Компенсация реактивной мощности
англ. Reactive power compensation
Подбор конденсаторов, поднимающий cos φ нагрузки до 0,92–0,95: сеть разгружают от качающегося реактивного тока. Нагрузка 10 кВт при 220 В с cos φ 0,7 требует батарею 455 мкФ, чтобы дотянуться до 0,95.
Водопроводчик, качающий воду по трубе туда-сюда: счётчик крутится, а полезной работы ноль. Сеть с индуктивной нагрузкой платит за то же самое — реактивный ток, который ничего не греет и не крутит. Компенсация реактивной мощности ставит конденсаторы параллельно приёмнику: их опережающий ток гасит отстающий индуктивный, сдвиг фаз поджимается к нулю, и из линии берётся почти чисто активный ток. Двигатели, трансформаторы, сварочные аппараты — классические виновники низкого cos φ, и дешевле всего их вина оплачивается батареей конденсаторов у клемм.
Считается через тангенсы: ёмкость выбирают так, чтобы сдвинуть угол с на целевой . Нагрузка кВт при В с cos φ₁ = 0,7 (tg ≈ 1,02), поднятая до cos φ₂ = 0,95 (tg ≈ 0,33), требует мкФ; линейный ток при этом падает на четверть, а потери в проводах — почти вдвое. Тарифные надбавки за реактив окупают батарею за год-другой. Треугольник мощностей и реактив — в материале активная и реактивная мощность, смысл косинуса — в статье коэффициент мощности, расчёт токов с реактивом — в уроке комплексный метод расчёта.
Частые вопросы
Почему не компенсируют до cos φ = 1,0?
Полная компенсация превращает сеть в настроенный колебательный контур: малейшее изменение нагрузки качает фазу через ноль, напряжение гуляет, защиты нервничают. Конденсаторы, оставшиеся включёнными на холостом ходу, перекомпенсируют линию — ток уже опережает напряжение, и счёт снова идёт против потребителя. Поэтому на практике целятся в 0,92–0,95: почти вся выгода по токам и потерям получена, а система остаётся спокойной при переключениях и смене режима.
Чем компенсация импульсного блока питания отличается от компенсации двигателя?
Двигатель — чистый сдвиг фаз: ток синусоида и отстаёт, и конденсатор выравнивает её без остатка. Импульсный блок без корректора режет синусоиду короткими пиками у вершины: сдвига почти нет, но форма тока уродлива, и её вклад в косинус называют коэффициентом искажения. Конденсатор тут бессилен — нужны активный корректор коэффициента мощности внутри блока или фильтрокомпенсирующие устройства, которые раскладывают кривую на гармоники и давят каждую по отдельности.