การจัดส่ง / บริโภคพลังงานรีแอคทีฟหมายถึงอะไร?

พลังงานที่แท้จริงนั้นสมเหตุสมผลเนื่องจากมีการบริโภคจริง แต่เกี่ยวข้องกับพลังงานที่ทำปฏิกิริยา สิ่งที่บริโภค / ส่งมอบ? และวงจรจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น?

ในการตอบคำถาม: วงจรกำลังไฟฟ้าจริงถูกใช้ไป พลังงานปฏิกิริยาจะถูกถ่ายโอนระหว่างวงจรและแหล่งที่มา

กำลังที่แท้จริงใน W (P) เป็นพลังงานที่มีประโยชน์ บางสิ่งที่เราสามารถหลุดออกจากวงจร ความร้อนแสงพลังงานกล กำลังไฟฟ้าที่ใช้ในตัวต้านทานหรือมอเตอร์

พลังงานที่ชัดเจนใน VA (S) คือสิ่งที่แหล่งกำเนิดนั้นใส่ลงในวงจร ผลกระทบเต็มรูปแบบที่มีในวงจรแหล่งกำเนิด

ดังนั้นตัวประกอบกำลังเป็น pf = P / S ที่มีประสิทธิภาพสำหรับวงจร ยิ่งใกล้ถึง 1 ยิ่งดี

กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟใน VAR (โวลต์แอมป์รีแอคทีฟ) (Q) เป็นพลังงานที่หมุนเวียนระหว่างแหล่งจ่ายและโหลด กำลังไฟฟ้าที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำ แต่มันเป็นสิ่งจำเป็น ตัวอย่างเช่นพลังงานปฏิกิริยาแบบเหนี่ยวนำในมอเตอร์ไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็กเพื่อหมุนมอเตอร์ ถ้าไม่มีมันแล้วมอเตอร์ก็จะไม่ทำงานดังนั้นมันจึงอันตรายที่จะคิดว่ามันเสียเปล่า แต่มันก็เป็นเช่นนั้น

ตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำมีปฏิกิริยา พวกเขาเก็บพลังงานไว้ในทุ่งนา (ไฟฟ้าและแม่เหล็ก) สำหรับ 1/4 ของรูปคลื่น ac กำลังไฟจะถูกใช้โดยอุปกรณ์ที่มีปฏิกิริยาเมื่อเกิดฟิลด์ขึ้น แต่รูปคลื่นในไตรมาสถัดไปสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กจะยุบตัวและพลังงานกลับคืนสู่แหล่งกำเนิด เหมือนกันสำหรับสองไตรมาสสุดท้าย แต่ตรงกันข้ามกับขั้ว

ที่จะเห็นมันเคลื่อนไหวดูวงจรชุด AC มันแสดงวงจรซีรีส์ทั้ง 6 (R, L, C, RL, RC และ RLC) เปิดไฟทันที เมื่อ p เป็นบวกแหล่งที่มาจะให้พลังงาน เมื่อ p เป็นลบกำลังจะถูกส่งไปยังแหล่งที่มา

สำหรับ R แล้วจะสิ้นเปลืองพลังงาน สำหรับ L หรือ C กำลังไฟไหลระหว่างแหล่งจ่ายและอุปกรณ์ สำหรับ RL หรือ RC ความสัมพันธ์ทั้งสองนี้จะรวมกัน ตัวต้านทานจะสิ้นเปลืองและอุปกรณ์รีแอกทีฟจะเก็บ / ส่งพลังงานไปยังแหล่งกำเนิด

ประโยชน์ที่แท้จริงคือเมื่อตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุอยู่ในวงจร พลังงานรีแอคทีฟแบบ capacitive ชั้นนำอยู่ตรงข้ามกับขั้วไฟฟ้าเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาอินดัคทีฟแบบเหนี่ยวนำ ตัวเก็บประจุจ่ายพลังงานให้กับตัวเหนี่ยวนำเพื่อลดกำลังไฟฟ้าที่เกิดปฏิกิริยาที่แหล่งจ่ายได้จัดเตรียมไว้ พื้นฐานสำหรับการแก้ไขตัวประกอบกำลัง

เลือก RLC ในการอ้างอิง ขอให้สังเกตว่าแหล่งที่มาของแรงดันไฟฟ้า (hypoteneuse) ถูกสร้างมาจากV RและV L - วีซี มันน้อยกว่าถ้าเกิดขึ้นจากV RและV $V_S$$V_R$$V_L - V_C$$V_R$$V_L$

หากตัวเก็บประจุจ่ายพลังงานทั้งหมดของตัวเหนี่ยวนำโหลดจะกลายเป็นตัวต้านทานและ P = S และ pf = 1 สามเหลี่ยมพลังงานจะหายไป ต้องการแหล่งกระแสในปัจจุบันน้อยซึ่งหมายความว่าการเดินสายเคเบิลการป้องกันวงจรอาจน้อยกว่า ภายในมอเตอร์มีสามเหลี่ยมกำลังที่ไม่ได้แก้ไขซึ่งมีกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมจากตัวเก็บประจุ

การอ้างอิงแสดงให้เห็นถึงวงจรอนุกรม แต่ C ใด ๆ จะจ่ายพลังงานให้กับ L ใด ๆ ในวงจร ac ลดกำลังงานที่ชัดเจนที่ต้องจัดหาให้

ลองยกตัวอย่าง P = 1kW มอเตอร์ที่ 0.707 pf ปกคลุมด้วยแหล่งจ่าย 120V

$Q_L = 1kVAR$$S_1 = 1.42kVA$$Θ_1 = 45° lagging$$V_S$$I_1 = 11.8A$

เพิ่มตัวประกอบกำลังเป็น 0.95 การหุ้มด้วยการเพิ่มตัวเก็บประจุควบคู่กับโหลด

$Q_L$$Q_C = 671VAR$$Q_T = 329VAR$$S_2 = 1.053kVA$$I_2 = 8.8A$$S_1$

ตัวเก็บประจุส่งพลังงาน 671VAR ของพลังงานปฏิกิริยาชั้นนำไปยังพลังงานปฏิกิริยาที่ล้าหลังของมอเตอร์ลดพลังงานปฏิกิริยาสุทธิลงเหลือ 329VAR ตัวเก็บประจุทำหน้าที่เป็นแหล่งสำหรับตัวเหนี่ยวนำ (ขดลวดมอเตอร์)

สนามไฟฟ้าของตัวเก็บประจุประจุขึ้น เมื่อสนามไฟฟ้าคลายประจุออกสนามแม่เหล็กของขดลวดจะก่อตัวขึ้น เมื่อสนามแม่เหล็กยุบตัวเก็บประจุก็จะเพิ่มขึ้น ทำซ้ำ กำลังกลับไปกลับมาระหว่างตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ

$Q_L = Q_C$$S_2 = P = 1kVA$$I_2 = 8.33A$

หากคุณใช้การจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับกับโหลดที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำเฉพาะมุมเฟสของกระแสไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าจะถูกเลื่อน 90 องศา เมื่อแรงดันและกระแสไฟฟ้าถูกแทนที่ด้วย 90 องศาจะไม่มีการส่งกำลังไฟฟ้าจริงไปยังโหลดนั้น สิ่งที่จะส่งมอบให้กับโหลดที่เรียกว่าพลังงานปฏิกิริยา

หากโหลดเป็นตัวต้านทานกระแสและแรงดันจะอยู่ในเฟส (ตามกฎของโอห์ม) อย่างแน่นอนและจะไม่มีการส่งพลังงานปฏิกิริยา - พลังงานที่ถูกส่งจะเป็นพลังงานจริงและจะทำให้ตัวต้านทานร้อนขึ้น

ในระหว่างขีด จำกัด ทั้งสองนี้สามารถส่งพลังงานปฏิกิริยาและพลังงานที่แท้จริงได้ โคไซน์ของมุมเฟสของกระแสไฟฟ้าที่สัมพันธ์กับแรงดันเรียกว่า power-factor - คุณอาจเคยได้ยินเรื่องนี้ เมื่อเฟสเป็นศูนย์ (โหลดตัวต้านทาน) cos (ศูนย์) คือ 1 เมื่อเฟสคือ 90 (โหลดความต้านทานปฏิกิริยา) cos (90) เป็นศูนย์

เส้นทแยงมุม (สีแดง) ในภาพวาดด้านบนคือ VA เช่นโวลต์ - แอมป์ที่ใช้กับโหลด - โดยทั่วไปคือแรงดัน RMS x กระแส RMS VA เรียกว่า "พลังชัดเจน" และจะเท่ากับพลังงานจริง / จริง (สีเขียว) ที่โหลดควรมีความต้านทานโดยสิ้นเชิง

หากการโหลดเกิดปฏิกิริยาล้วนๆ "กำลังปรากฏ" = "กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ" (สีน้ำเงิน)

โปรดสังเกตว่าในแผนภาพด้านบนมุมระหว่างกำลังจริงและกำลังรีแอกทีฟคือ 90 องศาเสมอ จากความคิดเห็นเพิ่มเติมแผนภาพด้านล่างควรช่วยชี้แจงบางอย่างเกี่ยวกับพลังงานรีแอกทีฟ: -

$v\cdot i$

ไม่ใช้พลังงานปฏิกิริยา พลังงานปฏิกิริยาเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้าของวงจรซึ่งหมายถึงความแตกต่างของเฟสระหว่างแหล่งจ่ายและโหลด พลังงานทั้งหมดจะถูกส่งไปยังโหลดที่แอ็คทีฟ แต่เนื่องจากวงจรไม่แอ็คทีฟ 100% จะมีพลังงานปฏิกิริยาที่จำเป็นในการ "ย้าย" พลังงานแอคทีฟผ่านวงจรปฏิกิริยา นั่นหมายความว่าคุณจะต้องใช้สายเคเบิลที่ใหญ่กว่าเพื่อเคลื่อนกำลังทั้งหมด (แอคทีฟ + แอคทีฟ)

ใช้คำอธิบายตลก ๆ นี้ พลังงานที่ใช้งานอยู่เปรียบเสมือนเงินสดที่คุณใช้จ่ายกับอาหารที่คุณกิน ทั้งหมดนี้ไปโดยตรงเพื่อใช้งานฟังก์ชั่นที่ต้องการซึ่งก็เพื่อตอบสนองความหิวของคุณ พลังงานปฏิกิริยาเป็นเหมือนเงินสดที่คุณใช้ในเตาคุณไม่สามารถกินได้ แต่คุณต้องใช้ในการเตรียมอาหาร คุณสามารถใช้เตาต่อไปได้มันไม่ได้หมด แต่คุณยังไม่สามารถกินได้

ในอุปกรณ์เช่นหม้อแปลงหรือมอเตอร์จำเป็นต้องใช้พลังงานปฏิกิริยาเพื่อตั้งค่าสนามแม่เหล็กที่ใช้สำหรับการแปลงพลังงานจากระดับทุติยภูมิเป็นพลังงานปฐมภูมิหรือแปลงพลังงานจากไฟฟ้าเป็นพลังงานกล คุณไม่สามารถทำงานได้โดยตรง แต่จำเป็นต้องทำงานให้สำเร็จ คุณสามารถคิดได้เช่นน้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันในรถ น้ำมันไม่ได้ทำให้รถวิ่ง แต่หากไม่มีเครื่องยนต์ก็ไม่สามารถทำงานได้ นี่คือการเปรียบเทียบที่หลวม

ปัญหาในระบบไฟฟ้าคือพลังงานรีแอคทีฟและพลังงานแอคทีฟที่ผลิตโดยเครื่องกำเนิดจากอินพุตพลังงานเดียวกัน (เช่นเดียวกับในเตาของเราและอาหารเปรียบเทียบเงินสดทั้งหมดออกจากกระเป๋าของคุณ) ดังนั้นเราต้องการเพียงพลังงานปฏิกิริยาขั้นต่ำที่ระบบของเราต้องการอย่างแท้จริงแล้วมีพลังงานแหล่งที่เหลือทั้งหมดที่ผลิตเป็นพลังงานที่ใช้งานอยู่ แม้ว่าจะมีบางกรณีที่ต้องการพลังงานปฏิกิริยา