Moc bierna Q [kVARh]

Obyśmy nie płacili za moc bierną w taryfach domowych, ale skoro to czytasz to chcesz zrozumieć o co kaman... i co do tego ma PF, tgfi i jak kompensować by nie płacić za moc bierną. Bez marketingu, tu nie ma nic o wyprzedzaniu U od I itp., działamy!

Mamy 3 moce w energetyce

• P moc czynna w  [ W lub kWh ]

• Q moc bierna, dodatnia to indukcyjna Q+/QL+, ujemna to pojemnościowa Q-/QC- , w var lub kvarh ]

• S moc pozorna w [ VA lub kVAh ]

W idealnym świecie wystarczyła by nam moc czynna ale elektronika (kondensatory czyli pojemność) i silniki (cewki czyli indukcyjność) sprawiają że nie możemy już ignorować mocy biernej, szczególnie jeśli  planują byśmy za to płacili.
ZE ( Zakład energetyczny ) liczy nas za moc czynną i dorzuca przeróżne opłaty dodatkowe a firmy płacą jeszcze za moc bierną.

Za jakie moce bierne ZE będzie pobierać opłaty, karać nas:

• Q+/QL+ moc bierna indukcyjna - tylko po przekroczeniu progu tgφ = 0,4 lub 0,08 - w zależności od umowy z ZE. Na FV wyrażana w kWh sic!

• Q-/QC- moc bierna pojemnościowa  - od każdej kvarh tej mocy, obecnie tylko firmy

To oznacza że na tych dwóch rodzajach się skupiamy. 

Podstawa  - trójkąt mocy przedstawiający zależności pomiędzy P Q S, gdy poznamy zależność to będziemy mogli przejść do wzorów - prostych, spokojnie :).

Trójkąt mocy to suma wektorów S = P + (±)Q lecz jak wcześniej wspomniałem Q może być ujemne lub dodatnie.
Niżej wykres który zaczyna się z punktu 0,0 i wykreślamy w prawo moc czynną P, następnie idziemy w górę/dół z mocą bierną Q i gdy się zatrzymamy to od 0,0 wykreślamy sumę wektorową nazwaną mocą pozorną S, jej na rachunkach nie ma więc nasze myśli zakończą się na biernej Q.

Co to oznacza ? 

Gdy pobieramy energię odbiornikiem z cewkami to Q jest dodatnie, idzie w górę, wypadkowa S zawsze jest dodatnia.
Gdy pobieramy energię odbiornikiem z kondensatorami to Q jest ujemne, idzie w dół, wypadkowa S zawsze jest dodatnia.
Wniosek główny to fakt że S i P są >=0 a tylko Q może być  dodatnia lub ujemna podczas pomiaru. Idealna sytuacja gdy możemy sprawdzić na własnym liczniku znak mocy biernej Q.

Chwila, przecież teraz mamy elektronikę która używa kondensatorów, cewek i wiele innych elementów, to prawda i dlatego licznik widzi wypadkową z tych wszystkich elementów. W końcu ZE na Liczniku cyfrowym pokazuje nam strzałkę w górę lub w dół (nigdy obie jednocześnie), to właśnie oznacza że ze wszystkich urządzeń wypadkowa to Q+ lub Q- w danym momencie pomiaru. Jeden stan jest możliwy w jednym czasie więc licznik zlicza osobno wszystkie wystąpienia Q+/Q- w osobnych kodach OBIS, w ramach okresu rozliczeniowego. Każdy z nich ma własną politykę rozliczania.

W tym momencie możemy wprowadzić PF (Power Factor) który ukazuje nam ile mamy energi czynnej a biernej - tak to najprościej wyjaśnić, taka huśtawka która nam pokazuje czy mamy moc czynną czy bierną :).
Proste liczniki elektryczne często wyświetlają wartość PF, dlatego od tego zaczniemy.
PF to zakres od 0 do 1 i nie rozróżnia znaku Q, traktuje to jako wartość bezwzględną a więc tylko wiemy ile jest mocy biernej ale nie jesteśmy w stanie określić czy jest ona indukcyjna czy pojemnościowa.

PF = cos(φ)  =  P / S  [ W / VA ]
czyli jest to stosunek mocy czynnej P do mocy pozornej S. Tanie liczniki podadzą nam wartość PF jako procent dziesiętny np, 0,75 .

Warte zapamiętania wartości:
PF = 1    (sama energia czynna P, super bo nie mamy żadnej mocy biernej )
PF = 0,996 (  to tg(φ) = 0,08 - jeśli to by była Q indukcyjna to niektóre firmy zaczną być obciążane karą)
PF = 0,93 (  to tg(φ) = 0,4 - jeśli to by była Q indukcyjna to niektóre firmy zaczną być obciążane karą)
PF = 0   (sama energia bierna Q)

Skoro tanie liczniki pokazują nam PF to czy jest on nam przydatny ? Tylko do szybkiego określenia "jakości odbiornika" ilości mocy biernej generuje ew. do wyliczenia mocy pozornej S = P / PF [ VA ] co może się przydać do porównania mocy falowników lub UPSów które często podają moc w VA a nie w W.
Niektóre firmy oświetleniowe w specyfikacji informują właśnie o PF traktując go jako wyznacznik jakości produktu.

S²  = P²  + Q²
Q = √ ( S²  - P² ) 

To główny wzór dotyczący trójkąta mocy do którego wracamy, ale przydatny jest dopiero gdy posiadamy licznik który poda nam wartości mocy pozornej i czynnej by wyliczyć wartość i znak mocy biernej (by rozpatrzeć czy jest indukcyjna ( wynik dodatni ) czy pojemnościowa ( wynik ujemny ) ).
Im częściej zbieramy te dane, sumujemy osobno wartości dodatnie, osobno ujemne i w efekcie otrzymujemy własny analizator mocy biernej !
Mam nadzieję że zaczynasz widzieć w jakim kierunku idziemy.

Skoro potrafimy wyliczyć moc bierną Q a po znaku określić jej typ to można by się pokusić o własny analizator owej mocy biernej który będzie starać się równoważyć ten stan ale zostaje nam pytanie: JAK wyrównać by NIC nie płacić za moc bierną = dążyć do QC- = QL+ bądź by PF=1 ale jak ?

Zasada huśtawki !. Gdy np. moc bierna indukcyjna QL+ przeważa czyli Licznik widzi wartość Q dodatniego znaku to mamy za dużo indukcyjności i musimy dodać pojemności za pomocą dodania kondensatorów lub zacząć wyłączać np. silniki. W pewnym momencie zbliżymy się do wyrównania a jeśli za bardzo skompensujemy to przechylimy kładkę huśtawki i zaczniemy posiadać moc bierną pojemnościową czyli Q o wartości ujemnej.

Czym jest idealne wyrównanie - tym by ZE nas nie karał za moc bierną i byśmy nie musieli wyłączać urządzeń które są uruchomione....  a jest taki zakres ? TAK ! Nawet dwa rozwiązania!

• taryfa domowa :) gdyż obecnie ZE nie obciążają domowników kosztem energii biernej

• Moc bierna indukcyjna w której współczynnik tangens kąta przesunięcia fazowego między prądem a napięciem nie przekracza określonego progu <- do tego dążymy

Zabrzmiało skomplikowanie, ale to jest prosty wzór tgφ = Q / P [ VAR / W ] co oznacza że mamy takie sytuacje

• +Q czyli dodatnia moc bierna zwana indukcyjną, tutaj zakres Q / P od 0 do 0.08 dla niskiego napięcia (domy, małe firmy) jest darmowy, powyżej progu płacimy

• -Q czyli ujemna moc bierna zwana pojemnościową, tutaj płacimy od każdej pobranej kvarh

Masz uwagi, pisz śmiało na moc-bierna@sibex.ovh

a można jeszcze bardziej skomplikować temat ? Pytasz, masz :D 4 kwadranty mocy biernej czyli sytuacja gdy produkujemy energię i wysyłamy ją do ZE lub tematyka matematyczna ? Chyba nikt nie chce się w to mieszać :) AI nawet kółko trójkąta mocy wygenerowała :)