En un circuito de CA, hay dos tipos de energía eléctrica suministrada a la carga por la fuente de alimentación: una es potencia activa y la otra es potencia reactiva. El voltaje y la corriente están en la misma fase, la fuente de alimentación suministra energía a la carga y la carga convierte la energía eléctrica en otra energía, lo que se llama potencia activa. La parte del voltaje y la corriente en diferentes fases, la fuente de alimentación y la carga intercambian energía eléctrica. Esta parte (excepto la pérdida de línea) de la energía eléctrica no se convierte en otra energía (que no sea electromagnética), lo que se denomina potencia reactiva.
potencia activa
La potencia activa es la potencia eléctrica necesaria para mantener el funcionamiento normal de los equipos eléctricos, es decir, la potencia eléctrica que convierte la energía eléctrica en otras formas de energía (energía mecánica, energía luminosa, energía térmica). Por ejemplo: un motor de 5,5 kilovatios convierte 5,5 kilovatios de energía eléctrica en energía mecánica para accionar una bomba de agua para bombear agua o una trilladora para trillar granos; Diversos equipos de iluminación convierten la energía eléctrica en energía luminosa para iluminar la vida y el trabajo de las personas. El símbolo de potencia activa está representado por P y las unidades incluyen vatios (W), kilovatios (kW) y megavatios (MW).
Potencia activa: en un circuito de CA, el valor promedio de la potencia instantánea emitida por la fuente de alimentación dentro de un ciclo (o la potencia consumida por la resistencia de carga) se denomina "potencia activa". Una potencia activa excesivamente baja conduce a mayores pérdidas en la línea, capacidad reducida y utilización reducida del equipo, lo que conduce a un mayor desperdicio de energía eléctrica.
potencia reactiva
Las cargas inductivas en la red eléctrica (como motores, bobinas de choque, transformadores, calentadores de inducción y máquinas de soldar, etc.) producirán diversos grados de histéresis eléctrica, que es la llamada inductancia.
Las cargas inductivas tienen una característica tal que incluso si el voltaje aplicado cambia de dirección, la histéresis de la carga inductiva aún puede mantener la dirección de la corriente (como directa) durante un período de tiempo. Una vez que existe esta diferencia de fase entre corriente y voltaje, se genera energía negativa y se devuelve a la red. Cuando la corriente y el voltaje vuelven a estar en la misma fase, se necesita la misma cantidad de energía eléctrica para establecer un campo magnético en la carga inductiva. Este campo magnético invierte energía eléctrica y se llama potencia reactiva.
Definición: En un circuito con un inductor o condensador, en cada medio ciclo, la energía de la fuente de alimentación se convierte en energía de campo magnético (o campo eléctrico) y se almacena, y luego se libera, y la energía del campo magnético (o campo eléctrico) almacenada se Regresó al circuito. La fuente de alimentación sólo realiza este intercambio de energía y, en realidad, no consume energía. Al valor de potencia de este intercambio lo llamamos "potencia reactiva".
La potencia reactiva es relativamente abstracta. Es la energía eléctrica utilizada para intercambiar campos eléctricos y campos magnéticos dentro de un circuito y para establecer y mantener campos magnéticos en equipos eléctricos. No trabaja externamente, sino que se convierte en otras formas de energía. Cualquier equipo eléctrico con bobinas electromagnéticas consume energía reactiva para establecer un campo magnético. Por ejemplo, una lámpara fluorescente de 40-vatios requiere más de 40 vatios de potencia activa (el balastro también consume parte de la potencia activa) para emitir luz, y también requiere alrededor de 80 vatios de potencia reactiva para que la bobina del balastro cree un campo magnético alterno. Como no realiza ningún trabajo externo, se le llama "reactivo". El símbolo de la potencia reactiva está representado por Q, y la unidad es Var (Var) o kVar (kVar).
Desventajas de una potencia reactiva demasiado alta:
1) La potencia reactiva provocará un aumento de la potencia actual y aparente, lo que provocará una disminución de la capacidad del sistema;
2) El aumento de la potencia reactiva aumentará la corriente total, aumentando así las pérdidas de equipos y líneas;
3) La caída de voltaje de la línea aumenta y el impacto de la carga reactiva también hará que el voltaje fluctúe violentamente.
Una vez que los equipos eléctricos inductivos de la red de distribución, como transformadores, motores, soldadoras, aires acondicionados, lavadoras, refrigeradores, lámparas de sodio, lámparas fluorescentes, etc., se ponen en funcionamiento, no solo deben absorber potencia activa de la red eléctrica. Rejilla para el trabajo, pero también absorbe energía inerte. La potencia de trabajo crea un campo magnético, lo que resulta en un factor de potencia natural generalmente bajo para los clientes de electricidad. Nuestro país estipula estándares de factor de potencia que deben cumplir los clientes de electricidad para el consumo de electricidad.
La potencia reactiva no es de ningún modo una potencia inútil, tiene grandes usos. El motor necesita establecer y mantener un campo magnético giratorio para hacer girar el rotor, impulsando así el movimiento mecánico. El campo magnético del rotor del motor se establece obteniendo potencia reactiva de la fuente de energía. Los transformadores también requieren potencia reactiva para generar un campo magnético en la bobina primaria del transformador e inducir voltaje en la bobina secundaria. Por lo tanto, sin potencia reactiva, el motor no girará, el transformador no cambiará el voltaje y el contactor de CA no se cerrará. Para ilustrar vívidamente este problema, aquí hay un ejemplo: la construcción de sistemas de conservación de agua en zonas rurales requiere excavación y transporte de tierra. Cuando se transporta tierra, las cestas de bambú se llenan de tierra. La tierra recogida es como energía activa y la canasta de bambú vacía es como energía reactiva. Las cestas de bambú no son inútiles. ¿Cómo se puede transportar la tierra hasta el terraplén sin cestas de bambú?
En circunstancias normales, los equipos eléctricos no solo necesitan obtener energía activa de la fuente de energía, sino que también necesitan obtener energía reactiva de la fuente de energía. Si la potencia reactiva en la red eléctrica es escasa, el equipo eléctrico no tendrá suficiente potencia reactiva para establecer un campo electromagnético normal. Entonces, estos equipos eléctricos no podrán mantener su funcionamiento en las condiciones nominales y el voltaje terminal del equipo eléctrico caerá. Esto afecta el funcionamiento normal de los equipos eléctricos.
La potencia reactiva tiene ciertos efectos adversos sobre el suministro y consumo de electricidad, principalmente en:
(1) Reducir la salida de potencia activa del generador.
(2) Reducir la capacidad de suministro de energía de los equipos de transmisión y transformación de energía.
(3) Provoca una mayor pérdida de voltaje de línea y una mayor pérdida de energía.
(4) Provoca un funcionamiento con un factor de potencia bajo y una caída de voltaje, de modo que la capacidad del equipo eléctrico no se puede utilizar por completo.
La potencia reactiva suministrada por generadores y líneas de transmisión de alta tensión está lejos de satisfacer las necesidades de la carga. Por lo tanto, se deben instalar algunos dispositivos de compensación de potencia reactiva en la red eléctrica para complementar la potencia reactiva y garantizar las necesidades de potencia reactiva de los usuarios. De esta forma, los equipos eléctricos sólo pueden funcionar a tensión nominal. Por este motivo, la red eléctrica necesita instalar dispositivos de compensación de potencia reactiva.
