Jednostka mocy biernej, moc bierna czynna i pozorna - co to jest moc bierna?

 Jednostka mocy biernej, moc bierna czynna i pozorna - co to jest moc bierna?
Autor Gabriela Sawicka
Gabriela Sawicka15.09.2023 | 6 min.

Moc bierna to ważny parametr charakteryzujący obwody elektryczne. Prawidłowe zrozumienie tego pojęcia jest kluczowe dla inżynierów i specjalistów zajmujących się instalacjami i urządzeniami elektrycznymi. W niniejszym artykule wyjaśnimy, czym jest moc bierna, jak się ją oblicza i jakie ma znaczenie w praktyce.

Czym jest moc bierna? Definicja i wyjaśnienie

Moc bierna jest to ta część mocy pozornej w obwodzie prądu przemiennego, która nie została zamieniona na pracę czy ciepło, ale została zużyta do wytworzenia pola magnetycznego w elementach indukcyjnych takich jak cewki, transformatory itp. Innymi słowy moc bierna to moc, która nie wykonuje żadnej pracy, ale jest konieczna do stworzenia pól magnetycznych w urządzeniach z cewkami indukcyjnymi. Nie powoduje strat energii, ale obciąża sieć elektryczną.

Moc bierną oznaczamy literą Q, a jej jednostką jest volt-amper bierny (var).

Jak obliczyć moc bierną w obwodzie elektrycznym? Wzór i przykłady

Moc bierną obliczamy ze wzoru:

Q = U x I x sinφ

gdzie:

  • Q - moc bierna [var]
  • U - napięcie [V]
  • I - natężenie prądu [A]
  • sinφ - sinus kąta przesunięcia fazowego φ

Przykład: obwód zasilany jest napięciem 230V i płynie w nim prąd 5A. Kąt przesunięcia fazowego wynosi 30 stopni. Moc bierną obliczamy:

Q = 230 x 5 x sin30° = 192,5 var

Jaka jest różnica między mocą bierną a czynną? Porównanie i cechy

Główne różnice między mocą bierną a czynną są następujące:

  • Moc czynna (P) wykonuje pracę i zamienia się w ciepło lub inne formy energii. Moc bierna (Q) nie wykonuje pracy.
  • Moc czynna powoduje straty energii i jej zużycie. Moc bierna nie powoduje strat, ale obciąża sieć.
  • Moc czynną mierzymy w watach [W]. Moc bierną w volt-amperach biernych [var].
  • Moc czynna zależy od oporu R. Moc bierna zależy od indukcyjności L i pojemności C.
  • Moc czynna wiąże się z prądem równoległym do napięcia. Moc bierna z prądem przesuniętym w fazie.

Jednostka mocy biernej - volt-amper bierny (var). Skąd się wzięła?

 Jednostka mocy biernej, moc bierna czynna i pozorna - co to jest moc bierna?

Jednostką mocy biernej w układzie SI jest volt-amper bierny, oznaczany symbolem "var". Nazwa pochodzi od słów "volt" i "amper" - jednostek odpowiednio napięcia i natężenia prądu. Moc bierna jest bowiem iloczynem napięcia i prądu, przesuniętych względem siebie o pewien kąt fazowy. Stąd volt-amper określa moc „pozorną”, która nie wykonuje pracy.

Oznaczenie var zostało zatwierdzone przez Międzynarodowy Układ Jednostek Miar w 1930 roku, wraz z ustaleniem jednostek dla mocy czynnej (wat) i pozornej (voltamper).

Kiedy występuje moc bierna pozorna? Przyczyny i skutki

Moc bierna pozorna występuje, gdy w obwodzie są obecne elementy pojemnościowe (kondensatory) lub indukcyjne (cewki), które powodują przesunięcie fazowe napięcia i prądu. Prąd wyprzedza wtedy napięcie o kąt 90 stopni. Moc pozorna nie jest zamieniana na pracę ani ciepło, ale obciąża sieć elektryczną.

Przyczyny mocy biernej pozornej to m.in.:

  • Obecność silników indukcyjnych
  • Transformatorów
  • Długich linii przesyłowych
  • Urządzeń z elektroniką mocy - falowniki, prostowniki itp.

Skutki to spadek napięcia, straty mocy i przeciążenia elementów sieci elektroenergetycznej.

Jak zmniejszyć moc bierną? Metody redukcji i korzyści

Moc bierną można zmniejszyć poprzez:

  • Kompensację mocy biernej - instalowanie baterii kondensatorów w celu poprawy współczynnika mocy.
  • Stosowanie silników synchronicznych zamiast indukcyjnych.
  • Optymalizację i dobór urządzeń o lepszych parametrach mocy.
  • Zmianę sposobu pracy i obciążenia urządzeń indukcyjnych.

Korzyści to m.in. obniżenie opłat za energię bierną, zmniejszenie obciążenia sieci i strat energii oraz możliwość zwiększenia mocy zainstalowanej.

Moc bierna indukcyjna i pojemnościowa - różnice i zastosowanie

Moc bierna indukcyjna występuje w obwodach z cewkami i jest spowodowana indukcyjnością. Powoduje ona opóźnienie prądu względem napięcia. Typowym przykładem są silniki indukcyjne. Moc pojemnościowa z kolei występuje w obwodach z kondensatorami. Prąd wyprzedza wtedy napięcie o 90 stopni.

Moc indukcyjna i pojemnościowa różnią się więc kierunkiem przesunięcia fazowego napięcia i prądu. ich skutki są jednak podobne - obciążają sieć elektryczną bez wykonywania pracy. Często występują jednocześnie i się znoszą.

Jakie są skutki zbyt dużej mocy biernej? Problemy i straty energii

Główne problemy związane ze zbyt dużą mocą bierną to:

  • Spadek napięcia - może powodować zakłócenia lub uszkodzenia urządzeń.
  • Przeciążenie elementów sieci elektroenergetycznej - konieczność zwiększania przekrojów przewodów i mocy transformatorów.
  • Zwiększone straty energii - na skutek przepływu większych prądów.
  • Wzrost amplitudy i zniekształcenia przebiegu napięcia.
  • Pogorszenie współczynnika mocy - a co za tym idzie wyższe opłaty za energię.

Dlatego ważna jest kontrola i redukcja mocy biernej poprzez odpowiednie działania i urządzenia kompensujące.

Podsumowanie

Moc bierna jest nieodłącznym elementem obwodów z urządzeniami indukcyjnymi takimi jak silniki, transformatory czy długie linie przesyłowe. Chociaż sama nie wykonuje pracy, to jej nadmiar może powodować szereg problemów związanych ze spadkiem napięcia, przeciążeniami i stratami energii. Dlatego istotne jest monitorowanie i kompensacja mocy biernej za pomocą urządzeń takich jak baterie kondensatorów. Prawidłowe zrozumienie zagadnień związanych z mocą bierną i umiejętność obliczania jej wartości są kluczowe dla inżynierów zajmujących się systemem elektroenergetycznym.

Najczęściej zadawane pytania

Moc pozorna jest suma geometryczna mocy czynnej i biernej. Obie moc pozorna i bierna nie wykonują pracy, ale moc bierna dodatkowo obciąża sieć poprzez prądy przesunięte fazowo.

Moc bierna bezpośrednio nie powoduje strat energii, ale zwiększa obciążenie sieci, co prowadzi do zwiększonych strat na skutek przepływu większych prądów.

Dla instalacji domowych współczynnik mocy wynosi 0,85-0,9. Dla dobrze skompensowanych, nowoczesnych instalacji przemysłowych może osiągać 0,95-0,98.

Typowe wartości kąta przesunięcia fazowego tgφ w sieciach niskiego napięcia mieszczą się w przedziale 0,4-0,6. Im mniejsza wartość tgφ, tym lepsze wykorzystanie energii.

Najczęściej stosowane napięcia znamionowe kondensatorów kompensacyjnych to 400V lub 660V dla sieci 3-fazowych i 230V dla 1-fazowych.

5 Podobnych Artykułów:

  1. Panele fotowoltaiczne 300W - sprawdź dlaczego to idealny wybór dla Twojego domu
  2. Niezwykła decyzja Holandii w sprawie net-meteringu. Czy to koniec taniego prądu z fotowoltaiki?
  3. Polskie instalacje OZE Better Energy - 236 MW i wzrost energii odnawialnej
  4. Jak online złożyć wniosek o zwiększenie mocy przyłączeniowej PGE?
  5. Zasada działania fotowoltaiki i paneli fotowoltaicznych - jak to działa?
tagTagi
shareUdostępnij
Autor Gabriela Sawicka
Gabriela Sawicka

Jako pasjonatka ekologii i życia na wsi, moje artykuły koncentrują się na tematach związanych z odnawialnymi źródłami energii, budownictwem i ekologicznym stylem życia.

Oceń artykuł
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
Ocena: 0.00 Liczba głosów: 0

Komentarze (0)

email
email

Polecane artykuły