في دائرة التيار المتردد، هناك نوعان من الطاقة الكهربائية التي يتم توفيرها للحمل عن طريق مصدر الطاقة: أحدهما طاقة نشطة والآخر طاقة رد الفعل. الجهد والتيار في نفس الطور، حيث يقوم مصدر الطاقة بتزويد الحمل بالطاقة، ويقوم الحمل بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة أخرى، وهو ما يسمى الطاقة النشطة. جزء من الجهد والتيار في مراحل مختلفة، وإمدادات الطاقة وتبادل الحمل الطاقة الكهربائية. لا يتم تحويل هذا الجزء (باستثناء فقدان الخط) من الطاقة الكهربائية إلى طاقة أخرى (بخلاف الكهرومغناطيسية)، وهو ما يسمى الطاقة التفاعلية.
القوة النشطة
الطاقة النشطة هي الطاقة الكهربائية اللازمة للحفاظ على التشغيل العادي للمعدات الكهربائية، أي الطاقة الكهربائية التي تحول الطاقة الكهربائية إلى أشكال أخرى من الطاقة (الطاقة الميكانيكية، الطاقة الضوئية، الطاقة الحرارية). على سبيل المثال: يقوم محرك بقدرة 5.5 كيلووات بتحويل 5.5 كيلووات من الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية لتشغيل مضخة المياه لضخ المياه أو الدراس لدرس الحبوب؛ تقوم معدات الإضاءة المختلفة بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية لإضاءة حياة الناس وعملهم. يتم تمثيل رمز الطاقة النشطة بالرمز P، وتشمل الوحدات الواط (W)، والكيلوواط (kW)، والميغاواط (MW).
الطاقة النشطة: في دائرة التيار المتردد، يُطلق على متوسط قيمة الطاقة اللحظية المنبعثة من مصدر الطاقة خلال الدورة (أو الطاقة التي يستهلكها مقاوم الحمل) "الطاقة النشطة". تؤدي الطاقة النشطة المنخفضة المفرطة إلى زيادة فقد الخطوط، وانخفاض السعة، وتقليل استخدام المعدات، مما يؤدي إلى زيادة هدر الطاقة الكهربائية.
قوة رد الفعل
الأحمال الحثية في شبكة الطاقة (مثل المحركات، والملفات، والمحولات، وسخانات الحث وآلات اللحام، وما إلى ذلك) ستنتج درجات متفاوتة من التباطؤ الكهربائي، وهو ما يسمى الحث.
تتمتع الأحمال الحثية بخاصية أنه حتى لو تغير الجهد المطبق في اتجاهه، فإن تباطؤ الحمل التحريضي لا يزال بإمكانه الحفاظ على اتجاه التيار (مثل الأمام) لفترة من الزمن. بمجرد وجود فرق الطور بين التيار والجهد، يتم توليد طاقة سلبية وتغذيتها مرة أخرى إلى الشبكة. عندما يكون التيار والجهد في نفس الطور مرة أخرى، تكون هناك حاجة إلى نفس الكمية من الطاقة الكهربائية لإنشاء مجال مغناطيسي في الحمل الحثي. تسمى هذه الطاقة الكهربائية العكسية للمجال المغناطيسي بالطاقة التفاعلية.
التعريف: في دائرة بها مغو أو مكثف، في كل نصف دورة، يتم تحويل طاقة مصدر الطاقة إلى طاقة المجال المغناطيسي (أو المجال الكهربائي) وتخزينها، ثم إطلاقها، وتكون طاقة المجال المغناطيسي المخزنة (أو المجال الكهربائي) عاد إلى الدائرة. يقوم مصدر الطاقة فقط بتبادل الطاقة هذا ولا يستهلك الطاقة فعليًا. نحن نسمي قيمة الطاقة لهذا التبادل "القوة التفاعلية".
القوة التفاعلية مجردة نسبيًا. هي الطاقة الكهربائية المستخدمة لتبادل المجالات الكهربائية والمجالات المغناطيسية داخل الدائرة ولإنشاء وصيانة المجالات المغناطيسية في المعدات الكهربائية. ولا يقوم بأي شغل خارجياً، بل يتحول إلى أشكال أخرى من الطاقة. تستهلك أي معدات كهربائية ذات ملفات كهرومغناطيسية طاقة تفاعلية لإنشاء مجال مغناطيسي. على سبيل المثال، يتطلب مصباح الفلورسنت 40-واط أكثر من 40 واط من الطاقة النشطة (تستهلك الصابورة أيضًا جزءًا من الطاقة النشطة) لإصدار الضوء، وتتطلب أيضًا حوالي 80 واط من الطاقة التفاعلية لملف الصابورة لإنشاء مجال مغناطيسي متناوب. ولأنه لا يقوم بأي عمل خارجي، فإنه يسمى "رد الفعل". يتم تمثيل رمز الطاقة التفاعلية بواسطة Q، والوحدة هي Var (Var) أو kVar (kVar).
مساوئ الطاقة التفاعلية العالية جدًا:
1) ستؤدي القدرة التفاعلية إلى زيادة الطاقة الحالية والظاهرية، مما يؤدي إلى انخفاض في قدرة النظام؛
2) زيادة القدرة التفاعلية ستؤدي إلى زيادة التيار الإجمالي، وبالتالي زيادة الفاقد في المعدات والخطوط؛
3) يزداد انخفاض جهد الخط، وسيؤدي تأثير الحمل التفاعلي أيضًا إلى تقلب الجهد بعنف.
بعد تشغيل المعدات الكهربائية الحثية في شبكة التوزيع، مثل المحولات والمحركات وأجهزة اللحام ومكيفات الهواء والغسالات والثلاجات ومصابيح الصوديوم ومصابيح الفلورسنت وما إلى ذلك، يجب ألا تقوم فقط بامتصاص الطاقة النشطة من الطاقة شبكة للعمل، ولكن أيضا تمتص الطاقة الخاملة. تخلق قوة العمل مجالًا مغناطيسيًا، مما يؤدي إلى انخفاض عامل الطاقة الطبيعي بشكل عام لعملاء الكهرباء. تنص بلادنا على معايير عامل الطاقة التي يجب الوفاء بها لاستهلاك الكهرباء من قبل عملاء الكهرباء.
القوة التفاعلية ليست بأي حال من الأحوال طاقة عديمة الفائدة، بل لها استخدامات عظيمة. يحتاج المحرك إلى إنشاء مجال مغناطيسي دوار والحفاظ عليه لتدوير الدوار، وبالتالي قيادة الحركة الميكانيكية. يتم إنشاء المجال المغناطيسي الدوار للمحرك من خلال الحصول على طاقة تفاعلية من مصدر الطاقة. تتطلب المحولات أيضًا طاقة تفاعلية لتوليد مجال مغناطيسي في الملف الأولي للمحول وتحفيز الجهد في الملف الثانوي. لذلك، بدون الطاقة التفاعلية، لن يدور المحرك، ولن يغير المحول الجهد، ولن يغلق موصل التيار المتردد. ومن أجل توضيح هذه المشكلة بشكل واضح، إليك مثال: يتطلب بناء خزانات المياه في المناطق الريفية أعمال الحفر ونقل التربة. عند نقل التربة، تمتلئ سلال الخيزران بالتربة. التربة الملتقطة تشبه القوة النشطة، وسلة الخيزران الفارغة تشبه القوة التفاعلية. سلال الخيزران ليست عديمة الفائدة. كيف يمكن نقل التربة إلى السد بدون سلال الخيزران؟
في ظل الظروف العادية، لا تحتاج المعدات الكهربائية إلى الحصول على الطاقة النشطة من مصدر الطاقة فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى الحصول على الطاقة التفاعلية من مصدر الطاقة. إذا كانت الطاقة التفاعلية في شبكة الطاقة غير متوفرة، فلن يكون لدى المعدات الكهربائية طاقة تفاعلية كافية لإنشاء مجال كهرومغناطيسي عادي. بعد ذلك، لن تتمكن هذه المعدات الكهربائية من الحفاظ على التشغيل في ظل الظروف المقدرة، وسوف ينخفض الجهد الطرفي للمعدات الكهربائية. هذا يؤثر على التشغيل العادي للمعدات الكهربائية.
للطاقة التفاعلية آثار سلبية معينة على إمدادات الكهرباء واستهلاكها، خاصة في:
(1) تقليل خرج الطاقة النشط للمولد.
(2) تقليل قدرة إمداد الطاقة لمعدات نقل وتحويل الطاقة.
(3) يسبب زيادة في فقدان جهد الخط وزيادة فقدان الطاقة.
(4) يتسبب في انخفاض عامل الطاقة وانخفاض الجهد، بحيث لا يمكن الاستفادة من قدرة المعدات الكهربائية بالكامل.
إن الطاقة التفاعلية التي يتم توفيرها من المولدات وخطوط نقل الجهد العالي بعيدة كل البعد عن تلبية احتياجات الحمل. لذلك، يجب إعداد بعض أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية في شبكة الطاقة لتكملة الطاقة التفاعلية لضمان احتياجات المستخدمين من الطاقة التفاعلية. بهذه الطريقة، يمكن للمعدات الكهربائية أن تعمل فقط عند الجهد المقنن. ولهذا السبب تحتاج شبكة الطاقة إلى تركيب أجهزة تعويض الطاقة التفاعلية.
