i urządzenia elektryczne w trakcie pracy pobierają z sieci energię elektryczną
czynną i bierną. Odpowiadają temu pojęcia składowych czynnej i biernej prądu elektrycznego.
Składowe prądu elektrycznego (ICZ – prąd czynny, IB – prąd bierny, I – prąd wypadkowy)
Energia elektryczna czynna jest wynikiem przemian energetycznych określonego surowca energetycznego i może być zamieniona w inną postać energii (mechaniczną, cieplną), użytkowaną w urządzeniu przemysłowym. Moc czynna pobierana przez urządzenie z sieci trójfazowej wyrażona jest wzorem:
Energia elektryczna bierna służy do wytworzenia pola elektromagnetycznego, niezbędnego do działania silników indukcyjnych i transformatorów, i nie może być przemieniona w inną postać energii - przepływa jedynie pomiędzy źródłami i odbiorami prądu przemiennego. Moc bierna pobierana przez urządzenie z sieci trójfazowej wyrażona jest wzorem:
Wypadkową mocy czynnej i biernej (sumą geometryczną) jest moc pozorna S, wyrażona wzorem:
Współczynnik mocy jest równy:
Przy zasilaniu napięciem i prądem sinusoidalnym, współczynnik mocy określany jest jako kąt przesunięcia fazowego ψ pomiędzy prądem a napięciem i przedstawiany jako cosinus albo tangens tego kąta.
Przebieg napięcia i prądu sinusoidalnego przy obciążeniu rezystywnym
Przebieg napięcia i prądu sinusoidalnego przy obciążeniu indukcyjnym
Podstawowym źródłem mocy biernej są generatory w elektrowniach. Jednakże, wytwarzanie tam energii biernej niesie za sobą wiele negatywnych skutków zarówno dla dostawców energii, jak i dla jej odbiorców. Prąd bierny przepływający przez sieć przesyłową powoduje zmniejszenie jej przepustowości oraz zwiększenie strat mocy. Dostawcy energii elektrycznej rekompensują swoje straty poprzez narzucenie odbiorcom energii limitów mocy biernej, których przekroczenie wiąże się z poniesieniem dodatkowych opłat. Dla większości odbiorców energii, szczególnie dla zakładów przemysłowych o prostym systemie zasilająco-rozdzielczym, jest to podstawowy negatywny skutek.
Jednakże zakłady przemysłowe o rozbudowanej sieci rozdzielczej muszą liczyć się również z innymi skutkami, takimi jak m.in.:
- zmniejszona przepustowość sieci rozdzielczej,
- straty mocy czynnej w transformatorach i kablach zasilających wynikające z przepływu prądu biernego,
- spadki napięć w punktach odległych od źródła zasilania. Prawidłowo dobrane urządzenia kompensacyjne pozwalają na zlikwidowanie powyższych problemów.
Najbardziej efektywną metodą kompensacji mocy biernej indukcyjnej jest
kompensacja przez odbiory pojemnościowe, w szczególności
kondensatory energetyczne lub
automatycznie regulowane baterie kondensatorów firmy ELMA energia.
