Podstawowe pojęcia

Czym jest energia czynna?

Na fakturze za dostawę energii zawartych jest wiele pozycji. Energia czynna stanowi jedną z podstawowych opłat dotyczących rachunku. Energia czynna (zwana również użyteczną) stanowi wartość energii zużywanej w danym okresie. Jest to część energii elektrycznej, która jest zamieniana na pracę użyteczną (np. światło, ruch, ciepło). W powszechnym rozumieniu jest to prąd zasilający urządzenia znajdujące się w biurze, gospodarstwie domowym czy zakładzie przemysłowym. Jej wartość wyrażana jest w watach.

Czym jest energia bierna? O energii biernej indukcyjnej i pojemnościowej

Energia bierna występuje w każdej instalacji elektrycznej. Jest to energia pulsująca, która nie jest zamieniana na ciepło lub pracę użytkową. W przeciwieństwie do czynnej energia bierna nie jest zużywana, lecz krąży między odbiorcą a elektrownią. Istnieją dwa rodzaje energii biernej: pojemnościowa i indukcyjna. Choć to właśnie dzięki niej urządzenia takie jak silniki czy transformatory mogą prawidłowo funkcjonować, jej nadmiar jest niekorzystny i wiąże się z ponoszeniem dodatkowych kosztów. Zarówno energia bierna pojemnościowa, jak i indukcyjna mogą prowadzić do dodatkowych obciążeń sieci przesyłowych, co powoduje ich przegrzewanie i występowanie napięć. Z tego powodu zakłady energetyczne muszą instalować dodatkowe urządzenia do kompensacji mocy biernej, co wymaga nakładów finansowych. Właśnie dlatego odbiorcy, którzy przekraczają ustalone limity poboru energii biernej, płacą więcej za jej nadmierną ilość oddaną do sieci.

Często pojęcia „moc bierna” i „energia bierna” używane są zamiennie.

Rodzaje energii – energia indukcyjna i pojemnościowa

Energia bierna indukcyjna pulsuje między odbiornikiem i źródłem. Związana jest z urządzeniami posiadającymi uzwojenia, takimi jak transformatory, silniki, czy też piece indukcyjne. Jest niezbędna w procesie wytwarzania pola magnetycznego w silnikach.

Energia bierna pojemnościowa jest oddawana poprzez zasilacze UPS, źródła światła LED oraz inny sprzęt elektroniczny z powrotem do sieci. Energię pojemnościową mierzymy w varachsekundach (VAr-s). Wiąże się ona z obecnością elementów pojemnościowych w układzie elektrycznym. Zalicza się do nich na przykład kondensatory. Energia bierna pojemnościowa może negatywnie oddziaływać na działanie układu elektroenergetycznego. Aby zminimalizować negatywne skutki energii biernej pojemnościowej, stosuje się różne metody kompensacji. Do najpopularniejszych należą:

• instalacja kondensatorów: dodanie kondensatorów do układu może pomóc w zrównoważeniu energii biernej, a tym samym poprawie współczynnika mocy i zmniejszeniu strat w sieci,
• systemy automatycznej kompensacji: wykorzystanie inteligentnych systemów, które monitorują i automatycznie dostosowują poziom energii biernej w czasie rzeczywistym, co pozwala na optymalizację pracy instalacji.

Czym jest kompensacja mocy biernej?

Stale podnoszące się ceny prądu zmuszają odbiorców energii elektrycznej do szukania różnych rozwiązań związanych z ograniczeniem kosztów poboru. Odbiorniki energii elektrycznej pobierają nie tylko energię czynną, ale również bierną, przy czym pobieranie jej w nadmiarze wpływa na parametry sieci przesyłowych. Aby utrzymać współczynnik mocy biernej na odpowiednim poziomie, warto zdecydować się na skorzystanie ze specjalnej aparatury.

Do kompensacji mocy biernej pojemnościowej najczęściej wykorzystuje się baterie dławików indukcyjnych, natomiast do kompensacji mocy biernej indukcyjnej – baterie kondensatorów. Instalacja urządzeń wytwarzających moc bierną w pobliżu odbiorników eliminuje potrzebę transportowania jej przez sieć elektroenergetyczną, co przyczynia się do zmniejszenia obciążenia przewodów oraz redukcji strat energii elektrycznej. Kompensacja mocy biernej przynosi szereg korzyści, w tym obniżenie rachunków za energię elektryczną poprzez eliminację opłat za nadpobór mocy biernej.

Rodzaje urządzeń do kompensacji mocy biernej

Dzięki kompensacji mocy biernej można skutecznie ograniczyć koszty za energię elektryczną. Kluczowym aspektem jest jednak dobór odpowiedniego urządzenia do kompensacji mocy biernej, które powinno być dostosowane do specyfiki obciążenia oraz warunków pracy w danej instalacji, aby zapewnić optymalną efektywność i stabilność systemu energetycznego.

Wśród maszyn i urządzeń do kompensacji mocy biernej w naszej ofercie znajdują się m.in.:

• baterie kondensatorów
• baterie dławików
• baterie hybrydowe pojemnościowo-indukcyjne
• filtry aktywne AHF
• generatory SVG

Do czego służą urządzenia do kompensacji mocy biernej OLMEX KMB?

Baterie kondensatorów są całkowicie zautomatyzowanymi urządzeniami, które służą do kompensacji mocy biernej indukcyjnej. Składają się zazwyczaj z regulatora, osprzętu pomocniczego oraz kilku członów kondensatorowych. Ich działanie polega na wytwarzaniu mocy pojemnościowej, która kompensuje indukcyjną.

Baterie dławików kompensacyjnych przeznaczone do automatycznej kompensacji mocy biernej pojemnościowej. Wytwarzają moc indukcyjną, która jest przeciwna do pojemnościowej. Zapobiegają ryzyku wystąpienia rezonansu z siecią.

Bateria hybrydowa pojemnościowo-indukcyjna znajduje zastosowanie w zakładach przemysłowych, w których charakter obciążenia zmienia się ze względu na różny typ odbiorników. To urządzenie do kompensacji mocy biernej stanowi połączenie dwóch powyższych rodzajów baterii: kondensatorów i dławików kompensacyjnych.

Filtry aktywne AHF służą do poprawy parametrów zasilania. Urządzenia tego typu są stosowane do kompensacji mocy biernej i prądu harmonicznego. Charakteryzują się szybką reakcyjnością i dokładnością w kontekście kompensacji.

Generatory SVG, zwane również statycznymi generatorami mocy biernej, są najnowocześniejszymi rozwiązaniami technologicznymi w dziedzinie kompensacji. Te urządzenia do kompensacji mocy biernej pozwalają na jej bezstopniową kompensację – zarówno o charakterze pojemnościowym, jak i indukcyjnym. Kompensator cechuje się szybkim czasem reakcji, a także niemal nieograniczoną liczbą cykli łączeniowych.

Jeśli nie wiesz jakie urządzenie do kompensacji mocy biernej będzie najlepsze w Twojej sytuacji, skontaktuj się z fachowcami z OLMEX KMB. Zaproponujemy najdogodniejsze dla Ciebie rozwiązanie. Do naszych Klientów podchodzimy indywidualnie – realizujemy także zamówienia niestandardowe.

Czym jest cosinus fi?

Cosinus fi jest miarą wykorzystania energii elektrycznej (tj. moc czynna) przez urządzenia elektryczne względem energii, która jest im dostarczana (tj. moc pozorna). To współczynnik mocy, który służy do określania sprawności energetycznej – niska wartość oznacza mniej efektywne wykorzystanie energii, z kolei wysoka bardziej efektywne.

Współczynnik mocy oblicza się za pomocą wzoru:

Cos φ = PS

Gdzie:

P – określa moc czynną
S – określa moc pozorną

Czym jest tangens fi

Tangens fi jest współczynnikiem, który określa wielkość poboru mocy biernej w stosunku do mocy czynnej. Wartość ta nie powinna przekroczyć 0,4 – jeśli tak się stanie, w przewodach przesyłowych sieci energetycznej dochodzi do spadku mocy. W ten sposób następuje znaczący wzrost strat mocy.

Współczynnik określa się za pomocą wzoru:

Tg φ = Q/P

Gdzie:

Q – określa wartość mocy biernej
P – określa wartość mocy czynnej

Prąd ziemnozwarciowy a redukcja ryzyka

Jeżeli następuje sytuacja, w której wartości prądów jednofazowych zwarć z ziemią przekraczają graniczne wartości i dochodzi do tzw. samogaszenia łuku, należy podjąć odpowiednie działania. W przeciwnym razie łuk długotrwały może się utrzymywać. O czym należy pamiętać, chcąc zredukować wszelkie straty?

Kompensacja ziemnozwarciowa

Kompensacja ziemnozwarciowa stanowi złożony proces polegający na równoważeniu prądu pojemnościowego i uziemieniu punktu neutralnego sieci. W polskich sieciach SN w tym celu wykorzystuje się tzw. dławiki gaszące (zwany również cewkami Petersena). Podstawowym celem kompensacji ziemnozwarciowej jest gaszenie zwarć łukowych w liniach napowietrznych. Należy zadbać o spełnienie warunku wyznaczonego za pomocą wzoru:

Ik1< Igran

Gdzie:

k1– określa wartość prądu ziemnozwarciowego
gran – określa wartość granicznego prądu gaszenia zwarć łukowych

Moc bierna – definicja

Wszystkie urządzenia, które są połączone z siecią elektroenergetyczną, pobierają dwa rodzaje mocy: bierną i czynną.

Moc bierna to miara energii pulsującej między źródłem energii elektrycznej a elementem odbiornika. Określa się ją za pomocą litery „Q”, natomiast jednostką pomiaru jest war (tj. wolt amper reaktancyjny). Moc bierna stanowi iloczyn sinusa kąta przesunięcia fazowego między napięciem a prądem oraz wartości skutecznych napięć i prądu. Wyznacza się ją za pomocą wzoru:

Q = U · I · sin · φ

Gdzie:

Q = moc bierna
U, I = wartości skuteczne napięcia i natężenia prądu
sin = sinus kąta
φ = przesunięcie fazowe między prądem a napięciem

W przeciwieństwie do mocy czynnej, bierna nie jest zamieniana na pracę użytkową. Mimo to jej obecność jest niezbędna, ponieważ ma związek z wytworzeniem określonych warunków fizycznych (np. generowanie pola magnetycznego). Może pojawiać się w jednym z dwóch antagonistycznych charakterów: indukcyjnym (pobranym) lub pojemnościowym (oddanym).

Moc bierna pojemnościowa

Moc bierna pojemnościowa związana jest ściśle z obecnością elementów pojemnościowych w układzie elektrycznym. Produkują ją odbiorniki, które posiadają w obwodach wejściowych kondensatory. Zostaje oddana do sieci elektromagnetycznej przez różnego rodzaju urządzenia – mogą nimi być np. ekrany (np. monitory i telewizory), oświetlenie LED, zasilacze oraz kuchenki indukcyjne. Co istotne, moc ta może mieć negatywny wpływ na sprawność układu elektroenergetycznego. Przepływ mocy biernej pojemnościowej między źródłem a odbiornikiem jest w stanie obciążyć instalacje i wpłynąć na przepustowość okablowania, wywołując tym samym widoczne straty mocy czynnej.

Energia bierna

Energia bierna stanowi część energii, która nie wykonuje żadnej pracy, lecz jest niezbędna urządzeniom elektrycznym do działania. Nie zużywa się – krąży między odbiornikami a siecią, powodując tym samym zwiększone obciążenie sieci. Dzieli się ją na energię pobraną (indukcyjną) a oddaną (pojemnościową).

Energia bierna pobrana

Energia bierna pobrana odpowiada za wytwarzanie pola elektromagnetycznego niezbędnego do działania transformatorów i silników indukcyjnych. Jest powiązana z urządzeniami, które zawierają uzwojenia. Wykorzystuje się ją w przypadku sprzętu, który funkcjonuje dzięki zjawisku indukcji – to m.in. piece indukcyjne oraz oświetlenie LED.

Energia elektryczna

Energia elektryczna to uporządkowany ruch cząsteczek, którego nośnikami są elektrony. Stanowi jeden z podstawowych przedmiotów obrotu na rynku. Znaleźć ją można w każdym gospodarstwie domowym czy firmie. Dzieli się ją na trzy rodzaje: energię czynną, bierną i pozorną.

Energia elektryczna bierna

Energia elektryczna bierna odgrywa kluczową rolę w układach elektroenergetycznych. Jest ona niezbędna, jeśli zależy nam na nieprzerwanym zasileniu urządzeń w domu. Energia elektryczna bierna krąży między siecią elektroenergetyczną a odbiornikami. Nie przyczynia się ona w żadnym stopniu do napędzania pracy mechanicznej urządzeń. Energia elektryczna bierna, jest jednak niezbędna do ich prawidłowego działania. W zależności od wartości kąta fazowego φ możemy mówić o energii indukcyjnej (pobranej), bądź pojemnościowej (oddanej).

Dodatkowo energia elektryczna bierna wpływa na jakość energii w sieci. Jej nadmiar może skutkować obniżeniem napięcia, a to z kolei problemami z działaniem sprzętu elektrycznego, co zwiększa ryzyko uszkodzeń.

Czym jest kompensator SVG

Kompensator SVG (Static Var Generator) to urządzenie, którego zadaniem jest poprawianie jakości energii elektrycznej. Umożliwia ono kompensację mocy biernej o charakterze indukcyjnym oraz pojemnościowym dla każdej fazy. Kompensatory zmniejszają współczynnik mocy, co pozwala wydłużyć żywotność kabli oraz innych elementów układu. To właśnie dzięki nim możesz zredukować koszty ponoszone z tytułu energii oraz wpłynąć na efektywność swojego systemu.

Czym jest aktywny kompensator mocy biernej?

Aktywny kompensator mocy biernej odpowiada za proces ograniczenia poboru energii biernej z sieci elektroenergetycznej. To właśnie dzięki temu urządzeniu moc bierna krąży tylko między nim a odbiornikiem. Aktywny kompensator mocy biernej do domu czy innego budynku działa dynamicznie. Koryguje on współczynnik mocy tg do poziomu ok. 0, wpływając w ten sposób na jakość energii elektrycznej. Małe rozmiary akcesorium powodują, że jego instalacja przebiega szybko i sprawnie, nawet w miejscach o ograniczonej przestrzeni.

Instalacja aktywnego kompensatora mocy biernej przynosi wiele korzyści:

• zwiększenie przepustowości sieci poprzez zmniejszenie obciążenia linii przesyłowych,
• redukcję strat przesyłowych energii elektrycznej,
• poprawę współczynnika mocy i jakości dostarczanej energii,
• zmniejszenie kosztów związanych z energią bierną i uniknięcie dodatkowych opłat,
• poprawę stabilności pracy urządzeń elektrycznych,
• zwiększenie niezawodności układu zasilającego.

Kompensator mocy biernej do domu

Kompensator energii biernej znajduje zastosowanie również w gospodarstwach domowych. Urządzenia kompensujące, takie jak baterie kondensatorów lub dławików, mogą być instalowane w domowych instalacjach elektrycznych w celu:

• ograniczenia poboru energii biernej z sieci, co przełoży się na niższe rachunki,
• poprawy współczynnika mocy i jakości zasilania,
• zwiększenia sprawności pracy odbiorników energii elektrycznej.

Okazuje się zatem, że kompensator energii biernej to doskonałe rozwiązanie dla zakładów przemysłowych, obiektów komercyjnych, ale również domów. Zwłaszcza jeśli zależy nam na niższych rachunkach. Wówczas aktywny kompensator mocy biernej będzie udaną inwestycją, która szybko się zwróci.

Czym jest statyczny generator mocy biernej – SVG

Statyczny generator mocy biernej – SVG (Static Var Generator) stanowi jedno ze skutecznych rozwiązań technologicznych w dziedzinie kompensacji mocy biernej. Jego działanie polega na dostarczeniu energii elektrycznej płynącej w kierunku przeciwnym do kierunku pobieranego przez odbiornik. Dzięki urządzeniu SVG zredukowane zostają koszty generowania energii biernej. Generator wykorzystuje do pracy układy tranzystorów IGBT z izolowaną bramką. Ich główną funkcją jest jak najszybsze przełączanie prądu elektrycznego przy generowaniu jak najmniejszych strat. Dostrojenie mocy SVG do rodzaju obciążenia jest automatyczne. Generator pozwala na symetryzację obciążenia, kompensację pojemnościowej i indukcyjnej mocy biernej oraz uzupełnienie filtracji wyższych harmonicznych. Zapewnia także ochronę przed zbyt wysokim i niskim napięciem, przekompensowaniem lub zwarciem.

Czym jest kompensator aktywny

Kompensator aktywny służy do poprawy jakości przepływającego prądu poprzez, jak sama nazwa wskazuje, kompensację mocy biernej. Stanowi on najlepsze rozwiązanie na problemy spowodowane niskim współczynnikiem mocy, zapewniając skuteczną symetryzację obciążeń. Urządzenie umożliwia kompensację zarówno w przypadku prądu opóźnionego (energia bierna pobrana), jak i prądu wyprzedzającego (energia bierna oddana). Oprócz kompensacji mocy biernej aparaturę wykorzystuje się także do kontroli i redukcji napięcia.