توان راکتیو شبحی که کار نمی‌کند اما بدونش شبکه فرو می‌پاشد
توان راکتیو چیست، چرا موتورها و ترانسفورماتورها به آن نیاز دارند، چه ربطی به ولتاژ دارد و بانک‌های خازنی و اینورترها چگونه آن را تأمین می‌کنند.
تعریف ساده
وقتی یک بار القایی مثل موتور یخچال به برق AC وصل می‌شود، بخشی از انرژی صرف ساختن میدان مغناطیسی می‌شود. این انرژی در هر چرخه ذخیره و دوباره به شبکه بازگردانده می‌شود. به آن توان راکتیو (واحد وار، VAR) می‌گویند. بخشی که واقعاً کار انجام می‌دهد، توان اکتیو (وات) است.
مثال لیوان نوشیدنی: مایع، توان اکتیو؛ کف، توان راکتیو. کف تشنگی را برطرف نمی‌کند اما جا می‌گیرد.
چرا ایجاد می‌شود؟
در سیم‌پیچ، جریان از ولتاژ عقب می‌افتد (القاگر). توان لحظه‌ای برابر ضرب ولتاژ در جریان است و چون موج‌ها هم‌فاز نیستند، در بخشی از چرخه حاصل‌ضرب منفی می‌شود؛ یعنی انرژی از بار به شبکه برمی‌گردد.
1
2
3
P = V × I × cos(φ) (توان اکتیو، وات)
Q = V × I × sin(φ) (توان راکتیو، وار)
S = V × I (توان ظاهری، ولت‌آمپر)
ارتباط با ولتاژ
به‌طور کلی توان اکتیو بیشتر با فرکانس و توان راکتیو بیشتر با ولتاژ شبکه مرتبط است. کمبود توان راکتیو باعث افت ولتاژ می‌شود. افت ولتاژ باعث می‌شود موتورها برای تأمین همان توان جریان بیشتری بکشند و افت ولتاژ بیشتر شود؛ این حلقه می‌تواند به فروپاشی ولتاژ برسد.
تأمین موضعی
انتقال توان راکتیو در فواصل طولانی ظرفیت خطوط را اشغال و تلفات را زیاد می‌کند. پس بهتر است نزدیک بار تأمین شود:
- بانک خازنی: توان راکتیو تولید می‌کند و در کارخانه‌ها ضریب توان را اصلاح می‌کند.
- SVC و STATCOM: جبران‌ساز دینامیکی با الکترونیک قدرت.
- اینورترهای هوشمند: با تغییر زاویهٔ جریان نسبت به ولتاژ می‌توانند توان راکتیو تزریق یا جذب کنند، حتی شب که توان اکتیو ندارند (طبق قابلیت و تنظیمات نصب).