С активной мощностью все понятно – это та часть энергии, которая идет на совершение полезной работы. Однако, если измерить общий ток на каком-либо предприятии и сравнить его с расчетным током активной мощности – они будут отличатся. Разница обусловлена наличием реактивной нагрузки в сети, которую представляют индуктивность (катушки трансформаторов, электродвигателей, дросселей, индукционных печей, сварочных аппаратов) и емкость (конденсаторы). Реактивная энергия необходима для создания электрических и электромагнитных полей. Мгновенная мощность индуктивной и емкостной нагрузки меняется в течении периода четыре раза (в два раза чаще чем ток и напряжение) два раза достигая минимума и максимума, но среднее значение мгновенной мощности равно нулю. Энергия циркулирует, меняются ток и напряжение, следовательно, можно посчитать величину данной энергии и выразить ее в виде используемой для данных преобразований реактивной мощности.
Таким образом, реактивная мощность – величина, которая характеризует энергию необходимую на создание электрических и электромагнитных полей, необходимых для работы электрооборудования.
Реактивную мощность принято обозначать - Q, размерность - [кВАр] киловольт ампер реактивный.
Геометрическая сумма активной и реактивной мощности – есть полная мощность электросети S [кВА] – киловольт ампер.
S² [кВА]=P²[кВт]+Q²[кВАр]
Углол ϕ ( на рисунке показывает наклон вектора полной мощности по отношению к вектору активной) – есть угол, который показывает насколько сдвинуты между собой напряжение и ток. Для чисто активной нагрузки ϕ = 0°, для реактивной - 90°.
Параметр cos(ϕ) =P/S – косинус угла сдвига фаз, показывает какую долю занимает активная мощность в полной, но данная формула рассчитывается по значениям величин без учета корректировок, которые вносят гармонические искажения в сеть.
Гармонические искажения - характеристика кривой тока, поэтому не учитывать их влияние не корректно, особенно в сетях, в которых большую часть мощности регулируют частотные приводы или другие полупроводниковые приборы.
Для сети с гармониками формула мощностей принимает следующий вид:
S² =P²+Q² + D² ,где D²- мощность, вносимая в сеть гармоническими искажениями.
Для определения соотношения активной и реактивной мощности в сети вводится параметр коэффициент мощности: PF (power factor) = P / S = P / √(P² + Q² + D²)
Таким образом видно: для сети с высоким уровнем гармонических искажений оценивать качество сети по значению cos(ϕ) ошибочно.