Р ис.5.1.Кривые мгновенных значений тока, напряжения и мощности

Эта величина, в дальнейшем именуемая активной мощностью, характеризует энергию, выделяемую в единицу времени на производство полезной работы, например в виде тепла в приемнике с активным сопротивлением R:

Среднее значение от второго слагаемого мгновенной мощности (5.1) за время T равно нулю, т.е. на её создание не требуется каких-либо материальных затрат и поэтому она не может совершать полезной работы. Её присутствие указывает, что между источником и приемником происходит обмен энергии. А это возможно лишь в том случае, если имеются особые реактивные элементы, способные накапливать и отдавать электромагнитную энергию – ёмкость и индуктивность.

Т аким образом, полную мощность на зажимах приёмника в комплексной форме можно представить следующим образом:

(5.3)

г де - комплекс напряжения; - сопряжённый комплекс тока; - реактивная мощность.

Для реактивной мощности приняты такие понятия как потребление, генерация, передача, потери, баланс. Считается, что если ток отстаёт по фазе от напряжения (индуктивный характер нагрузки), то реактивная мощность потребляется и имеет положительный знак, а если ток опережает напряжение (емкостный характер нагрузки), то реактивная мощность генерируется и имеет отрицательное значение. С точки зрения генерации и потребления между реактивной и активной мощностью существуют значительные различия. Если большая часть активной мощности потребляется приёмниками и лишь незначительная тратится в элементах сети и электрооборудования, то потери реактивной мощности в элементах сети могут быть соизмеримы с реактивной мощностью, потребляемой приёмниками электроэнергии. Активная мощность генерируется электростанциями, а реактивная – генераторами электростанций, синхронными компенсаторами, синхронными двигателями, батареями конденсаторов, тиристорными источниками реактивной мощности и линиями.

Концентрация производства реактивной мощности по ряду причин во многих случаях экономически нецелесообразна.

5.2. Источники реактивной мощности в электрической сети

Известно, что активную мощность нагрузки в электрических сетях получают от генераторов электрических станций, которые являются единственными источниками активной мощности. В то же время реактивную мощность нагрузка может получать не только от генераторов. Источниками реактивной мощности могут служить и некоторые другие электротехнические устройства, размещаемые на электрических подстанциях или непосредственно у потребителей электроэнергии.

К числу таких устройств относятся, в частности, синхронные компенсаторы – вращающиеся электрические машины, выполненные с явнополюсным ротором, на полюсах которого имеется обмотка возбуждения. Статорная обмотка (она же якорная обмотка) включается в сеть трехфазного тока. Режим синхронного компенсатора подобен режиму синхронного электродвигателя, работающего в режиме холостого хода. Такой двигатель потребляет из трехфазной сети относительно небольшую активную мощность, расходуемую на магнитные потери в ферромагнитных частях его магнитной цепи, а также на преодоление сил трения в подшипниках, на аэродинамические потери и т.п.

А налогичные условия характеризуют и режим синхронного компенсатора, который в первом приближении может быть представлен схемой замещения, не содержащей активных сопротивлений (рис.5.2, а). Этой схеме замещения соответствует векторная диаграмма (рис.5.2, б), на основании которой ток синхронного компенсатора (делая допущения, что синхронные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной осям незначительно отличаются друг от друга),

(5.4)

г де - электродвижущая сила, определяемая величиной тока возбуждения компенсатора;

- напряжение трёхфазной сети, к которой подключен компенсатор;

- продольное синхронное индуктивное сопротивление компенсатора.