توان اکتیو و راکتیو:

توان اكتيو = توان واته  = توان مفيد = تواني كه باعث روشنايي در لامپ ميشه = P

توانی که از شبکه کشیده می شود توان اکتیو نام دارد . این توان در مقاومت بیشترین مقدار خود را دارد که به صورت واقعی برای کار‌های مفید در مدارات AC یا DC مورد استفاده یا مصرف قرار می‌گیرد، توان اکتیو نامیده می‌شود. این توان، توان درست، حقیقی، مفید یا توان وات کامل نیز نامیده و با P نشان داده می‌شود و واحد آن وات (W)، کیلووات (kW) و مگاوات (MW) می‌باشد. مقدار متوسط توان اکتیو را می‌توان با استفاده از فرمول‌های زیر محاسبه نمود.

فرمول‌های توان اکتیو:

P = V x I…

(DC مدار)
P = V x I xCosθ … (تکفاز AC مدار)
P = √۳ x VL xIL x Cosθ … (سه فاز AC مدار)
kW = √ (kVA^۲ – kVAR^۲)

توان راكتيو = توان دواته  = توان  غير مفيد = تواني كه باعث روشنايي در لامپ نميشه = تواني كه اجباراً با توان اكتيو در خطوط انتقال عبور مي كند = Q

توانی که در یک مدار سلفی خالص بین سلف و شبکه تبادل می شود توان راکتیو است . این توان برای انجام کار سلف ضروری است اما بازگشت آن به شبکه بار آن را زیاد می کند .

توان راکتیو:

در مصرف کننده هایی که بین ولتاژ و جریان آنها اختلاف فاز وجود دارد توان دارای دو مقدار مثبت و ومنفی است . به این معنی که مصرف کننده گاهی از شبکه توان می کشد و گاهی به آن توان می دهد . این موضوع سبب ایجاد توان راکتیو می شود . از آنجایی که در این مصرف کننده ها امکان صفر کردن اختلاف فاز ممکن نیست نتیجه این می شود که توان راکتیو را نمی توان از بین برد .

توانی که بین منبع و بار در مدار حرکت می‌کند و بازمی‌گردد توان راکتیو نامیده می‌شود. این توان، توان غیرمفید یا توان بی وات نیز نامیده می‌شود و با Q نشان داده می‌شود و بر حسب وار (ولت آمپر راکتیو)، کیلووار (kVAR) و مگاوار (MVAR) بیان می‌گردد.
توان راکتیو نیز مفید است بدان معنا که به تولید میدان الکتریکی و مغناطیسی کمک می‌کند و در مدار ذخیره و توسط ترانسفورماتور و موتور‌های القایی و … تخلیه می‌گردد.

فرمول‌های توان راکتیو

Q = V x I x Sinθ
VAR = √ (VA۲ – P۲)
kVAR = √ (kVA۲ – kW۲)
توان راکتیو = √ توان ظاهری^ ۲ – توان حقیقی^ ۲)

آیا توان راکتیو لازم است ؟

آری زیرا ماهیت کار این وسایل داشتن توان راکتیو است . مثلا در یک الکتروموتور نمی توان بدون توان راکتیو نیروی الکتروموتوری ایجاد نمود .

توان راکتیو برای شبکه مفید است یا مضر ؟

این توان سبب اضافه شدن جریان شبکه و در نتیجه افزایش تلفات توان در مسیر سیم کشی بصورت حرارت می شود .

انواع توان راکتیو :

در الکتریسته دو عنصر خازن و سلف توان راکتیو ایجاد می کنند پس در نتیجه توان راکتیو دارای دو نوع سلف و خازنی است .

آیا می توان مقدار توان راکتیو یک شبکه را کاهش داد بدون اینکه مصرف کننده دچار اخلال شود ؟

آری؛ برای این منظور کافی است توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده را از راهی غیر از شبکه تامین نمود . به این منظور با توجه به ماهیت سلف و خازن که عکس هم عمل میکنند کافی است برای کاهش توان راکتیو خازنی از توان راکتیو سلفی استفاده کرد و برعکس . از آنجائیکه بیشتر مصرف کننده های یک شبکه از نوع سلفی می باشند می توان با استفاده از بانک خازنی به این مهم دست پیدا کرد .

ولت آمپر یا VA :

ولت امپر واحد اندازه گیری توان ظاهری کل مدار است که این توان از حاصل ضرب جریان مصرف کننده در ولتاژ آن بدست می آید. راه دیگر محاسبه توان ظاهری جمع برداری توانهای اکتیو و راکتیو است .

تفاوت اصلی بین توان اکتیو و راکتیو در این است که توان اکتیو در واقع توان حقیقی یا واقعی است که در مدار مورد استفاده قرار می‌گیرد در حالی که توان راکتیو بین بار و منبع رفت و برگشت می‌کند و از نظر تئوری کاربردی ندارد. مثلث توان که در زیر آمده ارتباط بین توان اکتیو، راکتیو و توان ظاهری را نشان می‌دهد. تمام این توان‌ها در مدارات AC به وجود می‌آیند که در آن‌ها جریان نسبت به ولتاژ پیش‌فاز یا پس‌فاز است یعنی اختلاف فاز (زاویه فاز Φ) بین ولتاژ و جریان وجود دارد.

مقایسه بین توان اکتیو و راکتیو:

در جدول زیر تفاوت‌های اصلی توان اکتیو و راکتیو آورده شده است.

برای درک درست بهتر است توان راکتیو را با توان اکتیو مقایسه کنیم.

توانی که توسط منبع به خطوط انتقال ارسال می شود توان اکتیو است.

به عنوان مثال توانی که باعث می شود یک لامپ در مدار روشن شود و یا گوشی شما شارژ شود، یک توان اکتیو است.

اما توان راکتیو توانی است که به اجبار همراه با توان اکتیو در خطوط انتقال می یابد.

به بیان دیگر به برقی که در بسیاری از تاسیسات وجود دارد و بار اضافی را در زیرساخت های نصب، تجهیزات، حمل و نقل (کابل، لوله) فراهم میکند توان راکتیو می گوییم و آن را با علامت Q نشان می دهیم.

در حالت عادی توان راکتیو در مقایسه با توان اکتیو مقدار کمی از انرژی است که توسط سیستم تحریک کننده ژنراتور‌ها تولید می شود.

این انرژی یک بار در زمان ارسال جریان برق روی مدار و یک بار دیگر زمان قطع نمودن جریان مورد استفاده قرار می گیرد.

اما در بین این زمان ها همان طور که گفته شد این انرژی بین منبع و مصرف کننده تبادل می شود که به عقیده برخی یک کمیت بی فایده و بلا استفاده است که موجب افزایش جریان و تلفات می شود.

همانطور که گفته شد طبق عقیده بسیاری از مردم این توان بی فایده است اما نبود آن می تواند موجب مشکلات زیر شود:

اضافه بار، گرمای بیش از حد در اتصالات راه اندازی برق و اجزای متصل آن مانند کابل ها و مبدل ها

خاموش شدن دستگاه های نصب شده به صورت خودکار

قبض های برق سنگین به علت اتلاف انرژی و …

علاوه بر موارد ذکر شده این توان بر روی ولتاژ و کیفیت انرژی موثر است.

با توجه به موارد ذکر شده میتوان به ضرورت وجود این توان پی برد.

توان ری اکتیو نیز مانند توان اکتیو در نیروگاه های عظیم انرژی به دست می آید ولی با روشی متفاوت وارد سیستم می شود.

استفاده از توان راکتیو و انتقال یا تبدیل انرژی فقط با کمک یک میدان مغناطیسی یا الکتریکی صورت می گیرد.

در این نیروگاه ها علاوه بر تولید توان راکتیو مقدار آن را کنترل کرده و مقدارهای اضافی آن را جذب می کنند، زیرا

اگر مقدار آن در شبکه بیش از حد معمول باشد باعث نوسان در شبکه و اگر کمتر باشد معادل با کاهش کارایی می شود.

با مدیریت توان راکتیو رسیدن ولتاژ مناسب به مکان های تعیین شده تضمین می شود.

چرا که تمام برق موجود در شبکه ملی می بایست در ولتاژی یکسان یعنی 275 یا 400 کیلووات باشد.

کوچکترین خطا حتی در حد 5% در این سیستم باعث آسیب دیدن تجهیزات و یا خاموشی می شود.

مزایای توان راکتیو

توان اکتیو کار مفید را انجام می دهد در حالی که توان راکتیو از ولتاژ برای اطمینان از سیستم پشتیبانی می کند.

توان ری اکتیو از طریق حفظ ولتاژ تأثیر عمیقی بر امنیت سیستم های قدرتی دارد.

زیرا ولتاژها در کل سیستم تأثیر گذار هستند.

کنترل ولتاژ در سیستم الکتریکی برای عملکرد مناسب تجهیزات برق و جلوگیری از آسیب هایی مانند گرمای بیش از حد ژنراتورها و موتورها، کاهش اتلاف انتقال انرژی و حفظ توانایی سیستم در برابر مقاومت و جلوگیری از افت ولتاژ مهم است.

به طور کلی، کاهش این توان باعث افت ولتاژ می شود.

افت ولتاژ هنگامی رخ می دهد که سیستم سعی کند بار بیشتری از آنچه می تواند پشتیبانی کند تحمل کند.

هنگامی که منبع تغذیه راکتیو، ولتاژ پایین تری داشته باشد، به دلیل افت ولتاژ، جریان برای افزایش انرژی مورد نیاز باید افزایش یابد که
باعث می شود سیستم از انرژی واکنشی بیشتری استفاده کند و ولتاژ بیشتر کاهش یابد.

اگر جریان بیش از حد زیاد شود، خطوط انتقال خاموش می شوند و به طور بالقوه باعث خرابی می شوند.

نتیجه کاهش بیشتر توان راکتیو و در نتیجه کاهش ولتاژ این است که سیستم قادر به تأمین توان راکتیو لازم برای نیازهای توان اکتیو نیست و این عملاً انتقال را به صورت کامل مختل می کند.

بهبود ضریب توان

به منظور جبران و بهینه سازی ضریب توان راکتیو می توانید از یک بانک بهینه ساز یا یک بانک خازن استفاده کنید.

بانک خازن Cos Phi توان مایحتاج بارهای القایی را تأمین می کند.

در این صورت هیچ توان راکتیوی از شبکه جذب نمی شود.

با این سرمایه گذاری شما میتوانید از جریمه به دلیل نبودن توان راکتیو به مدت یک تا دو سال در امان باشید.

1-4 استفاده از بانک خازن

در اکثر تأسیسات صنعتی هم از توان اکتیو و هم از توان راکتیو استفاده می شود.

استفاده از بانک خازنی برای بهینه سازی استفاده از توان اکتیو و راکتیو به این دلیل است که می توان راکتیو مورد نیاز را بدون واسطه وارد مدار نمود.

ضریب توان که نشان دهنده مقدار توان اکتیو و راکتیو در جریان است، همواره ثابت است اما می توانیم با استفاده از یک خازن آن را بهینه کنیم و ضریب توان را بالا ببریم تا مصرف بهینه داشته باشیم.