Reaktif güç ve ayrıca bu fenomenin neden istenmeyen olduğu hakkında her şey. Aktif ve reaktif güç. Ne için para ödüyoruz ve çalışıyoruz

Bildiğiniz gibi, bir alternatör iki tür elektrik enerjisi üretir - aktif ve reaktif. Aktif enerji, elektrikli fırınlarda, lambalarda, elektrikli makinelerde ve diğer tüketicilerde tüketilir ve diğer enerji türlerine - ısı, ışık, mekanik - geçer. Reaktif enerji tüketiciler tarafından tüketilmez ve besleme hattı üzerinden jeneratöre geri döner. Bu, ES'den akan akımda bir artışa neden olur ve buna göre kesit alanlarında bir artış gerektirir.

reaktif güç kompanzasyonu

Birleşik dirençler (yük) başta olmak üzere aktif (akkor lambalar, elektrikli ısıtıcılar vb.) ve endüktif (elektrik motorları, dağıtım transformatörleri, kaynak ekipmanları, floresan lambalar vb.) bileşenleri içeren elektrik devrelerinde, elektrik devrelerinden alınan toplam güç ağ, aşağıdaki vektör diyagramı ile ifade edilebilir:

Endüktif elemanlardaki voltaj ile fazdaki akımın faz gecikmesi, zaman aralıklarını belirler (bkz. Şek.) Voltaj ve akımın zıt işaretleri olduğunda: voltaj pozitiftir ve akım negatiftir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu anlarda güç, yük tarafından tüketilmez, şebeke üzerinden jeneratöre geri beslenir. Bu durumda, her endüktif elemanda depolanan elektrik enerjisi, aktif elemanlarda dağılmadan, ancak salınımlı hareketler yaparak (yükten jeneratöre ve tam tersi) ağ üzerinden yayılır. Karşılık gelen güce reaktif güç denir.

Toplam güç, faydalı iş yapan aktif güç ile manyetik alanlar oluşturmak ve güç kaynağı hatlarında ek bir yük oluşturmak için tüketilen reaktif gücün toplamıdır. Vektörleri arasındaki açının kosinüsü cinsinden ifade edilen toplam ve aktif güç arasındaki orana güç faktörü (faktör) denir.

Aktif enerji, faydalı enerjiye dönüştürülür - mekanik, termal ve diğer enerji. Reaktif enerji, faydalı iş ile ilişkili değildir, ancak varlığı elektrik motorlarının ve transformatörlerin çalışması için bir ön koşul olan bir elektromanyetik alan oluşturmak gerekir. Güç kaynağı organizasyonundan reaktif güç tüketimi, jeneratörlerin, transformatörlerin, besleme kablolarının kesitinin (verim azalması) gücünde bir artışa ve ayrıca aktif kayıplarda bir artışa ve bir düşüşe yol açtığı için pratik değildir. voltajda (besleme şebekesi akımının reaktif bileşenindeki bir artış nedeniyle). Bu nedenle reaktif güç doğrudan tüketiciden elde edilmelidir (üretilmelidir). Bu işlev tarafından gerçekleştirilir reaktif güç kompanzasyon üniteleri (KRM), ana unsurları kapasitörler.

KRM kurulumları, çalışma sırasında endüktif yük tarafından üretilen gecikmeli reaktif gücü telafi etmek için önde gelen reaktif güç üreten (fazdaki akım voltajın önündedir) kapasitif akıma sahip elektrik alıcılarıdır.

Reaktif güç Q, endüktif elemandan akan reaktif akımla orantılıdır:
Q = U x IL,
nerede IL - reaktif (endüktif) akım, U - şebeke gerilimi. Böylece yükü besleyen toplam akım, aktif ve endüktif bileşenlerin toplamıdır:
ben = IR + IL.
"Jeneratör-yük" sisteminde reaktif akımın payını azaltmak için kompansatörler yüke paralel bağlanır (KRM kurulumları). Bu durumda, reaktif güç artık jeneratör ve yük arasında hareket etmez, ancak reaktif elemanlar - yükün endüktif sargıları ve kompansatör arasında yerel salınımlar gerçekleştirir. Bu tür reaktif güç kompanzasyonu (jeneratör-yük sistemindeki endüktif akımın azalması), özellikle, jeneratörün aynı nominal görünür gücünde yüke daha fazla aktif güç aktarılmasına izin verir.

Reaktif güç kompanzasyonu neden gereklidir?

Endüstriyel güç şebekelerinde ana yük asenkron motorlar ve dağıtım trafolarıdır. Çalışma sırasındaki bu endüktif yük, yük ile kaynak (jeneratör) arasında salınan, faydalı işin performansı ile ilişkili olmayan, ancak elektromanyetik alanlar oluşturmak için harcanan ve ek bir yük oluşturan bir reaktif elektrik kaynağıdır (reaktif güç). güç kaynağı hatlarında.
Reaktif güç, gerilim fazlarının sinüzoidleri ile şebeke akımı arasında bir gecikme (endüktif elemanlarda, faz akımı gerilimin gerisinde kalır) ile karakterize edilir. Reaktif güç tüketiminin göstergesi güç faktörü (KM), sayısal olarak akım ve gerilim arasındaki açının (f) kosinüsüne eşittir. Tüketicinin KM'si, tüketilen aktif gücün, fiilen şebekeden alınan toplama oranı olarak tanımlanır, yani: cos (f) = P / S. Bu katsayı, motorların, jeneratörlerin ve bir bütün olarak işletme ağının reaktif güç seviyesini karakterize etmek için gelenekseldir. cos (f) değeri bire ne kadar yakınsa, şebekeden alınan reaktif gücün oranı o kadar azdır.

Örnek: 400 V alternatif akımda 500 KW iletim için cos (f) = 1'de 722 A akım gerekir.Aynı aktif gücü cos (f) = 0,6 faktörü ile aktarmak için akım değeri yükselir 1203 A'ya kadar

• akımdaki artış nedeniyle iletkenlerde ek kayıplar meydana gelir;
• dağıtım ağının verimi azalır;
• şebeke gerilimi nominal değerden sapar (şebeke akımının reaktif bileşenindeki artıştan kaynaklanan gerilim düşüşü).

Yukarıdakilerin tümü, güç kaynağı şirketlerinin tüketicilerden şebekedeki reaktif gücün payını azaltmasını istemesinin ana nedenidir.
Bu sorunun çözümü reaktif güç kompanzasyonu - işletmenin güç kaynağı sisteminin ekonomik ve güvenilir çalışması için önemli ve gerekli bir koşul. Bu işlev tarafından gerçekleştirilir reaktif güç kompanzasyon cihazları (KRM-kapasitör üniteleri) , ana unsurları kapasitörlerdir.

Doğru reaktif güç kompanzasyonu şunları sağlar:

• genel enerji maliyetlerini azaltmak;
• dağıtım ağının elemanları (besleme hatları, transformatörler ve şalt cihazları) üzerindeki yükü azaltmak, böylece hizmet ömrünü uzatmak;
• akım ve elektrik maliyetlerinin ısı kayıplarını azaltmak;
• daha yüksek harmoniklerin etkisini azaltmak için;
• ağ gürültüsünü bastırın, faz dengesizliğini azaltın;
• dağıtım ağlarının daha fazla güvenilirliğini ve verimliliğini sağlamak için.

Ek olarak, mevcut ağlarda şunları sağlar:

• minimum yük saatlerinde şebekeye reaktif enerji üretimini hariç tutun;
• elektrikli ekipman parkının onarım ve yenileme maliyetlerini azaltmak;
• ağların maliyetini artırmadan ek yüklerin bağlanmasına izin verecek olan tüketicinin güç kaynağı sisteminin verimini artırmak;
• ağın parametreleri ve durumu hakkında bilgi sağlamak,

ve yeni oluşturulan ağlarda - maliyetlerini azaltacak olan trafo merkezlerinin ve kablo hatlarının kesitlerinin gücünü azaltmak.

Reaktif güç kompanzasyonu gerektiğinde

Sanayi işletmelerinin elektrik kayıplarını azaltmanın ve elektrik tesisatlarının verimliliğini artırmanın ana yönlerinden biri, doğrudan işletmelerin ağlarında elektrik kalitesinde eşzamanlı bir artışla reaktif gücün telafi edilmesidir. alt güç faktörü cos (f) aynı aktif elektrik alıcı yükü ile, güç kaynağı sistemlerinin elemanlarındaki güç kaybı ve voltaj düşüşü o kadar büyük olur. Bu nedenle her zaman en yüksek güç faktörü değerini elde etmeye çalışmalısınız.
Bu sorunu çözmek için, denilen kompanzasyon cihazları kullanılır. reaktif güç kompanzasyon üniteleri (KRM), ana unsurları kapasitörlerdir. KRM kurulumlarının kullanılması, şebekeden tüketim için ödemenin ve şebekeye reaktif güç üretiminin hariç tutulmasını mümkün kılarken, güç sisteminin tarifeleri tarafından belirlenen tüketilen enerji için ödeme miktarı önemli ölçüde azalır.
KRM kurulumlarının uygulanması verimli Takım tezgahları, kompresörler, pompalar, kaynak transformatörleri, elektrikli fırınlar, elektroliz tesisleri ve aniden değişen yüke sahip diğer enerji tüketicilerinin kullanıldığı işletmelerde, yani metalurji, madencilik, gıda endüstrilerinde, makine mühendisliğinde, ağaç işlemede ve üretimde yapı malzemeleri - yani, üretim ve teknolojik süreçlerin özellikleri nedeniyle, cos (f) değeri 0,5 ila 0,8 arasında değişir.

KRM reaktif güç kompanzasyon ünitelerinin uygulanması gerekli kullanan işletmelerde:

• Asenkron motorlar (cos (f) ~ 0.7);
• Asenkron motorlar, kısmi yükte (cos (f) ~ 0,5);
• Doğrultucu elektroliz tesisleri (cos (f) ~ 0.6);
• Elektrik ark ocakları (cos (f) ~ 0.6);
• İndüksiyon fırınları (cos (f) ~ 0.2-0.6);
• Su pompaları (cos (f) ~ 0.8);
• Kompresörler (cos (f) ~ 0.7);
• Makineler, takım tezgahları (cos (f) ~ 0,5);
• Kaynak transformatörleri (cos (f) ~ 0.4);
• Gün ışığı lambaları (cos (f) ~ 0.5-0.6).

Reaktif gücü telafi ederken görünen gücün büyüklüğünde azalma:

* KRM kurulumlarının genelleştirilmiş işletim deneyimi temelinde elde edilen veriler

Uygulama için esas olan, endüktif nitelikteki reaktif bir yükün, kapasitif bir yüke paralel olarak bağlanarak telafi edilebilmesidir. Yakından incelendiğinde, bu fenomen belirginleşir: böyle bir devrenin endüktif dalının gecikmeli akımı, kapasitif dalın öncü akımı tarafından telafi edilir. Uygun kapasitans seçimi ile devredeki akım gecikmesi neredeyse tamamen telafi edilebilir (cos f = 1). PM'sini telafi etmek için endüktif bir yüke paralel olarak bağlanan kapasitörlere telafi edici veya kosinüs denir (çünkü santralin cos f'sini artırmaya hizmet ederler).

Tazminat yöntemleri

PM kompanzasyonu bireysel (yerel) olabilir, kapasitörler her bir tüketiciye ve gruba yakın bir yere monte edildiğinde, genellikle her grup hattının başlangıcına bağlı trafo merkezlerinin, dağıtım noktalarının vb. yakınında bulunan özel kapasitör üniteleri kullanılarak monte edilir. Bu yöntem büyük ES için uygundur.

Elektrik dağıtım şebekelerinde neden reaktif güç kompanzasyonuna ihtiyacınız var?

Aktif güç sadece enerji santrallerinin jeneratörleri tarafından üretilir. Reaktif güç, enerji santrallerinin jeneratörleri (aşırı uyarma modundaki santrallerin senkron motorları) ve ayrıca dengeleme cihazları (örneğin, kapasitör bankaları) tarafından üretilir.
Jeneratörlerden elektrik şebekesi aracılığıyla tüketicilere (endüktif enerji alıcıları) reaktif gücün aktarılması, şebekede kayıplar şeklinde aktif güç tüketimine neden olur ve ayrıca elektrik şebekesinin elemanlarını yükleyerek toplam verimlerini azaltır.
Örneğin, nominal güç faktöründe 1250 kVA nominal güce sahip bir jeneratör cosφ = 0.8 tüketiciye 1250 × 0,8 = 1000 kW'a eşit bir aktif güç verebilir. Jeneratör ile çalışacaksa cosφ = 0.6, daha sonra ağa 1250 × 0,6 = 750 kW'a eşit aktif güç sağlanacaktır (aktif güç dörtte bir oranında az kullanılır).
Bu nedenle, bir kural olarak, tüketicilere teslim etmek için istasyon jeneratörleri tarafından reaktif güç çıkışını artırmak mantıksızdır. En büyük ekonomik etki, kompanzasyon cihazları (reaktif güç üretimi), reaktif güç tüketen endüktif enerji alıcılarının yanına yerleştirildiğinde elde edilir.

İndüksiyon enerji alıcıları veya reaktif güç tüketicileri

• Transformatör. Elektriğin elektrik enerjisi kaynağından tüketiciye iletilmesindeki ana bağlantılardan biridir ve bir alternatif akım sisteminin elektromanyetik indüksiyonu yoluyla bir voltajı, sabit bir frekansta başka bir voltajın alternatif akım sistemine dönüştürmek için tasarlanmıştır. ve önemli güç kayıpları olmadan.
• Asenkron motor. Asenkron motorlar, aktif güçle birlikte güç sisteminin reaktif gücünün %65'ine kadarını tüketir.
• Endüksiyon fırınları. Bunlar, çalışmaları için büyük miktarda reaktif güç gerektiren büyük elektrik alıcılarıdır. Güç frekanslı endüksiyon fırınları genellikle metalleri eritmek için kullanılır.
• Doğrultucular kullanarak alternatif akımı doğru akıma dönüştüren tesisatları dönüştürmek. Bu tesisler, endüstriyel tesislerde ve doğru akım kullanan demiryolu taşımacılığında yaygın olarak kullanılmaktadır.
• Sosyal ve evsel alan.Çeşitli elektrikli tahriklerin, dengeleyici ve dönüştürücü cihazların sayısındaki artış, yarı iletken dönüştürücülerin kullanımı, tüketilen reaktif güçte bir artışa yol açar ve bu da diğer elektrik alıcılarının çalışmasını etkiler, hizmet ömürlerini azaltır ve ek enerji kayıpları yaratır. Dairelerde ve ofislerde giderek daha fazla kullanılan modern floresan (enerji tasarruflu olarak adlandırılan) lambalar da reaktif güç tüketicileridir.

Aboneler için reaktif güç kompanzasyonu olmaması neye yol açar?

• Azalırken transformatörler için çünkü reaktif yükteki artış nedeniyle aktif güç aktarım kapasitesi azalır.
• Azalırken tam güçte artış çünkü akımda bir artışa ve dolayısıyla akımın karesiyle orantılı güç kayıplarına yol açar.
• Akımdaki artış, tellerin ve kabloların kesitlerinde bir artış gerektirir ve elektrik ağları için sermaye maliyetleri artar.
• Azalırken akımda artış çünkü güç sisteminin tüm bağlantılarında voltaj kaybında bir artışa yol açar, bu da tüketiciler için voltajda bir düşüşe neden olur.
• Endüstriyel tesislerde, voltajdaki bir düşüş, elektrik alıcılarının normal çalışmasını bozar. Elektrik motorlarının dönüş frekansı azalır, bu da çalışan makinelerin verimliliğinde bir azalmaya yol açar, elektrikli fırınların verimliliği düşer, kaynak kalitesi bozulur, lambaların ışık akısı azalır, fabrika elektrik şebekelerinin verimi azalır ve sonuç olarak, ürünlerin kalitesi bozulur.

Aynı zamanda, tüketiciye hizmet verirken tam gücün maliyetlerini yansıtan iki gösterge ayırt edilir. Bu göstergelere aktif ve reaktif enerji denir. Görünen güç, ikisinin toplamıdır. Bu yazımızda sizlere aktif ve reaktif elektriğin ne olduğunu ve tahakkuk eden ödeme tutarlarının nasıl kontrol edileceğini anlatmaya çalışacağız.

Tam güç

Yerleşik uygulamaya göre, tüketiciler doğrudan çiftlikte kullanılan faydalı kapasite için değil, tedarikçi tarafından serbest bırakılan tam kapasite için ödeme yapar. Bu göstergeler, ölçüm birimleri ile ayırt edilir - görünen güç, volt-amper (VA) cinsinden ölçülür ve faydalı güç, kilovat cinsinden ölçülür. Aktif ve reaktif elektrik, şebekeden beslenen tüm elektrikli cihazlar tarafından kullanılır.

aktif elektrik

Toplam gücün aktif bileşeni faydalı işler yapar ve tüketicinin ihtiyaç duyduğu enerji türlerine dönüştürülür. Hesaplamalardaki bazı ev ve endüstriyel elektrikli cihazlar için aktif ve görünen güç aynıdır. Bu tür cihazlar arasında elektrikli sobalar, akkor lambalar, elektrikli fırınlar, ısıtıcılar, ütüler ve daha fazlası bulunur.

Pasaportta 1 kW'lık bir aktif güç belirtilirse, böyle bir cihazın toplam gücü 1 kVA olacaktır.

Reaktif elektrik konsepti

Bu tür elektrik, reaktif elemanlar içeren devrelerde bulunur. Reaktif elektrik, sağlanan toplam gücün faydalı işler için tüketilmeyen kısmıdır.

Doğru akım devrelerinde reaktif güç kavramı yoktur. Devrelerde, reaktif bileşen yalnızca endüktif veya kapasitif bir yük olduğunda oluşur. Bu durumda akım fazı ile gerilim fazı arasında bir uyumsuzluk vardır. Gerilim ve akım arasındaki bu faz kayması "φ" sembolü ile gösterilir.

Endüktif bir yük ile, devrede kapasitif bir yük - onun kurşun ile bir faz gecikmesi gözlenir. Bu nedenle, toplam gücün sadece bir kısmı tüketiciye gelir ve ana kayıplar, çalışma sırasında cihaz ve cihazların gereksiz ısınması nedeniyle oluşur.

Elektrikli cihazlarda endüktif bobinlerin ve kapasitörlerin bulunması nedeniyle güç kayıpları meydana gelir. Onlar yüzünden devrede bir süre elektrik birikir. Daha sonra depolanan enerji devreye geri döner. Elektriğin reaktif bir bileşenini içeren cihazlar arasında taşınabilir elektrikli aletler, elektrik motorları ve çeşitli ev aletleri bulunur. Bu değer, cos φ olarak adlandırılan özel bir güç faktörü dikkate alınarak hesaplanır.

Reaktif elektrik hesaplama

Güç faktörü 0,5 ila 0,9 arasında değişir; Bu parametrenin tam değeri elektrikli cihazın pasaportunda bulunabilir. Görünen güç, aktif gücün faktöre bölümü olarak belirlenmelidir.

Örneğin, bir elektrikli matkabın pasaportunda 600 W'lık bir güç ve 0,6 değeri belirtilirse, cihaz tarafından tüketilen toplam güç 600/06, yani 1000 VA olacaktır. Cihazın toplam gücünü hesaplamak için pasaport yokluğunda, katsayı 0,7'ye eşit alınabilir.

Mevcut güç kaynağı sistemlerinin ana görevlerinden biri, faydalı gücün son tüketiciye iletilmesi olduğundan, reaktif güç kayıpları olumsuz bir faktör olarak kabul edilir ve bu göstergedeki bir artış, bir bütün olarak elektrik devresinin verimliliği hakkında şüphe uyandırır. . Bir devredeki aktif ve reaktif güç dengesi, bu komik resim şeklinde görselleştirilebilir:

Kayıplar dikkate alındığında katsayının değeri

Güç faktörünün değeri ne kadar yüksek olursa, aktif elektrik kayıpları o kadar az olur - bu da nihai tüketici için tüketilen elektrik enerjisinin biraz daha az maliyetli olacağı anlamına gelir. Bu katsayının değerini artırmak için elektrik mühendisliği, uygun olmayan elektrik kayıplarını telafi etmek için çeşitli teknikler kullanır. Dengeleme cihazları, akım ve voltaj arasındaki faz açısını düzelten ileri akım jeneratörleridir. Kondansatör bankaları bazen aynı amaç için kullanılır. Çalışma devresine paralel bağlanırlar ve senkron kompansatör olarak kullanılırlar.

Özel müşteriler için elektrik maliyetinin hesaplanması

Bireysel kullanım için, aktif ve reaktif elektrik hesaplarda ayrılmamıştır - tüketim açısından reaktif enerjinin payı küçüktür. Bu nedenle, 63 A'ya kadar güç tüketimi olan özel müşteriler, tüketilen tüm elektriğin aktif olduğu kabul edilen bir fatura öderler. Reaktif elektrik için devredeki ek kayıplar ayrıca tahsis edilmez veya ödenmez.

İşletmeler için reaktif elektrik ölçümü

İşletmeler ve kuruluşlar başka bir konudur. Üretim tesislerine ve endüstriyel atölyelere çok sayıda elektrikli ekipman kurulur ve toplam gelen elektrikte, güç kaynaklarının ve elektrik motorlarının çalışması için gerekli olan reaktif enerjinin önemli bir kısmı vardır. İşletmelere ve kuruluşlara sağlanan aktif ve reaktif elektrik, bunun için net bir ayrım ve farklı bir ödeme yöntemi gerektirir. Bu durumda, elektrik tedarikçisi ile nihai tüketiciler arasındaki ilişkilerin düzenlenmesinin temeli standart bir sözleşmedir. Bu belgede belirlenen kurallara göre, 63 A üzerinde elektrik tüketen kuruluşlar, ölçüm ve ödeme için reaktif enerji okumaları sağlayan özel bir cihaza ihtiyaç duyar.
Şebeke şirketi reaktif bir elektrik sayacı kurar ve okumalarına göre ödeme yapar.

reaktif enerji oranı

Daha önce de belirtildiği gibi, faturalarda aktif ve reaktif elektrik ayrı satırlarda gösterilir. Reaktif ve tüketilen elektrik hacimlerinin oranı belirlenen normu aşmazsa, reaktif enerji için ödeme yapılmaz. Oran katsayısı farklı şekillerde yazılabilir, ortalama değeri 0.15'tir. Bu eşik değeri aşılırsa, tüketici kuruluşunun telafi edici cihazlar kurması önerilir.

Apartman binalarında reaktif enerji

Tipik bir elektrik tüketicisi, 63 A'dan fazla tüketen ana sigortası olan bir apartman binasıdır. Bu nedenle, apartman kiracıları tahakkuk ödemesinde yalnızca eve tedarikçi tarafından sağlanan tam elektrik için ödeme görürler. Aynı kural konut kooperatifleri için de geçerlidir.

Reaktif güç ölçümünün özel durumları

Çok katlı bir binada hem ticari kuruluşların hem de dairelerin olduğu zamanlar vardır. Bu tür evlere elektrik temini ayrı Kanunlarla düzenlenir. Örneğin, kullanılabilir alanın boyutu bir bölme görevi görebilir. Ticari kuruluşlar bir apartmanda kullanılabilir alanın yarısından daha azını işgal ederse, reaktif enerji için ödeme yapılmaz. Eşik yüzdesi aşılırsa, reaktif elektrik için ödeme yükümlülüğü doğar.

Bazı durumlarda, konut binaları reaktif enerji ödemesinden muaf değildir. Örneğin, evde daireler için asansör bağlantı noktaları kuruluysa, reaktif elektrik kullanım ücreti sadece bu ekipman için ayrı olarak gerçekleşir. Daire sahipleri hala sadece aktif elektrik için ödeme yapıyor.

Aktif ve reaktif enerjinin özünü anlamak, reaktif yükten kaynaklanan kayıpları azaltan çeşitli kompanzasyon cihazlarının kurulmasının ekonomik etkisini doğru bir şekilde hesaplamayı mümkün kılar. İstatistiklere göre, bu tür cihazlar cos φ değerini 0,6'dan 0,97'ye yükseltmeye izin veriyor. Böylece otomatik kompanzasyon cihazları, tüketiciye sağlanan elektriğin üçte birine kadar tasarruf edilmesine yardımcı olur. Isı kayıplarında önemli bir azalma, üretim alanlarındaki cihazların ve mekanizmaların hizmet ömrünü uzatır ve bitmiş ürünlerin maliyetini düşürür.

Aktif ve reaktif güç - elektrik enerjisinin tüketicileri ve bu enerjiyi tüketen tüketiciler. Tüketici, tüketimi kendisi için iyi olan enerjiyle ilgilenir, bu enerjiye faydalı denilebilir, ancak elektrik mühendisliğinde aktif olarak adlandırılması gelenekseldir. Bu, odaları ısıtmak, yemek pişirmek, soğuğu üretmek ve mekanik enerjiye (elektrikli matkapların, delicilerin, elektrikli pompaların vb. işi) dönüşen enerjidir.

Aktif elektriğin yanı sıra reaktif elektrik de vardır. Bu, toplam enerjinin faydalı işlere harcanmayan kısmıdır. Yukarıdan da anlaşılacağı gibi, görünen güç, genel olarak aktif ve reaktif güçtür.

Aktif ve reaktif güç açısından, elektrik enerjisi tüketicileri ile tedarikçilerinin çatışan çıkarları çatışır. Tüketicinin sadece tükettiği faydalı elektrik için ödeme yapması, tedarikçinin aktif ve reaktif elektrik miktarı için ödeme alması faydalıdır. Bu görünüşte çelişkili gereksinimler uzlaştırılabilir mi? Evet, reaktif elektrik miktarını sıfıra düşürürseniz. Bunun mümkün olup olmadığını ve ideale ne kadar yakın olabileceğini düşünün.

Aktif ve reaktif güç

Aktif güç

Toplam ve aktif gücü aynı olan elektrik tüketicileri vardır. Bunlar, yükü aktif dirençler (dirençler) ile temsil edilen tüketicilerdir. Elektrikli ev aletleri arasında akkor lambalar, elektrikli sobalar, fırınlar ve fırınlar, ısıtıcılar, ütüler, havyalar vb.

Pasaportta bu cihazlar için belirtilen aktif ve reaktif güç aynı andadır. Bu, yük gücünün, okul fizik dersinden bilinen formülle, yük akımının ağdaki voltajla çarpılmasıyla belirlenebildiği durumdur. Akım amper (A), voltaj volt (V), güç watt (W) cinsinden ölçülür. 4,5 A akımda 220 V voltajlı bir ağdaki elektrikli soba brülörü, 4,5 x 220 = 990 (W) güç tüketir.

Reaktif güç

Bazen sokakta yürürken balkon camlarının içeriden parlak ince bir filmle kaplandığını görebilirsiniz. Bu film, güçlü elektrik enerjisi tüketicileri sağlayan dağıtım trafo merkezlerinde belirli amaçlar için kurulan arızalı elektrik kapasitörlerinden alınmıştır. Bir kapasitör, tipik bir reaktif güç tüketicisidir. Tasarımın ana unsurunun elektriği ileten belirli bir malzeme olduğu aktif güç tüketicilerinin aksine (akkor lambalarda tungsten iletken, elektrikli ocakta nikrom spiral vb.). Bir kapasitörde ana eleman, iletken olmayan bir elektrik akımıdır (ince plastik film veya yağ emdirilmiş kağıt).

reaktif kapasitif güç

Balkonda gördüğünüz güzel parlak filmler, ince iletken malzemeden yapılmış kapasitör plakalarıdır. Bir kapasitör, elektrik enerjisini biriktirebilmesi ve daha sonra vermesi açısından dikkat çekicidir - bir tür pil. Bir DC ağına bir kondansatör bağlarsanız, kısa bir akım darbesi ile şarj olur ve ardından üzerinden akım geçmez. Kondansatörü voltaj kaynağından ayırarak ve plakalarına bir yük bağlayarak orijinal durumuna döndürebilirsiniz. Bir süre için yükten bir elektrik akımı akacaktır ve ideal bir kapasitör, yüke tam olarak şarj sırasında aldığı kadar elektrik enerjisi verir. Kondansatörün terminallerine bağlı bir ampul kısa bir süre yanıp sönebilir, elektrik rezistansı ısınabilir ve terminallerde yeterli voltaj ve depolanan elektrik miktarı varsa dikkatsiz bir kişi "sallanabilir" ve hatta ölebilir. .

Bir kapasitör alternatif bir elektrik voltajı kaynağına bağlandığında ilginç bir resim elde edilir. Alternatif voltaj kaynağı sürekli olarak polariteyi ve anlık voltaj değerini değiştirdiğinden (sinüzoidal bir yasaya göre bir ev elektrik şebekesinde). Kondansatör sürekli olarak şarj ve deşarj olacak ve içinden alternatif akım sürekli akacaktır. Ancak bu akım, AC voltaj kaynağının voltajı ile aynı fazda olmayacak, ancak ondan 90 ° önde olacaktır, yani. çeyrek dönem için.

Bu, kapasitörün alternatif voltajın toplam süresinin yarısı boyunca şebekeden enerji tüketmesine ve toplam tüketilen aktif elektrik gücünün sıfır olmasına rağmen sürenin yarısını vermesine yol açacaktır. Ancak, bir ampermetre ile ölçülebilen kapasitörden önemli bir akım geçtiğinden, kapasitörün reaktif elektrik gücü tüketicisi olduğunu söylemek gelenekseldir.

Reaktif güç, akım ve voltajın çarpımı olarak hesaplanır, ancak ölçüm birimi artık watt değil, reaktif volt-amperdir (VAR). Böylece, 50 Hz frekanslı 220 V ağa bağlı 4 μF kapasiteli bir elektrik kondansatörü aracılığıyla, yaklaşık 0,3 A akım akar.Bu, kapasitörün 0,3 x 220 = 66 (VAR) reaktif güç tükettiği anlamına gelir. - ortalama bir akkor lambanın gücüyle karşılaştırılabilir, ancak bir lambanın aksine bir kapasitör yanmaz ve ısınmaz.

reaktif endüktif güç

Kondansatördeki akım voltajın önündeyse, akımın voltajın gerisinde kaldığı tüketiciler var mı? Evet ve bu tür tüketicilere, kapasitif tüketicilerin aksine, reaktif enerji tüketicileri kalırken endüktif denir. Tipik bir endüktif elektrik yükü, özel bir manyetik malzemeden yapılmış kapalı bir çekirdeğin etrafına sarılmış belirli sayıda yüksek iletken tel dönüşü olan bir bobindir.

Pratikte, tamamen endüktif bir yükün iyi bir tahmini, yüksüz bir transformatördür (veya ototransformatörlü voltaj regülatörü). İyi tasarlanmış bir rölanti transformatörü çok az aktif güç tüketir ve çoğunlukla reaktif güç tüketir.

Gerçek elektrik enerjisi tüketicileri ve toplam elektrik gücü

Kapasitif ve endüktif yüklerin özellikleri göz önüne alındığında ilginç bir soru ortaya çıkıyor - kapasitif ve endüktif yükler aynı anda ve paralel olarak açılırsa ne olur. Uygulanan voltaja karşı tepkileri nedeniyle, iki reaksiyon birbirini iptal etmeye başlayacaktır. Toplam yük sadece kapasitif veya endüktif olacaktır ve bazı ideal durumlarda tam kompanzasyon elde etmek mümkün olacaktır. Paradoksal görünecek - bağlı ampermetreler, kapasitör ve indüktör üzerinden önemli (ve eşit!) Akımlar ve onları birleştiren ortak devrede akımın tamamen yokluğunu kaydedecektir. Tarif edilen resim, yalnızca ideal kapasitörler ve indüktörler olmadığı gerçeğiyle biraz ihlal ediliyor, ancak böyle bir idealleştirme, gerçekleşen işlemlerin özünü anlamaya yardımcı oluyor.

Elektrik enerjisinin gerçek tüketicilerine dönelim. Günlük yaşamda, çoğunlukla tamamen aktif güç (örnekler yukarıda verilmiştir) ve karışık aktif-endüktif tüketiciler kullanırız. Bunlar elektrikli matkaplar, darbeli matkaplar, buzdolapları için elektrik motorları, çamaşır makineleri ve diğer ev aletleridir. Ayrıca, ev elektronik ekipmanı ve voltaj stabilizatörleri için güç kaynakları için elektrik transformatörlerini de içerir. Böyle bir karışık yük durumunda aktif (faydalı) güce ek olarak yük de reaktif güç tüketir, bunun sonucunda tam güç aktif güçten daha fazlasını reddeder. Görünen güç, volt-amper (VA) cinsinden ölçülür ve her zaman yükteki akım ile yükteki voltajın çarpımıdır.

Gizemli "kosinüs phi"

Aktif gücün toplam güce oranı, elektrik mühendisliğinde "cos phi" olarak adlandırılır. cos φ ile gösterilir. Bu orana güç faktörü de denir. Görünen gücün aktif olanla çakıştığı tamamen aktif bir yük durumunda, cos φ = 1 olduğunu görmek kolaydır. Aktif gücün sıfıra eşit olduğu tamamen kapasitif veya endüktif yükler için, cos φ = 0.

Karışık yükler durumunda güç faktörü 0 ile 1 arasındadır. Ev aletleri için genellikle 0,5 ile 0,9 arasındadır. Ortalama olarak, 0,7'ye eşit olarak kabul edilebilir, elektrikli cihazın pasaportunda daha doğru bir değer belirtilir.

Ne için para ödüyoruz?

Ve son olarak, en ilginç soru, tüketicinin ne tür bir enerji için ödeme yaptığıdır. Toplam enerjinin reaktif bileşeninin tüketiciye herhangi bir fayda sağlamadığından, sürenin bir kısmı reaktif enerji tüketilirken ve pay verilirken reaktif güç için ödeme yapılmasına gerek yoktur. Ama şeytan bildiğiniz gibi ayrıntıda gizlidir. Karışık yük şebekedeki akımı arttırdığından, elektriğin senkron jeneratörler tarafından üretildiği santrallerde sorunlar ortaya çıkar, yani: endüktif yük jeneratörün "enerjisini keser" ve onu önceki durumuna geri getirmek zaten gerçek aktif olana mal olur. onu "yeniden heyecanlandırma" gücü.

Bu nedenle, tüketilen reaktif endüktif güç için tüketiciye ödeme yapmak oldukça adil. Bu, tüketicinin yükünün reaktif bileşenini telafi etmesini ister ve bu bileşen esas olarak endüktif olduğundan, telafi, önceden hesaplanmış bir kapasiteye sahip kapasitörlerin bağlanmasından oluşur.

Tüketici daha az ödeme fırsatı bulur

Tüketici ayrı ayrı tüketilen aktif ve reaktif güç için ödeme yapıyorsa. Günün saatlerine göre ortalama elektrik tüketimi istatistiklerine bağlı olarak, ek maliyetlere gitmeye ve işletmesine kesinlikle programa göre açılan kapasitör bankaları kurmaya hazır.

İşletmeye o anda tüketilen gücün büyüklüğüne ve niteliğine bağlı olarak kondansatörleri otomatik olarak bağlayan özel cihazlar (reaktif güç kompansatörleri) kurma imkanı da vardır. Bu kompansatörler, güç faktörü değerini 0,6'dan 0,97'ye yükseltmenize, yani. neredeyse bire.

Tüketilen reaktif enerjinin toplama oranı 0,15'i geçmediği takdirde kurumsal tüketicinin reaktif enerji ödemesinden muaf tutulacağı da kabul edilmektedir.

Bireysel tüketicilere gelince, tükettikleri nispeten düşük güç göz önüne alındığında, tüketilen elektriğin ödeme faturalarının aktif ve reaktif faturalar olarak bölünmesi kabul edilmez. Ev elektrik enerjisi sadece elektrik yükünün aktif gücü dikkate alınarak faturalandırılır. Onlar. Şu anda, tüketilen reaktif güç için bireysel bir tüketiciye fatura kesmek için teknik bir olasılık bile yok.

Tüketicinin, yükün endüktif bileşenini telafi etmek için özel bir teşviki yoktur ve bunun uygulanması teknik olarak zordur. Kalıcı olarak bağlı kapasitörler, endüktif yük bağlantısı kesildiğinde besleme kablolarını gereksiz yere yükleyecektir. Elektrik sayacı için (sayacın önünde de, ancak tüketici bunun için ödeme yapmıyor), bu da aktif güç tüketimine ve ödeme faturasında karşılık gelen bir artışa neden olacak ve otomatik kompansatörler pahalıdır ve haklı çıkması olası değildir. satın almalarının maliyeti.

Başka bir şey, üreticinin bazen yükün endüktif bir bileşeni olan tüketicilerin girişine kompanzasyon kapasitörleri kurmasıdır. Bu kapasitörler, doğru seçimleri ile besleme kablolarındaki enerji kaybını bir miktar azaltırken, besleme kablolarındaki voltaj düşüşünü azaltarak bağlı elektrikli cihazdaki voltajı biraz arttırır.

Ancak en önemlisi, bir apartman dairesinden büyük bir işletmeye kadar her tüketici için reaktif enerji kompanzasyonu, bir santralden bir apartman panosuna kadar tüm elektrik hatlarındaki akımları azaltacaktır. Toplam akımın reaktif bileşeni sayesinde hatlardaki enerji kayıplarını azaltacak ve elektrik sistemlerinin verimini artıracaktır.

Elbette birçoğunuz reaktif elektriği duymuşsunuzdur. Bu terimi anlamanın ne kadar zor olduğunu bilerek, reaktif ve aktif enerji arasındaki farklara daha yakından bakalım. Sadece alternatif akımda reaktif elektriği gözlemleyebileceğimizi anlamak önemlidir. Doğru akımın aktığı yerlerde reaktif enerji mevcut değildir. Bu, görünüşün doğasından kaynaklanmaktadır. reaktif enerji.

Birkaç kademeli transformatör aracılığıyla, tasarımı düşük ve yüksek voltaj sargılarını ayıran tüketiciye alternatif akım sağlanır. Yani, akım hala akarken transformatörde iki sargı arasında fiziksel bir temas olmadığı ortaya çıkıyor. Açıklama oldukça basit. Elektrik her zaman, bileşeni alternatif bir manyetik alan olan bir elektromanyetik alanın yardımıyla mükemmel bir dielektrik olan hava yoluyla iletilir. Sargıyı düzenli olarak geçer, bir başkasında görünür ve ilkinden elektrik teması yoktur, bir elektromotor kuvveti indükler. Modern transformatörlerin verimliliği oldukça büyüktür, bu nedenle elektrik kaybı en aza indirilir ve bu nedenle birincil sargıda akan alternatif akımın tüm gücü ikincil sargı devresinde olur. Aynı şey kapasitörde de olur, ancak zaten elektrik alanı nedeniyle. Kapasitans ve endüktans birlikte reaktif enerji üretir. Aktif enerji (reaktif enerjinin geri dönüşü tarafından engellenir) termal, mekanik ve diğer enerjiye dönüştürülür.

Elektrik akımının reaktif bileşeni, yalnızca reaktif elemanlar (endüktans ve kapasitans) içeren devrelerde ortaya çıkar ve genellikle bu devreyi oluşturan iletkenlerin gereksiz ısınmasına harcanır. Bu tür reaktif yüklere örnek olarak çeşitli tiplerdeki elektrik motorları, taşınabilir elektrikli aletler (elektrikli matkaplar, öğütücüler, duvar kovalayıcılar vb.) ve ayrıca çeşitli ev elektronik aletleri verilebilir. Bu cihazların volt-amper cinsinden ölçülen görünür gücü ve aktif güç (watt cinsinden), 0,5 ila 0,9 arasında bir değer alabilen güç faktörü cosφ aracılığıyla birbirleriyle ilişkilidir. Bu cihazlar genellikle aktif gücü watt olarak ve cosφ katsayısının değerini gösterir. VA cinsinden toplam güç tüketimini belirlemek için aktif güç (W), cosφ faktörüne bölünmelidir.

Örnek: Elektrikli matkapta 800 W güç değeri belirtilirse ve cosφ = 0,8 ise, alet tarafından tüketilen toplam gücün 800 / 0,8 = 1000 VA olduğu sonucu çıkar. cosφ ile ilgili verilerin yokluğunda, bir ev tipi elektrikli el aleti için yaklaşık 0,7 olan yaklaşık değerini alabilirsiniz.

Reaktif yük tipi, ilk başta kısa bir süre için güç kaynağı tarafından sağlanan enerjiyi biriktirmesi ile karakterize edilir. Daha sonra depolanan enerji bu kaynağa geri verilir. Bu tür yükler, kapasitörler ve indüktörler gibi elektrik devrelerinin elemanlarının yanı sıra bunları içeren cihazları içerir. Ayrıca böyle bir yükte gerilim ile akım arasında 90 derecelik bir faz kayması vardır. Mevcut güç kaynağı sistemlerinin temel amacı, elektriğin üreticiden doğrudan tüketiciye faydalı bir şekilde iletilmesi olduğundan, gücün reaktif bileşeni genellikle devrenin zararlı bir özelliği olarak kabul edilir.

Reaktif enerjinin karşıtlığını telafi etmek için özel yüklü kapasitörler kullanılır. Bu, reaktif enerjinin ortaya çıkan olumsuz etkisini en aza indirmeyi mümkün kılar. Reaktif gücün ağdaki elektrik enerjisi kaybını önemli ölçüde etkilediğini daha önce belirtmiştik. Dolayısıyla aynı negatif enerjinin miktarının sürekli kontrol altında tutulması gerektiği ve bunun için en iyi yolun muhasebesini düzenlemek olduğu ortaya çıkıyor.

Bu sorun söz konusu olduğunda (çeşitli endüstriyel işletmeler), yalnızca reaktif enerjinin kendisini değil, aynı zamanda aktif kısmını da takip eden ayrı özel cihazlar yerleştirir. Muhasebe, endüktif ve kapasitif bileşenler için üç fazlı ağlarda gerçekleştirilir. Tipik olarak, bu tür sayaçlar, gücü bir elektriksel darbe tekrarlama hızına dönüşen bir analog sinyale dönüştüren bir analogdan dijitale bir cihazdan başka bir şey değildir. Bunları ekleyerek, tüketilen enerji miktarını değerlendirebiliriz. Genellikle sayaç, bir baskılı devre kartına 3 transformatör ve bir ölçüm ünitesinin monte edildiği plastik bir kasadan yapılır. Dışarıda bir LCD ekran veya LED'ler var.

İşletmeler artık hem aktif hem de reaktif enerji miktarını ölçen evrensel elektrik sayaçlarını giderek daha fazla kurmaktadır. Ayrıca, bu tür cihazlar iki veya bazen daha fazla cihazın işlevlerini birleştirebilir, bu da bakım maliyetlerini düşürür ve satın alma sırasında paradan tasarruf etmenizi sağlar. Bu tür cihazlar, reaktif ve aktif gücü hesaplayabildiği gibi anlık gerilim değerlerini de ölçebilmektedir. Sayaç, enerji tüketimi seviyesini kaydeder ve ekrandaki tüm bilgileri 3 alternatif çerçevede (endüktif bileşen, kapasitif bileşen ve ayrıca aktif enerji miktarı) gösterir. Modern modeller, manyetik alanlardan, enerji hırsızlığından korunan kızılötesi dijital kanal üzerinden veri aktarımına izin verir. Ayrıca, yeni modelleri öncekilerden olumlu bir şekilde ayıran daha doğru ölçümler ve daha düşük güç tüketimi elde ediyoruz.

Salınım hareketinin genel teorisinde olduğu gibi, vektör diyagramları da alternatif akımlar teorisinde çok faydalıdır. Sinüzoidal olarak değişen elektromotor kuvvetin

açısal hızla saat yönünün tersine dönen, uzunluğu eşit ve o andaki başlangıç ​​konumu apsis eksenine denk gelen bir vektörün ordinatına izdüşüm olarak gösterilebilir.

Endüktanslı bir bobinden sinüzoidal bir elektromotor kuvvetinin etkisi altında akan akımın bir vektör diyagramında nasıl gösterileceğini kendimize soralım.

Pirinç. 341. Endüktif direnç durumu için vektör diyagramı.

Pirinç. 342. Kapasitif direnç durumu için vektör diyagramı.

Bu durumda akımın voltajın çeyrek periyot gerisinde kaldığını gördük. Periyodun dörtte biri gecikme, vektör diyagramında akım vektörünün gecikmesi ile temsil edilecektir, böylece "endüktif" akımın vektörü voltaj vektörüne dik olacak (Şekil 341) ve 90 gerisinde kalacaktır. Bu vektörün büyüklüğü

Bir kapasitörden alternatif akımın geçişi ile uğraşıyorsak, akım elektromotor kuvvetin periyodunun dörtte biri kadar öndedir. Bu, "kapasitif" akımı temsil eden vektörün, voltaj vektörünün önünde olması gerektiği anlamına gelir (Şekil 342). Bu vektörün büyüklüğü, yukarıda gördüğümüz gibi, bağıntı ile belirlenir.

Aktif omik direnç durumunda akım, gerilim ile aynı fazdadır. Bu, akım vektörünün voltaj vektörüyle aynı doğrultuda olduğu anlamına gelir.Büyüklüğü elbette Ohm yasası tarafından belirlenir.

Vektörü voltaj vektörü ile çakışan akıma aktif akım denir. Vektörleri gerilim vektörünün gerisinde veya önünde olan akımlara reaktif akımlar denir. Bu ismin seçilmesi, alternatif akım devresinin güç tüketimini belirleyenin aktif akımlar olması, jeneratörün ise reaktif akımı (yani Gerilimin bir çeyrek periyodu kadar gerisinde veya önünde olan enerji, periyodun sonraki çeyreğinde bu reaktif akımın jeneratöre ne kadarını geri verdiği (bkz. Şekil 337); sonuç, reaktif akımın çalışmamasıdır.

Daha genel olarak, akım ve voltaj arasındaki faz kayması açı (radyan cinsinden) tarafından belirlendiğinde, alternatif akımın bir tamsayı (veya yarım tamsayı) sayıda periyotta yaptığı iş, aşağıdakilerle orantılıdır:

Gerçekten de akımın bir açıyla gerilimin gerisinde kalmasına izin verin.

Daha sonra dönem için akımın işi integral ile belirlenir.

ve akımın tükettiği ortalama güç, bu çalışmanın dönemin süresine oranı ile belirlenir:

Akım ve voltajın etkin değerlerini girersek, o zaman

Yani, tamamen reaktif akımlarla, elektrik devresinden jeneratörden yüke iletilen güç ortalama sıfırdır.

Verilen herhangi bir voltaj ve akım değeri için, aralarındaki faz farkı ne kadar küçükse ve buna göre birliğe ne kadar yakınsa, akım tarafından jeneratörden yüke o kadar fazla güç iletilir; bu nedenle devrenin güç faktörü denir.

Çoğu durumda, reaktif akımlar gereklidir. Bu nedenle, örneğin demir nesneleri kaldırması amaçlanan alternatif akımlı bir elektromıknatıs beslersek, ideal durumda tamamen endüktif bir direnç olan elektromıknatısın bobini, ağdan reaktif akımı tüketecektir. tarafından şebeke gerilimi

Bununla birlikte, çoğu durumda, özellikle alternatif voltajları dönüştürmeye hizmet eden transformatörleri beslerken, transformatörün sekonder sargısı yüklendiğinde oluşturulan aktif akım önemlidir (§ 84). Transformatörün çekirdeğinde bir manyetik alan oluşturmak için gerekli olan reaktif akım, özünde yardımcıdır; doğrudan yararlı bir iş yapmaz.

Çoğu zaman olduğu gibi, ağa çok sayıda transformatörün bağlı olduğunu varsayalım. Her biri, çekirdekte bir manyetik alan oluşturmak için bilinen bir reaktif akım çeker. Bu, kurulumun güç faktörünü önemli ölçüde düşürür.

Bununla birlikte, rezonans fenomenini (§ 83) kullanarak akım vektörünün voltaj vektörü ile çakışmasını sağlamak mümkündür. Bunun için, transformatörlere ek olarak, reaktif akımı, transformatörlerin toplam reaktif akımına eşit olacak şekilde seçilerek, C kapasitansı da ağa dahil edilir.

Daha sonra harici devrede sadece aktif akım akacak, trafoların reaktif akımları ve kapasitans karşılıklı olarak birbirini kompanse edecektir. Sadece devrede dolaşacaklar: kapasite - trafo sargıları, besleme ağına ve santralin jeneratörüne girmeden. Santralin besleme hattı ve jeneratörü ve çalışma koşulları için en faydalısı olacaktır.

Bu olay önemli ekonomik öneme sahiptir. Gereksiz reaktif akımla yüklenmeyen santral ve elektrik hatlarının aktif akımlarla daha fazla yüklenebileceği oldukça açıktır.

Reaktif akım kavramının, fazı gerilime göre değişen ve bu nedenle ortalama olarak herhangi bir iş yapmayan ve elbette enerji kaybının (telleri ısıtmak için) eşlik etmediği bir akım olarak not edilmelidir. bobinlerden veya kapasitörlerden alternatif akım akarken gerçekte meydana gelen süreçlerin idealleştirilmesidir (şematik basitleştirme). Bobin veya kondansatörden geçen akımların fazlarının voltaj fazından 90 ° farklı olduğu sonucu, ancak bu akımların geçişi tellerin ısınması ve diğer kayıplarla ilişkili değilse (önceki paragrafta önerildiği gibi) doğru olacaktır. ). Ancak Joule-Lenz yasasına göre meydana gelen tellerin ısınmasıyla ilgili olarak bobinden geçen akım, aynı frekansın aktif akımından (ve yüksek frekansta direnç) hiçbir şekilde farklı değildir. cilt etkisi nedeniyle bobin sargısının önemli olduğu ortaya çıkabilir).

Ek olarak, bobin çekirdeğindeki (varsa) histerezis kayıpları ve çevredeki iletkenlerdeki Foucault akımları, örneğin radyo cihazlarının bobinlerinin yerleştirildiği metal "ekranlar" nedeniyle mevcut enerjinin bir kısmı dağılır. Kusurlu yalıtım vb. nedeniyle bir akım kaçağı da olabilir. Akım kondansatörlerinden geçerken, ancak genellikle bobinlerdekinden daha az olan akım enerjisi kayıpları da gözlenir. Bu durumda, esas olarak, dielektrikin polarizasyon alanının gücünden belirli bir zaman gecikmesinden kaynaklanırlar (bu kısmında,

moleküler-termal hareketin etkisi) ve bazen kapasitör dielektrikte küçük iyonik iletim akımlarının varlığı.

Kayıplar nedeniyle, bobin veya kapasitörden geçen akım hiçbir zaman tamamen reaktif değildir, yani gerilime göre faz kayması hiçbir zaman tam olarak eşit değildir ve her zaman kayıp ucu denilen açıdan daha küçük olduğu ortaya çıkar. İdeal bir bobindeki voltajın etkisi altında, genliği olan tamamen reaktif bir akımın akması gerekir - aslında, bir sonraki paragrafın sonunda gösterildiği gibi (orada türetilen genelleştirilmiş Ohm yasasının bir açıklaması şeklinde), Bobin üzerinden bu gerçek akımın değerindeki kayıplar nedeniyle azalan bir genlikle uyarılmış bir akım, kayıplardan kaynaklanan aktif akım ve reaktif akımın toplamıdır.

amplitüd Şekil l'deki değere düşerken. 343. Şek. 343

Pirinç. 343. Kayıplar nedeniyle, bobinden geçen akımın genliği, reaktif akımın değerine ve genliğine - kayıpların açısının olduğu değere düşer.

Benzer ilişkiler ve aynı diyagram, kapasitörden geçen akım için geçerlidir. Aktif akım, fazı voltajla çakışan bir akım olduğundan, kayıplar nedeniyle harcanan gücün eşit olduğu açıktır. onunla seri (kayıp direnci denir), eğer bu direnç tam olarak dağılmış güçlerin eşitliği koşulundan belirlenirse:

Yukarıda da belirtildiği gibi,

Bu nedenle, ortaya çıkıyor

Aktif akım genliğinin bu değerini kayıp açısının tanjantı için yukarıdaki ifadeye koyarak, elektrik devrelerinde kayıpların alternatif akım modu üzerindeki etkisini analiz ederken ana formül olarak kabul edilen formüle ulaşırız:

Bu formülün türetilmesi açısından bakıldığında, kapasitörlü bir devrede kayıp açısının tanjantı için de benzer bir ilişkinin geçerli olduğu açıktır.

Radyo mühendisliği hesaplamalarında, genellikle elektrik devresinin değer değeri olarak adlandırılan kayıp tanjantının karşılığı kullanılır (bkz. sayfa 460 ve 485):

Büyük endüktanslı bobinlerdeki kayıplar, çekirdeğin tasarımına ve manyetik özelliklerine ve sargının tasarımına büyük ölçüde bağlıdır. Doğru tasarımla, çekirdek ve sargı kayıpları (frekansa eşit olarak bağlı değil) mümkün olduğunca eşit olmalıdır.

Foucault akımlarından kaynaklanan kayıpları azaltmak için, çekirdekler, birbirlerinden izole etmek için ince (0,05 mm) bir vernik tabakası ile kaplanmış ince transformatör demiri levhalarından (0,5-0,35 mm kalınlığında) alınır. Bu tür çekirdeklerdeki kayıplar, çekirdek kütlesinin kilogramı başına yaklaşıktır. Tellerin kesiti, cilt etkisi nedeniyle dirençlerindeki artış dikkate alınarak seçilir, böylece çalışma sırasında sargıdaki kayıplar, çekirdekteki kayıplara yaklaşık olarak eşittir. Yüksek güçlü trafoların çekirdek ve sargısındaki toplam kayıplar (% 3-4 ve çok yüksek güç trafolarında (yüzdenin onda birkaçı mertebesinde)

Küçük laboratuvar tipi transformatörlerdeki ve radyo ekipmanında kullanılan "güç" transformatörlerindeki kayıplar genellikle %10-12'den az değildir (daha sıklıkla yaklaşık Gücün daha da büyük bir kısmı (genellikle %30) bobinlerdeki kayıplardan oluşur ve ses yükselticilerinin transformatörleri Ses frekansı akımları için transformatörlerin sargısı 2000-5000 dönüşten oluşur ve bir endüktansa sahiptir

Radyo frekansı rezonans devrelerinin bobinleri, Henry'nin binde biri (ve kısa dalgalar için milyonda biri) mertebesinde endüktanslara sahiptir. Bu endüktans, ferromanyetik bir çekirdek içermeyen nispeten az sayıda tel dönüşü ile oluşturulur. Bu bağlamda, radyo frekansı bobinlerindeki kayıplar küçüktür - yaklaşık% 1 (kayıp açısının tanjantı 0.02 ila 0.005 arasındadır).

Kapasitörlerdeki kayıplar (elektrolitik kapasitörler hariç), genellikle kayıp açısının tanjantına karşılık gelen değeri aşmaz Elektrolitik kapasitörlerde kayıp açısının tanjantı 0,2'ye ulaşabilir.

En iyi yalıtkanlar arasında (ohm-cm dirence sahip), kayıp tanjantın en küçük değeri göze çarpar: kaynaşmış kuvars, mika-muskovit, parafin ve polistiren; onlar için