Jalový výkon je základním pojmem v elektrických sítích, který často zůstává nepovšimnut, ale může mít významný dopad na energetickou účinnost a účet za elektřinu mnoha společností. I když se jalový výkon nepřevádí na užitečnou práci, jeho správné řízení je klíčové pro zamezení dodatečných nákladů a optimalizaci využití elektrické sítě.
V celém tomto článku se budeme ponořit do toho, co je to jalový výkon, jak se měří, jaké má dopady na elektrické instalace a jaká opatření lze přijmout, aby se předešlo problémům, které způsobuje. Kromě toho prozkoumáme související pojmy, jako je účiník, indukční a kapacitní jalový výkon, a uvedeme konkrétní příklady, jak snížit dopad jalového výkonu na vaši elektrickou síť. Pojďme tam!
Co je to jalový výkon?
La reaktivní síla Je to jedna z forem energie, která cirkuluje elektrickými sítěmi, ale není přímo přeměněna na užitečnou práci, jako to dělá elektřina. činný výkon. Místo toho, aby byl spotřebován zařízením, jalový výkon osciluje mezi zdrojem a zátěží v důsledku účinků cívek a kondenzátorů v elektrických zařízeních. Tento typ napájení je nezbytný pro provoz zařízení, jako jsou motory, transformátory nebo osvětlovací zařízení.
V obvodu střídavého proudu (AC) vzniká jalový výkon v důsledku fázového rozdílu mezi elektrickým proudem a napětím. V ideálním případě by napětí a proud měly být ve fázi, což by umožnilo, aby byl veškerý cirkulační výkon aktivní a plně využitelný. Avšak vzhledem k povaze mnoha zařízení jsou proudové a napěťové vlny mimo fázi, a tak generují jalový výkon.
Jednotkou měření jalového výkonu je voltampér reaktivní (VAr) a tento výkon lze vypočítat pomocí vzorce:
Jalový výkon (Q) = V * I * sinϕ, kde ϕ je fázový úhel mezi napětím a proudem.
Rozdíl mezi činným a jalovým výkonem
La činný výkon Je to takové, které se spotřebovává a vykonává užitečnou práci, například obsluhu stroje nebo rozsvícení žárovky. Měří se ve wattech (W) a je to výkon, který skutečně využíváme a který se odráží v našem účtu za elektřinu.
Na druhé straně jalový výkon nevytváří užitečnou práci, ale je nezbytný pro udržení provozu určitých elektrických zařízení. I když se nespotřebovává přímo, má dopad na elektrický systém, protože zabírá místo v přenosových sítích a ovlivňuje přepravní kapacitu činného výkonu.
Obě pravomoci souvisí s zdánlivá síla, což je kombinace činného a jalového výkonu. Toto je vektorový součet obou a je měřen ve voltampérech (VA). Vzorec, který je spojuje, je:
(Zdánlivý výkon)² = (činný výkon)² + (jalový výkon)²
Tento výkonový trojúhelník nám umožňuje pochopit, jak optimalizovat spotřebu elektrické energie: čím nižší je jalový výkon, tím větší část užitečného činného výkonu můžeme použít.
Účiník a kosinus phi
El faktor síly, také známý jako kosinus fí (cos φ), je poměr mezi činným výkonem a zdánlivým výkonem. Účiník vyjadřuje, jak efektivní instalace využívá elektrickou síť. Pokud je účiník 1, napětí a proud jsou dokonale synchronizovány a neexistuje žádný jalový výkon. V praxi je tato hodnota obvykle nižší, například 0,85 nebo 0,9, v závislosti na instalaci.
Pokud kosinus phi je menší než 0,85, mohou se vyskytnout problémy s nadproudem, poklesy napětí a další ztráty v elektrickém přenosu, což negativně ovlivňuje energetický výkon. A v mnoha případech provozovatelé sítí ukládají pokuty velkým spotřebitelům s nízkým účiníkem.
Druhy jalového výkonu
Jalový výkon lze rozdělit do dvou hlavních typů:
- Indukční jalový výkon: Vytváří se v zařízeních, která vytvářejí magnetická pole, jako jsou elektromotory, transformátory a elektromagnety. V tomto případě proud zaostává za napětím.
- Kapacitní jalový výkon: Je generován v součástech, jako jsou kondenzátory a některé typy moderního osvětlení (zářivky a LED lampy). Zde proud vede k napětí.
Chcete-li zachovat faktor síly Na optimální úrovni využívá mnoho průmyslových zařízení kondenzátorové baterie, které kompenzují fázový posun způsobený indukčním jalovým výkonem.
Vliv jalového výkonu na účty za elektřinu
Jedním z nejpřímějších důsledků nízkého účiníku a velkého jalového výkonu ve vaší instalaci je zvýšení nákladů na elektřinu. Mnoho společností je ovlivněno pokuty uložené provozovateli sítí, zejména když účiník klesne pod 0,85.
Například ve Španělsku je velkých spotřebitelů se smluvním výkonem vyšším než 15 kW musí tomuto aspektu věnovat zvláštní pozornost, protože čelí dodatečným nákladům na každý spotřebovaný kilovolt ampér jalového výkonu (kVAR), pokud je jalový výkon příliš vysoký.
Je zajímavé poznamenat, že k mnoha z těchto příplatků dochází v noci, kdy společnosti mívají menší aktivitu, a tedy i menší spotřebu činné energie. To může způsobit výrazné zvýšení procenta reaktivní energie během tohoto období.
Jak snížit jalový výkon
Snížení jalového výkonu je zásadní pro zlepšení energetické účinnosti vaší instalace a zamezení zbytečných nákladů. Mezi nejčastější opatření patří:
- Instalace kondenzátorových baterií: Nejběžnějším řešením pro kompenzaci indukčního jalového výkonu je instalace kondenzátorové banky, zařízení, které generuje kapacitní jalový výkon pro vyrovnání fázového rozdílu vytvořeného zařízením s cívkami.
- Generátory VAR: Tato zařízení vstřikují do sítě jalový proud, aby byl fázový posun řízen. Mohou kompenzovat jak indukční, tak kapacitní jalový výkon.
- Správná údržba zařízení: Dobrá údržba elektrického zařízení je nezbytná pro zamezení vzniku nežádoucího jalového výkonu. Některá zařízení, jako jsou špatně nastavené motory nebo zářivkové osvětlovací systémy, mohou generovat více jalového výkonu, než je nutné.
Zařízení, která generují jalový výkon
Většina zařízení, která generují jalový výkon, jsou ta, která používají elektromagnetické cívky nebo kondenzátory. Mezi nejčastější najdeme:
- Motory a kompresory, jako jsou ty v chladničkách, mrazničkách a klimatizačních systémech.
- osvětlení s zářivky nebo LED žárovky, zejména ti starší.
- Transformátory a elektromagnety používané v průmyslových strojích a domácích spotřebičích.
Je důležité si uvědomit, že i běžná zařízení v domácnosti, jako jsou počítače nebo některé spotřebiče, mohou generovat malé množství jalového výkonu, i když jsou to obecně velké společnosti, které se kvůli své vysoké spotřebě potýkají s největšími problémy.
Jak se technologie vyvíjí, nacházíme stále více zařízení, která místo generování jalového výkonu pomáhají jej kompenzovat. Například některé moderní systémy HVAC jsou navrženy s vestavěnou kompenzací, aby se zabránilo zpoždění.
Měření jalového výkonu
Neexistuje žádné fyzické zařízení, které přímo měří jalový výkon v elektrické instalaci. Místo toho se používá matematický vzorec, který bere v úvahu napětí, intenzitu a fázový rozdíl mezi oběma proměnnými. The analyzátory elektrické sítě Jsou to nástroje, které umožňují tyto hodnoty zaznamenat a vypočítat jalový výkon.
Kromě toho v mnoha oblastech distribuční společnosti měří tyto hodnoty v pravidelných časových intervalech, aby vypočítaly odpovídající sankce za účty za elektřinu, kdykoli spotřeba jalové energie překročí určité limity.
Výhody snížení jalového výkonu
Snížení jalového výkonu má řadu výhod, ekonomických i provozních. Mezi nimi:
- Úspora na účtu za elektřinu: Minimalizací množství jalového výkonu se vyhnete sankcím souvisejícím s nízkým účiníkem.
- Delší životnost zařízení: Nižší jalový výkon znamená menší přetížení zařízení, což snižuje riziko poruch.
- Optimalizace kapacity sítě: Snížením jalového výkonu se v síti uvolní kapacita pro přenášení více aktivního výkonu, což znamená, že výrobu lze zvýšit, aniž by bylo nutné zvyšovat elektrickou infrastrukturu.
Proto udržení dobré kontroly nad jalovým výkonem nejen pomáhá vyhnout se zbytečným nákladům, ale také podporuje celkovou provozní efektivitu vašeho zařízení.