Pobór mocy biernej

Stosowane powszechnie odbiorniki energii elektrycznej prądu przemiennego (np. jednofazowe) pobierają z sieci zasilającej oprócz mocy czynnej (P) także moc bierną (Q). Moc czynna związana jest z tą częścią energii, która zamieniana jest na pracę użyteczną (np. świecenie żarówki). Z kolei moc bierna związana jest z tą częścią energii, która nie jest zamieniana na pracę użyteczną, natomiast warunkuje prawidłowe działanie rożnego rodzaju urządzeń i systemów. Potrzebna jest między innymi w celu wzbudzenia zmiennych pól magnetycznych silników elektrycznych, magnesowania rdzeni transformatorów, czy też ładowania pojemności linii przesyłowych.

Moc czynna definiowana jest jako iloczyn wartości skutecznej napięcia (U) i prądu (I) oraz kosinusa kąta fazowego (φ) pomiędzy napięciem i prądem zwanego potocznie współczynnikiem mocy (cosφ).

Moc bierna definiowana jest jako iloczyn wartości skutecznej napięcia i prądu oraz sinusa kąta fazowego pomiędzy napięciem i prądem.

Urządzenia elektryczne posiadają określone wartości znamionowe napięcia i prądu, które wynikają przede wszystkim z wytrzymałości izolacji, jak również konieczności ograniczenia nadmiernego przyrostu temperatury. W związku, z tym pojawia się moc pozorna (S) będąca wielkością obliczeniową, pozbawioną interpretacji fizykalnej, definiowana jako iloczyn wartości skutecznej napięcia i prądu.

Moc czynna, bierna i pozorna są ze sobą związane zależnością, której ilustracją graficzną jest tak zwany trójkąt mocy.

Powyższe równanie jest prawdziwe jedynie dla przebiegów sinusoidalnych. W zależności od wartości kąta fazowego φ moc bierna może mieć wartość dodatnią (charakter indukcyjny) lub wartość ujemną (charakter pojemnościowy).

Współczynnik mocy odgrywa istotną rolę ze względu na efektywność wykorzystania urządzeń elektrycznych. Jego niska wartość powoduje szereg negatywnych skutków, takich jak zwiększony przepływ prądów roboczych, dodatkowe straty w transformatorach, sieciach zasilających i instalacjach odbiorczych. Korzystając z tożsamości funkcji trygonometrycznych, wartość cosφ można przeliczyć na tgφ. Ze współczynnikiem mocy w takiej postaci można spotkać się w warunkach technicznych przyłączenia do sieci zasilającej, a także innych dokumentach stosowanych w energetyce zawodowej.

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Gospodarki z dnia 4 maja 2007 roku w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego [Dz.U. nr 93/2007 poz. 623] dopuszczalny jest pobór mocy biernej (indukcyjnej) przy tgφ nie większym niż 0,4 (co odpowiada cosφ = 0,93). Przepływ prądu związanego z przesyłem mocy biernej jest przyczyną powstawania spadków napięć, a przekroczenie dopuszczalnej wartości współczynnika mocy skutkuje naliczaniem dodatkowych opłat, określonych w taryfie energii elektrycznej zatwierdzonej przez prezesa Urzędu Regulacji Energetyki.

W celu obniżenia wysokich rachunków za energię elektryczną spowodowanych ponadnormatywnym poborem mocy biernej, niezbędne jest zastosowanie odpowiedniego układów kompensacji. Zapraszamy do kontaktu.