Природа реактивной мощности (РМ)

Компенсация реактивной мощности

РМ цепи переменного тока обусловлена обменными энергетическими процессами, происходящими в индуктивностях и емкостях цепи. Рассмотрим, например, как изменяется запас энергии магнитного поля катушки индуктивности, включенной в цепь переменного тока. Этот запас определяется мгновенным значением тока i, протекающего через катушку, и ее индуктивностью L: .

В начальный момент времени, когда ток i=0, запас энергии W=0. Через четверть периода, когда ток достигает своего максимального значения, запас энергии также становится максимальным: W=max. Это означает, что в течение этой четверти периода поток энергии (т.е. мощность) был направлен из источника питания в катушку. В конце следующей четверти периода ток i и запас энергии W вновь обращаются в нуль. Значит поток энергии (мощность) во вторую четверть периода возвращается из катушки к источнику. Аналогичный процесс обмена определенной порцией энергии между катушкой и источником происходит в третью и в четвертую четверти периода. Таким образом за один период направление потока энергии меняется четырежды, а среднее значение реактивной мощности, которая обеспечивает этот колебательный перенос энергии, равно нулю.

Процессы обмена энергией между магнитным и электрическим полями и источником питания происходят по разному. Будучи подключенными к общей электрической цепи, катушка индуктивности и конденсатор обмениваются энергией между собой, такой обмен называется компенсацией реактивной мощности.

Строго говоря, в описанном выше процессе обмена нет источника и потребителя, но по аналогии с активной мощностью все же принято катушки индуктивности считать потребителями РМ, а конденсаторы и перевозбужденные синхронные машины - ее источниками.

Если "источник" и "потребитель" РМ расположены далеко друг от друга, то РМ, проходя по проводникам и трансформаторам электрической сети, нагревает их, т.е. вызывает потери активной мощности и энергии, приводит к отклонениям напряжения, может потребовать увеличения сечения проводников. Все это экономически невыгодно, поэтому компенсирующие устройства стараются расположить поблизости от "потребителей" РМ.