13,264
31
1
Reaktive målere
101
0
Hva er årsaken til at elverket krever egne reaktive målere i anlegg det trekkes mye reaktiv effekt?
Reaktiv effekt pender jo frem og tilbake i ledningene og er nødvendig for å danne magnetisering, men den forbrukes ikke, noe som vil si at den energien som reaktiv effekt danner i f.eks. en spole tilbakeleveres til elverket når strømmen skrur seg av(?).
Det kan jo bli et spenningsfall og det vil bli effekttap i selve kabelen grunnet høyere strøm, men dette effekttapet er vel aktiv effekt, så vil ikke dette bli registrert på forankoblet energimåler? Sånn sett betaler man vel for effekttapet den reaktive effekten skaper, uten å måtte ha egne reaktive målere?
Reaktiv effekt pender jo frem og tilbake i ledningene og er nødvendig for å danne magnetisering, men den forbrukes ikke, noe som vil si at den energien som reaktiv effekt danner i f.eks. en spole tilbakeleveres til elverket når strømmen skrur seg av(?).
Det kan jo bli et spenningsfall og det vil bli effekttap i selve kabelen grunnet høyere strøm, men dette effekttapet er vel aktiv effekt, så vil ikke dette bli registrert på forankoblet energimåler? Sånn sett betaler man vel for effekttapet den reaktive effekten skaper, uten å måtte ha egne reaktive målere?
Som du sier så pendler den reaktive effekten frem og tilbake, hele tiden mens lasten er aktiv. Denne strømmen fører til imidlertid til vanlig ohms tap i overføringsnettet, noe som selvfølgelig er uønsket.
PS Tap pga den reaktive effekten må mao kompenseres med mer vann.
Hafslund skriver på hjemmesidene sine:
Angående at man betaler for effekttapet den reaktive effekten skaper, så har KjellG helt rett i at denne strømmen fører til vanlig ohmsk tap i overføringsnettet; kan understreke at poenget er at det aller meste av dette tapet da vil skje i netteierens kabler, før strømmåleren hos kunden, og at dette da gir strømforbruk som ingen kan faktureres for.
For de som skulle ønske å gå nærmere inn på dette finnes en lang tråd hvor endel av de vanligste misforståelsene på dette feltet kommer fram, sammen med noen forsøk på pedagogiske forklaringer på hvordan ting henger sammen.
http://www.byggebolig.no/el-installasjon-teknisk-installasjon/cos-phi/100/
Har et lite tilleggsspørsmål, hvordan blir den reaktive effekten som er i spolen når den er magnetisert tilbakelevert til everket?
Si man skrur av sikringen som spolen er koblet til, da vil man jo bryte kretsen slik at ingen energi kan gå fra spolen og tilbake til overføringsnettet.
Fra Wikikpedia:
Ved en elektromagnetisk kraft der vi har en spole tvinnet rundt en jernkjerne er den reaktive effekt med på å bygge opp det magnetiske feltet når strømmen vokser. Den samme energien leveres tilbake fra spolen når strømmen i spolen avtar.
KarstenBeate:45kr/kVAr fra hafslund!? Hva er årsaken til denne vanvittige prisforskjellen mellom aktiv og reaktiv effekt?
KjellG har gitt deg et hint om dette allerede. Wikipedia-sitatet ditt underbygger det samme. Spenningen på spolen blir større, blir mindre, skifter retning, blir enda mer negativ og går tilbake til null igjen 50 ganger i sekundet. Den reaktive effekten overføres i løpet av hver eneste syklus av sinusen, 50 ganger i sekundet. Man skrur neppe sikringene av og på 50 ganger i sekundet.
Nå finnes det som nevnt pedagogiske forklaringer i tråden jeg nevnte. Men jeg kan nevne en kortversjon av en av disse forklaringene som et forslag på å svare direkte på spørsmålet ditt: "Normaltilfellet" er at en forbruker (e-verk-kunde, lampe eller lignende) i hvert mikrosekund slipper gjennom en strøm (et antall ampere) som er proporsjonal med spenningen (et antall volt). Dette husker vi fra ungdomsskolen som Ohms lov, hvor forholdstallet mellom antall ampere og volt kalles motstand og uttrykkes som et antall Ohm: R = U / I. Det vil altså gå mest strøm akkurat i det øyeblikket det er størst spenning; man sier at strøm og spenning er i fase. En forbruker som oppfører seg slik er en god kunde for E-verket, og her får man ingen reaktiv effekt, bare aktiv effekt. Man kaller det en Ohmsk forbruker.
Men det er mulig at strøm og spenning ikke er i fase. Du kjenner åpenbart til spoler. Spoler "liker ikke" at man endrer strømmen gjennom dem, og reagerer i slike tilfeller ved å lage en spenning som kjemper imot strømendringen. Spenningen fører til en strøm. Denne gjenstridige spenningen/strømmen laget av spolen er ikke størst når påtrykt spenning er størst, men når spenningsENDRINGEN er størst. Spolen kan derivere! Denne strømmen er IKKE i fase med spenningen som E-verket trykker på spolen. En spole følger IKKE Ohms lov slavisk når den påtrykkes vekselstrøm. Spenningen/strømmen som spolen reagerer med går ikke engang i samme retning som spenningen/strømmen fra E-verket hele tiden, så i noen mikrosekunder i hver syklus, 50 ganger i sekundet, kan man få strøm som går i motsatt retning av påtrykket spenning. Forbrukeren PRODUSERER strøm i disse mikrosekundene. Og også ellers i sinus-syklusen forbruker ikke forbrukeren strøm like effektivt som i det rent Ohmske tilfellet heller, siden forbrukeren ikke forbruker strøm akkurat på den tiden strømmen er mest brukbar, nemlig når spenningen er størst. Total strøm inn til forbruker er ikke lenger helt i fase med total spenning inn til forbruker. Faseforskjellen er gitt som en vinkel, kalt phi (uttales "fi"), og resten får du finne ut i fra tråden som det ble lenket til, eller fra Wikipedia.
Når man "kjøper" denne reaktive effekten skal man jo ikke betale for hele den reaktive effekten, for den produseres jo ikke i sin helhet ved at et vannkraftverk må bruke så mye mer vann eller at et kullkraftverk må forbruke så mye kull at det tilsvarer denne effekten; det er jo sånn sett en imaginær effekt. Det er bare OVERFØRINGSTAPET forbundet ved denne effekten man skal betale for; det er bare denne energien som må produseres hos kraftverket. Og overføringstapet er jo selvsagt avhengig av spenningstapet i overføringsnettet, jamfør Ohms lov igjen. Og spenningstapet i overføringsnettet avhenger av mange ting, blant annet hvor mye strøm naboene dine bruker til enhver tid, jamfør Ohms lov igjen. Det er vanligvis ikke installert målere som kan måle dette overføringstapet på en skikkelig måte overalt i nettet, og uansett er det uforutsigbart og ukontrollerbart for kunden og det er tvilsomt om man kan fakturere noe som er uforutsigbart og ukontrollerbart. Derfor tar man bare en knøttliten avgift for den reaktive effekten; nok til at det vil lønne seg for kunden å fasekorrigere forbruket sitt ved å sette inn kondensatorer eller spoler på nettet innenfor strømmåleren sin. Det er altså ekstremt mye billigere å "kjøpe" reaktiv effekt enn å kjøpe aktiv effekt, slik det skal være. Og som du ser er prisen på reaktiv effekt satt som en pris på (maks)effekten, mens prisen på den aktive delen er satt som en pris på energien, altså effekt multiplisert med tid.
Dette er sammenlignbart med 45 kr/kVAr/mnd.
(Nå må jeg innrømme at de sidene til Hafslund gir meg noe hodepine)
Ad reaktiv effekt ved utkobling. Det kan være hissige greier. Det er faktisk det som fører til overslag i bensinbilens tennplugg. Ved utkobling i elnettet vil deler av denne energien finnes som gnisting over brytekontaktene.
Jeg var vel ikke helt tydelig på poenget mitt der. Poenget jeg prøvde å få fram var at for aktiv effekt (eller egentlig energi) betaler man mest for kilowattimene, og så betaler man en forholdsvis liten avgift for kilowattene på toppen.
For reaktiv effekt betaler man i henhold til den nevnte siden fra Hafslund ikke for "kilovoltampertimene", men bare en forholdsvis liten avgift for kilowoltamperene.
Sagt (eller egentlig skrevet) med andre ord: For aktiv effekt betaler man for energien og for overføringskapasiteten; for reaktiv effekt betaler man bare for overføringskapasiteten. Hvis man bruker mye energi i forhold til overføringskapasiteten (altså at man bruker strøm mange timer i måneden) blir energiprisen fort mye større enn overføringskapasitetsprisen.
To problemer for netteier:
1) Netteier får en ekstrastrøm på grunn av oppladingen/utladningen av kondensator eller spole som man ikke utfører arbeid (=betalt for)
2) Tapet i kabel er Ptapt=I^2*R, så en dobling av strømmen i kabelen gir 4 ganger mer tap som må kompenseres med 4 ganger så stort tverrsnitt (=dyrt).
Det sies at reaktiv effekt er bortkastet og uønsket fordi den ikke utgjør noe arbeid, og vi ønsker derfor å minske/elminiere den. For magnetisering av spoler er det jo den rekative effekten som skaper magnetfeltet og derfor kan man vel ikke si at den ikke utgjør noe arbeid, da det er den som får ankeret til å tiltrekkes spolen, og derfor skaper den reaktive effekten bevegelse. Desto større reaktiv effekt, desto sterkere magnetfelt, vil ikke dette også si at desto mere reaktiv effekt vi har, desto mere moment får motoren?
For meg høres det derfor feil ut at den reaktive effekten ikke utgjør noe arbeid og er bortkastet/uønsket. Ville f.eks. en asynkronmotor med cos phi = 1 fungert?
I nettet er reaktiv effekt lite ønsket da det fører til ohms tap i ledningsnettet. Derfor setter en inn lokale faseutjevningstiltak slik at reaktiv effekt kan pendle lokalt.
Hvordan er det den ikke utfører arbeid skjønner jeg ikke, da den skaper bevegelse? Reaktiv effekt fører til magnetisering som igjen fører til at ankeret i en spole/rele) trekker seg mot magnetfeltet og derfor skapes en bevegelse. Det samme med en asynkronmotor, der tiltrekkes jo rotoren statorfeltet på grunn av magnetiseringen som den reaktive effekten står for. Ville en motor med cos phi= 1 fungert?
Du finner et ekvivalentskjema for en asynkronmotor her:
https://en.wikipedia.org/wiki/Asynchronous_motor#Steinmetz_equivalent_circuit
Kunnskapene mine ut over det er for gamle og støvete til at jeg vil forsøke meg på en teoriutlegning.
Magnetisering i seg selv er ikke direkte arbeid nei, men bevegelsen til rotoren, såvel som et rele, er en direkte konsekvens av magnetiseringen, noe som den reaktive effekten skaper.
Det samme som at varme(arbeid?) er en direkte konsekvens av aktiv strøm gjennom en motstand.
Det er derfor jeg ikke skjønner hvordan man kan si at den ikke gjør noe arbeid når den får rotoren til å rotere.
Kan noen svare på om en asynkronmotor med cos phi = 1 fungerer tilfredsstillende.
Utføres det noe arbeid i en huske? Energien pendler, men er det utført noe arbeide?
En motor vil ikke fungere for cos phi = 1. Ingen magnetisering.
Ser ut som det kanskje er definisjonen av arbeid vi er litt uenige om.
Jeg mener det er arbeid at magneten løftes i første omgang, selv om den ikke går ned igjen. Det må en kraft/ et stykke arbeid for å få magneten til å løfte seg.
I asynkronmotoren derimot påsettes det jo vekselspenning, men i ditt tilfelle er magnetpolene faste, så med vekselspenning ville de vel også frastøtet hverandre etter at bordmagnet har blitt løftet.
Hva mener du med netto arbeid?
At det arbeidet som ble utført da en løftet magneten får en tilbake idet magneten slippes ned igjen. Samlet arbeide = 0.
Det er en masse litteratur og Youtube som tar opp fastmagnet"motorer". Ingen av dem virker.
Ser du på releet ditt: sløyfer ankeret og bruker tykk gulltråd (ikke noe ohms tap), så måler du fortsatt reaktiv strøm, men hvor er utført arbeide?
Du kjenner til at effekt er gitt ved P=U*i. Hvis du nå i stedet integrerer P(t) = U(t)*I(t) over en hel periode for en ideell spole påtrykt en sinus, vil du finne at P(t)=0 Det er ikke utført noe netto arbeide i spolen.
Da har man altså flyttet boksen 40 meter uten at den returnerer til sin opprinnelige posisjon etter man har skrudd av motoren.
Dette blir vel ganske analogt med en trafo i tomgang vs. en trafo med last skulle jeg tro.
Sånn tror jeg det er ivhertfall. Men jeg garanterer på ingen måte noe;)
trolig flyr dette over hodet på de fleste, meg inkludert.
Skal gjøre et forsøk på en enklere fremstilling:
En asynkronmotor kan sammenlignes med en transformator. La oss anata at det ikke finnes ohms tap, jerntap eller luftvirveltap. Stator og statorviklngene tilsvarer primærsiden på trafo. Primærsiden har sin induktans, dvs spolen som setter opp et magnetfelt i kjernen. Det trengs energi for å sette opp feltet, men denne energiene pendler tilbake til nettet i neste øyeblikk.
Rotor i motoren er sekundærvindingen i vår "transformator". Ser vi på en asynkronmotor, så vet vi at det er ytterst få "viklinger", bare et bur av av kobber eller aluminium. Sekundærsiden av vår transformator har derfor svært liten selvinduktans og utgangen av vår trafo er nær kortsluttet. (Det er litt derfor at en asynkronmotor også kalles en kortslutningsmotor). Hvorfor blåser ikke sikringen - trafoen vår er jo kortsluttet på utgangen!?
Her kommer koblingen mellom primær og sekundærside i vår "trafo" inn. Når motoren løper i tomgang løper den nær synkront med det roterende feltet. Det er mao en dårlig kobling mellom primærside og sekundærside i transformatoren og lite energi kan transformeres over. Det induseres en liten strøm i sekundærsiden som balanserer påtrykket.
Vi begynner å belaste motoren. Det fører til at den sakker. Koblingen mellom primær og sekundær blir bedre. Dette induserer umiddelbart en større strøm i sekundærviklingne.
Sekundærviklingen roterer nå med sakking i et magnetfelt. Etter Lenz lov vet vi at at en leder i et magnetfelt som leder strøm utsettes for en sideveis kraft. Her er momentet som overføres energi/arbeid til sekundærsiden og rotorakslingen. Denne kraften er vedvarende etter som viklingen beveger seg i det magnetiske feltet. Mao det er kraft og bevegelse: det overføres mekanisk arbeid til rotor.
En annen egenskap med en asynkrinmotor er at ved start så står rotor stille. Da er det en meget god kobling mellom primærside og den nær kortsluttede sekundæren. Dette medfører en meget stor startstrøm til rotor har kommet opp i fart. Dette er det andre argumentet for at motoren ofte kalles kortslutningsmotor.
Ekvivalentskjemaet til Steinmetz kan forenkles til to vesentlige komponenter som er koblet i parallell: induktansen i kjernen eller "magnetiseringen" og en variabel motstand R/s. Magnetiseringen får nettspenning og er uavhengig av resten av motoren og dennes driftstilstand. R/s er en ekvivalent "motstand" som avtar med økende slip. Denne motstanden representerer overført arbeid fra strømmen til rotorakslingen.
Litt annen betrakningsmåte:
Gitt en vekselstrømsgenerator i bilen. Det settes opp et svakt DC magnetfelt i rotor. Rotasonshastigheten på akslingen bestemmer hvor mye energi/strøm som leveres. Mao mekanisk energi omformes til elektrisk energi og her uten at dette på noen måte overføres fra rotor til stator.
I hvilken post skaper jeg forvirring med sammenblanding av initielle prosesser og kontinuerlige prosesser?
I hviken post tar jeg opp tennplugger?
Ellers enig, upresis formulering. Din er bedre.
Siden vi beveger oss litt off topic, denne: http://www.youtube.com/watch?v=JadO3RuOJGU
har jeg noen tanker om at den kanskje kan lages som en "perpetuum mobile" drevet av "free energy".
Uansett, en måte å se på reaktiv effekt er at det leveres energi til kretsen en del av sinusperioden, lagres og så leveres tilbake i den andre delen av perioden. På den måten øker strømmen og effekten i nettet, men det gjøres ingen arbeid.
Man kan lagre energi i magnetisme og som ladning (kapasitans), men når perioden endrer fase, vil energien fra magnetismen/kapasitansen leveres tilbake som elektriske energi. Netto energiforbruk = 0.
Altså, magnetfeltet i en motor er konstant. Den er designet til å ha en viss merkefluks hvor den opererer best. F.eks 1.5 Tesla.
Reaktiv effekt vil da jobbe for å holde 1.5 Tesla mellom stator og rotor, uavhengig av last og turtall.
Du kan altså se på den reaktive effekten som en slags bunnlast som alltid er der, og alltid er like stor.
Straks motoren gjør et arbeid, altså aktiv effekt over tid, trekker den strøm som er i fase med spenningen. Altså "aktiv strøm". Desto høyere belastning, desto mer moment trengs, desto mer aktiv strøm trekker motoren. Det er egentlig rimelig automatisk og nesten romantisk: Straks motoren får et høyere moment enn den har strøm til vil rotoren bremse i forhold til statorfeltet (som er konstant på 50 eller 60 hz). Når rotoren bremser blir hastighetsforskjellen mellom rotor og stator større, og det er hastighetsforskjellen som dikterer hvor stor spenning som blir indusert i rotor-viklingene. Med andre ord: Når rotoren bremses av et lastpåslag vil strømmen øke i takt med bremsingen helt til strømmen klarer å opprettholde et gitt turtall.
Det motsatte skjer ved lastavslag.
(Dette var litt off topic, men jeg synes likevel det var på sin plass).
Grunnen til at reaktiv effekt ikke gir arbeid er rett og slett fordi
a) Det er definert at Watt = joule/sekund. Altså arbeid. Watt != VAr.
og
b) Det du får, det gir du tilbake i neste halvperiode. Akkurat som en strikk. Du strekker den opp, men du har "fått" en viss energi i strikken som du kan "levere" tilbake for å gå i null.
Merk dog at mengder reaktiv strøm fremdeles gir aktive koppertap fordi P = I^2 * R, og I'en er absoluttverdien av all strøm i lederen.
Det er derfor e-verkene hater reaktiv strøm. Den svir på pungen i form av å belaste overføringene.
Så, siden reaktiv effekt kan fås "gratis" fra et kondesatorbatteri like ved den induktive lasten, så kan man spare 100 mil med overført reaktiv strøm.