Czym jest moc bierna?
Urządzenia elektryczne wykorzystują energię czynną do wykonania pracy: napędzania silnika, ogrzewania, świecenia czy zasilania elektroniki. W wielu urządzeniach część energii jest również okresowo magazynowana w polu magnetycznym lub elektrycznym i oddawana do układu zasilania. Z tą wymianą wiąże się moc bierna.
Moc bierna nie oznacza dodatkowej użytecznej pracy, ale wpływa na prąd płynący w przewodach. Obciąża więc sieć, transformatory i część instalacji. Ograniczenie jej przepływu pozwala lepiej wykorzystać istniejącą infrastrukturę elektryczną.
W opisie instalacji spotkasz trzy podstawowe wielkości:
Moc czynna
Odpowiada za pracę urządzeń i przemianę energii w ciepło.
Moc bierna
Opisuje wymianę związaną z magazynowaniem energii w polach elektrycznych i magnetycznych.
Moc pozorna
Wynika z wartości skutecznych napięcia i prądu; jest istotna przy ocenie obciążenia urządzeń zasilających.
Na fakturze pojawia się natomiast energia zliczona w czasie: czynna w kWh i bierna w kvarh. Kompensator dobiera się według potrzebnej mocy kompensacji, a jednym ze sposobów sprawdzenia jego efektów jest porównanie rozliczeń energii biernej.
Moc a energia
Moc (kvar) opisuje stan instalacji w danej chwili i według niej dobiera się urządzenie. Energia (kvarh) to ta moc zsumowana w czasie — i to ona trafia na fakturę.
Moc bierna indukcyjna i pojemnościowa
Instalacja może mieć charakter indukcyjny, pojemnościowy albo zmieniać go w ciągu doby. To rozróżnienie decyduje o tym, jakiej kompensacji potrzebuje.
Charakter indukcyjny
Moc bierna indukcyjna jest związana przede wszystkim z odbiornikami wykorzystującymi pole magnetyczne, takimi jak silniki i transformatory. Przy takim obciążeniu składowa podstawowa prądu opóźnia się względem napięcia.
Charakter pojemnościowy
Moc bierna pojemnościowa wiąże się z pojemnością kabli, kondensatorów i niektórych układów elektronicznych. Może występować w obiektach z rozbudowanym oświetleniem LED, zasilaczami, urządzeniami IT lub UPS. Przy obciążeniu pojemnościowym składowa podstawowa prądu wyprzedza napięcie.
Sam rodzaj urządzenia nie przesądza o zachowaniu całej instalacji. Duże znaczenie mają jego konstrukcja, tryb pracy i stopień obciążenia — dlatego przyczyny problemu ustala się na podstawie pomiarów.
Przykładowo w dzień, podczas pracy maszyn, obiekt może pobierać moc bierną indukcyjną. Po zakończeniu produkcji, gdy pozostają włączone głównie zasilacze i infrastruktura techniczna, jego charakter może zmienić się na pojemnościowy.
Co z tego wynika dla doboru
Jeżeli instalacja w różnych okresach pobiera zarówno moc bierną indukcyjną, jak i pojemnościową, potrzebne jest urządzenie regulujące w obu kierunkach. Kolejny rozdział pokazuje, jak taką korektę realizuje aktywny kompensator.