¿La potencia reactiva provoca un consumo adicional de combustible en un SAI diésel?

La potencia reactiva no pondría carga adicional en el eje de un generador si todo fuera perfecto. Sin embargo, los generadores reales tienen pérdidas reales, algunas de ellas proporcionales al cuadrado de la corriente. La carga reactiva genera más corriente en los cables de la que habría con una carga puramente resistiva de la misma potencia real. La corriente adicional hace que se pierda potencia real adicional.

Entonces, la respuesta es que el motor verá una carga algo mayor y, por lo tanto, usará un poco más de combustible. Esto se debe a más ineficiencias y pérdidas en el sistema, y ​​no a que la potencia reactiva en sí misma haga que el generador sea más difícil de girar.

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Debería haber mencionado esto antes, pero de alguna manera se me pasó por la cabeza en ese momento.

Una carga reactiva en un generador perfecto no requiere más potencia en el eje promediada durante un ciclo, pero agrega "golpes" al par. Un atributo de un generador de CA trifásico es que el par es constante durante un ciclo con una carga resistiva. Sin embargo, con una carga reactiva partes del ciclo requerirán más potencia y otras partes menos. La potencia promedio sigue siendo la misma, pero el empuje constante hacia adelante y hacia atrás en relación con el par promedio puede causar tensiones mecánicas y vibraciones no deseadas.

Puedes pensar en esto un poco como mover dos imanes uno al lado del otro. Digamos que están orientados a repeler. A distancia hay poca fuerza. Tienes que aplicar fuerza para acercarlos, lo que significa que pones energía en el sistema. Los imanes empujan en la dirección del movimiento a medida que se alejan, devolviéndole así la energía que puso antes. La energía neta gastada es 0, pero definitivamente hubo un flujo de energía de ida y vuelta. Siempre hay alguna pérdida a medida que la energía se mueve o se convierte de un lado a otro en los sistemas reales.

Una vez más, la potencia reactiva en sí misma no causa el problema, pero la potencia real se pierde porque la energía no se puede mover y convertir con una eficiencia perfecta. Esta pérdida de potencia real debe compensarse con una mayor entrada de potencia real. Además, las fuerzas mecánicas adicionales pueden disminuir la vida útil del generador y del motor que lo impulsa.

Como Olin Lathrop respondió a su primera pregunta.

¿Existe la potencia reactiva en el mundo mecánico?

En el sistema mecánico, la potencia reactiva sí existe. Pero no hay una forma sencilla de explicar esto sin entrar en el movimiento armónico simple.

Simplemente imagine que un objeto M está montado en una cuerda y usted, debido a la fuerza centrífuga, se mueve en una órbita circular. Supongamos que su velocidad angular es$\omega$y podrías describir su ecuación de movimiento proyectado x como$R \cos (\omega)$y y movimiento proyectado como$R \sin (\omega)$.

$x= R \cos (\omega t)$

$y =R \sin (\omega t)$

Y necesita acelerarlo, por lo que necesita alimentarlo con algo de energía. Suponga que está sembrando una fuerza F en esto, como F lags.$\alpha$desde su ángulo actual.

[ver la figura] Entonces, el componente de F que es paralelo a su velocidad lineal solo generará algo de potencia activa. Cual es$F \cos(\alpha)$,

por lo que la potencia activa$= F \cos(\alpha ) v = F \cos (\alpha ) \omega R$

Poder reactivo$= F \sin (\alpha) 0 = 0$

Pero una persona que mire esto pensará que estoy aplicando una fuerza 'F' y se está moviendo a la velocidad de 'v', por lo que la potencia debería ser Fv, pero debido a la diferencia de frase no será así. Esto también le sucedió a su medidor de vatios. Porque no cuenta la frase diferencia entre la corriente y el voltaje, así como en el ejemplo mecánico anterior, no cuenta la dirección de la fuerza frente a la dirección del movimiento.

El componente reactivo puro de la potencia no consumirá combustible adicional.

El flujo de energía del componente reactivo seguirá cambiando de dirección manteniendo el promedio cero. Cuando el flujo de energía se dirige hacia atrás, el par aplicado al eje del generador se reducirá (durante unos pocos milisegundos cada pocos milisegundos), porque el generador actuará un poco como un motor, pero seguirá siendo principalmente un generador.

La parte de combustión de la máquina verá una carga promedio igual al componente activo solamente. Digamos que si la función de la ruta de suministro de combustible es mantener una velocidad constante, entonces las variaciones del par (carga) se reflejarán en la cantidad de combustible. Más par, significa más combustible, más potencia activa consumida, con la misma velocidad.

Un experimento a pequeña escala consiste en girar el eje del motor de CA de imanes permanentes con los dedos cuando está desconectado. Luego conecte el capacitor y compare.

Como se indicó anteriormente, el par requerido para una carga reactiva trifásica balanceada es constante y cero. Esto oculta el hecho de que durante la mitad de cada ciclo, cada carga reactiva empuja la energía hacia la fase o fases que aceptan energía.

Si la carga reactiva no está equilibrada, la energía se retroalimenta al generador. No se puede recuperar la energía química, y parte de esa energía se devuelve al generador se pierde, pero parte de la energía se devuelve a la energía cinética de rotación del generador. Lo que hace que el generador gire más rápido, más lento, más rápido, más lento, etc. Un generador pequeño no tiene mucha energía cinética de rotación, por lo que la mayor parte de esta energía se pierde y solo estresa el sistema.

También está oculto el hecho de que si el generador gira más rápido, entra más energía en las cargas capacitivas y sale energía en las cargas inductivas.

Para un grupo electrógeno muy grande, con una cantidad significativa de energía almacenada, el retorno de energía reactiva de una red inductiva puede hacer que aumente la frecuencia de transmisión y, finalmente, hacer que todo el sistema sea inestable (frecuencia más alta, retorno más reactivo, frecuencia más alta, retorno más reactivo). , el generador gira fuera de control y se autodestruye). Por esta razón, las redes eléctricas están diseñadas para operar con una carga capacitiva leve, aunque esto aumenta los picos de corriente y reduce la eficiencia de la red.

Volviendo a su pregunta original, a medida que el grupo electrógeno gira, vierte energía en todas las cargas reactivas adjuntas, incluso las equilibradas, a medida que aumenta el voltaje. Puede que sea pequeño, pero realmente no puedes recuperar esa energía. Cuando desconectas el generador, no vuelves a recuperar la energía química.

Pensé que los generadores generan energía eléctrica que está en KVA. De esta energía KVA generada, la primera parte kvar se utilizará mediante carga inductiva para mantener el equipo cargado magnéticamente y la segunda parte kw se utilizará para producir un par que dependerá de la carga. A cargas más altas, kvar es insignificante en comparación con kw. Pero aún así el generador tiene que producirlo. Si se conecta una bobina inductiva pura a la carga, el generador solo generará el componente kvar en libras y el consumo de combustible será mayor que sin carga