Άεργη ισχύς

Η άεργη ισχύς (αγγλ. reactive power) είναι μέρος της συνολικής ισχύος που μετριέται ανάμεσα σε δύο σημεία ενός ηλεκτρικού κυκλώματος που διαρρέεται από εναλλασσόμενο ρεύμα στην περίπτωση που η διακύμανση της μετρούμενης ανάμεσα στα δύο αυτά σημεία τάσης (V) δεν ακολουθεί κατά τον ίδιο τρόπο τη διακύμανση στο χρόνο της ταυτόχρονα μετρούμενης ανάμεσα στα ίδια δύο σημεία έντασης (I) του ηλεκτρικού ρεύματος· δηλαδή όταν εμφανίζεται διαφορά φάσης μεταξύ των δύο μεγεθών (τάσης - ρεύματος).

Η άεργη ισχύς συμβολίζεται συνήθως με Q και μονάδα μέτρησής της είναι το VAr (αγγλ. volt-ampere reactive (var)). Σε αντιδιαστολή, η φαινόμενη ισχύς έχει μονάδα μέτρησης το VA (βολταμπέρ) και η ενεργή (ή πραγματική) ισχύς (τουτέστιν αυτή που καταναλώνεται σε ιδανικές ωμικές αντιστάσεις) το W (βατ).

Η εμφάνιση της άεργης ισχύος οφείλεται στην παρουσία επαγωγικών ή χωρητικών στοιχείων (δηλ. πηνίων ή πυκνωτών αντίστοιχα) στο κύκλωμα, τα οποία διαρρέονται από εναλλασσόμενο ρεύμα. Τα στοιχεία αυτά αποθηκεύουν προσωρινά ηλεκτρική ενέργεια υπό τη μορφή μαγνητικού ή ηλεκτρικού πεδίου αντίστοιχα, κατά τη διάρκεια μίας ημιπεριόδου του εναλλασσομένου ρεύματος, χωρίς να την καταναλώνουν (όπως θα γινόταν σε μια ωμική αντίσταση). Την ενέργεια αυτή την αποδίδουν πάλι πίσω στο κύκλωμα κατά την επόμενη ημιπερίοδο, με την ολοκλήρωση δηλαδή μιας περιόδου. Το αποτέλεσμα της εμφάνισης άεργης ισχύος στα επαγωγικά και χωρητικά στοιχεία ενός κυκλώματος είναι η παλινδρόμηση ρευμάτων στους αγωγούς μεταφοράς του ηλεκτρικού ρεύματος που τελικά καταναλώνεται στις ωμικές αντιστάσεις και τις πραγματικές συνιστώσες των σύνθετων (μιγαδικών) αντίστασεων (εμπεδήσεων) του κυκλώματος.

Επίδραση στα ηλεκτρικά κυκλώματα

Το φαινόμενο αυξάνει τις θερμικές απώλειες ενέργειας στο κύκλωμα λόγω της αναφαίρετης ωμικής συνιστώσας όλων των ηλεκτρικών στοιχείων και των αγωγών που απαρτίζουν οποιοδήποτε μη υπεραγώγιμο ηλεκτρικό κύκλωμα. Η άεργη ισχύς πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη στο σχεδιασμό των επαγωγικών και χωρητικών στοιχείων οποιουδήποτε κυκλώματος, καθώς τα επιβαρύνει αισθητά, ενώ δεν παράγεται έργο από αυτήν. Το φαινόμενο της αέργου ισχύος εμφανίζεται και σε καθαρά ωμικές διατάξεις κυκλωμάτων, καθώς κανένα αμιγώς ωμικό ηλεκτρικό κύκλωμα δεν είναι ιδανικό, δηλαδή απαλλαγμένο από χωρητικές και επαγωγικές αντιστάσεις.

Αντιστάθμιση

Οι επιδράσεις της ανεπιθύμητης άεργης ισχύος που εμφανίζεται ανάμεσα σε δύο σημεία του κυκλώματος (π.χ. στα άκρο που αποτελούν την είσοδο τροφοδοσίας του κυκλώματος από εναλλασσόμενο ρεύμα του δικτύου) είναι δυνατόν να εξουδετερωθούν μερικώς, με την παράλληλη τοποθέτηση στα σημεία αυτά ειδικών διατάξεων με τα κατάλληλα επαγωγικά και χωρητικά στοιχεία. Με τις διατάξεις αυτές μέρος της ενέργειας παγιδεύεται και ανταλλάσσεται ανάμεσα στα επαγωγικά και χωρητικά στοιχεία τους με τρόπο ώστε να γίνονται κατά το δυνατόν και πάλι συμφασικές η τάση και η ένταση στα εν λόγω δύο σημεία του κυκλώματος, αλλά επιπλέον και να απορροφώνται βλαπτικές συχνότητες πέραν της κύριας επιθυμητής, όπως να αποσβένονται για παράδειγμα αιχμές τάσης. Το μειονέκτημα της χρήσης τέτοιων διατάξεων είναι πως επιβαρύνουν με ωμικό φορτίο το συνολικό κύκλωμα, συνεπώς και την κατανάλωση. Το αν τελικά θα επιτευχθεί ή όχι οικονομία στη συνολική κατανάλωση ισχύος εξαρτάται από τη διάταξη και το κύκλωμα.

Πηγές άεργης ισχύος

Στις οικιακές καταναλώσεις, η εμφάνιση άεργης ισχύος οφείλεται κατά κύριο λόγο στις συσκευές που περιέχουν ηλεκτροκινητήρες, όπως τα ψυγεία, αλλά δευτερευόντως και σε οποιαδήποτε συσκευή με μετασχηματιστή τάσης στην είσοδο του κυκλώματος τροφοδοσίας της. Τις τελευταίες δεκαετίες, λόγω της ολοένα και μεγαλύτερης χρήσης διακοπτικών τροφοδοτικών, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται για την τροφοδοσία διάφορων μικρών συσκευών και την τροφοδοσία υπολογιστών και τηλεοράσεων, σημαντικό μέρος της άεργης ισχύος οφείλεται και σε αυτά.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Πολυμέσα σχετικά με το θέμα Reactive power στο Wikimedia Commons