Компенсация реактивной мощности
Если говорить об электрооборудовании, то на любом производстве его составляют устройства, обязательным условием нормальной работы которых является создание в них магнитных полей, а именно: трансформаторы, асинхронные двигатели, индукционные печи и прочие устройства, которые можно обобщённо охарактеризовать как индуктивная нагрузка. Гораздо реже применяются устройства, запасающие энергию, которые можно обобщённо считать ёмкостной нагрузкой.
Поскольку одной из особенностей индуктивности является свойство сохранять неизменным ток, протекающий через неё, то при протекании тока нагрузки появляется фазовый сдвиг между током и напряжением (ток «отстаёт» от напряжения на фазовый угол). Разные знаки у тока и напряжения на период фазового сдвига, как следствие, приводят к снижению энергии электромагнитных полей индуктивностей, которая восполняется из сети. Для большинства промышленных потребителей это означает следующее: по сетям между источником электроэнергии и потребителем кроме совершающей полезную работу активной энергии также передаётся реактивная энергия, не совершающая полезной работы. (Активная и реактивная энергии составляют полную энергию, при этом доля активной энергии по отношению к полной определяется косинусом угла сдвига фаз между током и напряжением — cosφ). Однако, протекая по кабелям и обмоткам в обратную сторону, реактивный ток снижает в пределах их пропускной способности долю протекающего по ним активного тока, вызывая при этом значительные дополнительные потери в проводниках на нагрев — так называемые активные потери. В случае, когда cosφ = 1, вся энергия дойдёт до потребителя. В случае cosφ = 0 ток в проводе возрастёт вдвое, поскольку одинаковый по величине ток будет протекать в обоих направлениях одновременно. В этом режиме активная мощность нагрузкой не потребляется, за исключением нагрева проводников.
Таким образом, нагрузка принимает и отдаёт в сеть практически всю энергию, при этом возникает ситуация, когда потребитель вынужден оплачивать энергию, которая не была использована фактически. В противоположность индуктивным элементам, ёмкостные элементы (например, конденсаторы) стремятся сохранять неизменным напряжение на своих зажимах, т.е. для них ток «опережает» напряжение. Поскольку величина потребляемой электроэнергии никогда не является постоянной и может меняться в существенном диапазоне за достаточно малый промежуток времени, то, соответственно, может изменяться и соотношение между активной потребляемой энергией и полной (cosφ). При этом чем меньше активная нагрузка потребителя, тем меньше значение cosφ. Отсюда следует, что для компенсации реактивной мощности необходимо оборудование, обеспечивающее регулирование cosφ в зависимости от изменяющихся условий работы, — это установки компенсации реактивной мощности (УКРМ, или ещё одно название — УКМ), состоящие, как правило, из батарей ёмкостных элементов (конденсаторов), коммутационного оборудования и устройств управления. Принцип работы УКРМ заключается в подключении к сети необходимого в данный момент времени количества конденсаторов для известного мгновенного значения реактивной мощности.
