חישוב האנרגיה החשמלית המשמשת מכשיר חשמלי ביתי או תעשייתי נעשה בדרך כלל תוך התחשבות בהספק הכולל של הזרם החשמלי העובר במעגל החשמלי הנמדד. יחד עם זאת, נבדלים שני אינדיקטורים המשקפים את עלויות הכוח המלא בעת השירות לצרכן. אינדיקטורים אלה נקראים אנרגיה פעילה ותגובתית. כוח ברוטו הוא הסכום של שתי הנתונים הללו. על מה זה חשמל פעיל ותגובתי וכיצד לבדוק את כמות התשלומים שנצברו, ננסה לספר במאמר זה.
עוצמה מלאה
לפי הנוהג המקובל, הצרכנים אינם משלמים עבור הקיבולת השימושית, המשמשת ישירות במשק, אלא עבור המלאה, שמשחררת מפעל הספקים. אינדיקטורים אלה נבדלים על ידי יחידות מדידה - הספק הכולל נמדד בוולט-אמפר (VA), והספק שימושי נמדד בקילו-וואט. חשמל פעיל ותגובתי משמש את כל מכשירי החשמל המופעלים על ידי רשת החשמל.
חשמל פעיל
הרכיב הפעיל של הספק מלא עושה עבודה שימושית ומומר לאותם סוגי אנרגיה שהצרכן צריך. עבור חלק ממכשירי חשמל ביתיים ותעשייתיים, ההספק הפעיל והנראה לעין בחישובים זהים. בין מכשירים כאלה ניתן למצוא תנורים חשמליים, מנורות ליבון, תנורים חשמליים, תנורי חימום, מגהצים ומכבשי גיהוץ וכו'.
אם הכוח הפעיל של 1 קילוואט מצוין בדרכון, אז ההספק הכולל של מכשיר כזה יהיה 1 קילוואט.
המושג של חשמל תגובתי
סוג זה של חשמל טבוע במעגלים הכוללים אלמנטים תגובתיים. חשמל תגובתי הוא החלק של קלט הכוח הכולל שאינו משמש לעבודה שימושית.
במעגלי DC, הרעיון של כוח תגובתי נעדר. במעגלי AC, הרכיב התגובתי מתרחש רק כאשר קיים עומס אינדוקטיבי או קיבולי. במקרה זה, יש חוסר התאמה בין שלב הזרם לשלב המתח. מעבר פאזה זה בין מתח לזרם מסומן באמצעות הסמל "φ".
עם עומס אינדוקטיבי במעגל, נצפה פיגור פאזה, עם עומס קיבולי הוא לפניו. לכן, רק חלק ממלוא ההספק מגיע לצרכן, וההפסדים העיקריים מתרחשים עקב חימום חסר תועלת של מכשירים ומכשירים במהלך הפעולה.
הפסדי חשמל מתרחשים עקב נוכחותם של סלילים אינדוקטיביים במכשירים חשמליים וקבלים. בגללם, חשמל מצטבר במעגל במשך זמן מה. האנרגיה המאוחסנת מוזנת בחזרה למעגל. מכשירים שצריכת החשמל שלהם כוללת מרכיב תגובתי של חשמל כוללים כלי עבודה חשמליים ניידים, מנועים חשמליים ומכשירי חשמל ביתיים שונים. ערך זה מחושב תוך התחשבות במקדם הספק מיוחד, המסומן כ-cos φ.
חישוב של חשמל תגובתי
גורם כוח נע בין 0.5 ל-0.9; את הערך המדויק של פרמטר זה ניתן למצוא בדרכון של המכשיר החשמלי. יש להגדיר את ההספק הנראה כמנת ההספק הפעיל חלקי גורם.
לדוגמה, אם ההספק של מקדחה חשמלית הוא 600 W והערך הוא 0.6, אזי סך ההספק הנצרך על ידי המכשיר יהיה 600/06, כלומר 1000 VA. בהיעדר דרכונים לחישוב ההספק הכולל של המכשיר, ניתן לקחת את המקדם שווה ל-0.7.
מאחר ואחת המשימות העיקריות של מערכות אספקת החשמל הקיימות היא לספק כוח שימושי לצרכן הקצה, הפסדי הספק תגובתיים נחשבים לגורם שלילי, ועלייה במדד זה מטילה ספק ביעילות המעגל החשמלי כשלם. ניתן להמחיש את האיזון בין כוח פעיל ותגובתי במעגל בצורה של התמונה המצחיקה הזו:
ערך המקדם כאשר לוקחים בחשבון הפסדים
הגבוה יותרערך מקדם ההספק, כך יהיה פחות אובדן החשמל הפעיל - מה שאומר שהצרכן הסופי של האנרגיה החשמלית הנצרכת יעלה קצת פחות. על מנת להעלות את ערכו של מקדם זה, נעשה שימוש בשיטות שונות לפיצוי על הפסדי חשמל שאינם יעדים בהנדסת חשמל. התקני פיצוי הם מחוללי זרם מובילים המחליקים את זווית הפאזה בין זרם למתח. לעתים משתמשים בבנקי קבלים לאותה מטרה. הם מחוברים במקביל למעגל העבודה ומשמשים כמפצים סינכרוניים.
חישוב עלות החשמל ללקוחות פרטיים
לשימוש פרטני, חשמל פעיל ותגובתי אינו מופרד בחשבונות - מבחינת צריכה, חלקה של האנרגיה התגובתית קטן. לכן, לקוחות פרטיים בעלי צריכת חשמל עד 63 א' משלמים חשבון אחד, שבו כל החשמל הנצרך נחשב פעיל. הפסדים נוספים במעגל עבור חשמל תגובתי אינם מוקצים בנפרד ואינם משולמים.
מדיד חשמל תגובתי לעסקים
דבר נוסף הוא ארגונים וארגונים. מספר עצום של ציוד חשמלי מותקן בחצרים תעשייתיים ובבתי מלאכה תעשייתיים, ובסך החשמל הנכנס יש חלק ניכר מהאנרגיה התגובתית, הנחוצה להפעלת ספקי כוח ומנועים חשמליים. חשמל פעיל ותגובתי המסופק לארגונים וארגונים זקוק להפרדה ברורה ולדרך אחרתתשלום עבורו. במקרה זה, החוזה האחיד משמש בסיס להסדרת היחסים בין ספק החשמל לצרכני הקצה. על פי הכללים שנקבעו במסמך זה, ארגונים הצורכים חשמל מעל 63 A זקוקים למכשיר מיוחד המספק קריאות אנרגיה תגובתית לצורך מדידה ותשלום.מפעילת הרשת מתקין מד חשמל תגובתי ומטעינה לפי קריאותיו.
גורם אנרגיה ריאקטיבי
כפי שהוזכר קודם לכן, חשמל פעיל ותגובתי בחשבוניות לתשלום מוקצים בשורות נפרדות. אם היחס בין הנפחים של חשמל תגובתי ונצרך אינו עולה על הנורמה שנקבעה, אז התשלום עבור אנרגיה תגובתית אינו מחויב. ניתן לקבוע את מקדם היחס בדרכים שונות, ערכו הממוצע הוא 0.15. אם חריגה מערך סף זה, מומלץ למפעל הצרכני להתקין התקני פיצוי.
כוח תגובתי בבנייני דירות
צרכן אופייני של חשמל הוא בניין דירות עם נתיך ראשי שצורך יותר מ-63A. כך, דיירי בניין דירות רואים בחיובים רק תשלום עבור מלוא החשמל המסופק לבית על ידי הספק. אותו כלל חל על שיתופי דיור.
מקרים מיוחדים של חשבונאות כוח תגובתי
יש מקרים שבהם יש גם ארגונים מסחריים וגם דירות בבניין רב קומות. אספקת החשמל לבתים כאלה מוסדרת על ידי חוקים נפרדים. לדוגמה, החלוקה יכולה להיות בגודל השטח שמיש. אם ארגונים מסחריים תופסים פחות ממחצית השטח השימושי בבניין דירות, אז התשלום עבור אנרגיה תגובתית אינו נגבה. אם אחוז הסף חרג, אזי יש חובות לשלם עבור חשמל תגובתי.
במקרים מסוימים, בנייני מגורים אינם פטורים מחיובי כוח תגובתי. לדוגמה, אם בבניין יש נקודות חיבור למעלית לדירות, החיוב עבור השימוש בחשמל תגובתי מתבצע בנפרד, רק עבור ציוד זה. בעלי דירות עדיין משלמים רק חשמל פעיל.
הבנת המהות של אנרגיה אקטיבית ותגובתית מאפשרת לחשב נכון את ההשפעה הכלכלית של התקנת התקני פיצוי שונים המפחיתים הפסדים מעומס תגובתי. על פי הסטטיסטיקה, מכשירים כאלה מאפשרים לך להעלות את הערך של cos φ מ-0.6 ל-0.97. כך, מכשירי פיצוי אוטומטיים עוזרים לחסוך עד שליש מהחשמל המסופק לצרכן. הפחתה משמעותית של הפסדי חום מגדילה את חיי המכשירים והמנגנונים באתרי הייצור ומפחיתה את עלות המוצרים המוגמרים.
