joule-effect en blindvermogen

Er lopen geen twee stromen in de toevoerleidingen. De naijlende stroom in de inductieve last en de voorijlende stroom in de condensator compenseren elkaar, zodat de totale stroom in de voedingsleidingen kleiner wordt.
Je kan het ook zo zien dat er een stroomuitwisseling is tussen inductieve last en condensator.
Anders gezegd: een deel van de stroom voor de inductieve last wordt niet meer door de toevoerleidingen geleverd, maar door de condensator.

Sterker nog, als je het precies goed afregelt, wordt het gehele inductieve deel van de last-stroom door de condensator geleverd!

Vergelijk het - heel losjes - met een spaarbekken (met een goed Hollands woord: reservoir) in de watervoorziening.
Het bekken vangt de pieken in waterafname op, zodat de leidingen vanaf het pompstation (dat veel verderop gelegen is) minder wijd hoeven te zijn.

Nu kun je zeggen: ja maar, het water dat naar het spaarbekken gaat moet toch óók door het pompstation geleverd worden?
Toch worden de eisen aan de lange leidingen minder zwaar, niet zwaarder.

Dus de verklaring die m'n cursus geeft omtrent het feit dat er 2 stromen doorheen het circuit zouden stromen, beide afkomstig van de bron, is niet correct?

Maar binnenin uw huisinstallatie zal er dan wel nog altijd een jouleffect zijn tgv. wisselwerking (vloeien van stroom), tussen de inductieve belasting en uw condensatorbatterij.

Hoe doet dit men dan (practisch) voor Grote bedrijven die ettelijke kilometers kabel hebben liggen, ik kan me voorstellen dat wegens hun machinepark die wel last hebben van veel grotere joule-effecten in hun kabels..

MVG

Op 12 mei 2012 16:21:38 schreef HWGXX7:
Dus de verklaring die m'n cursus geeft omtrent het feit dat er 2 stromen doorheen het circuit zouden stromen, beide afkomstig van de bron, is niet correct?

Ligt eraan hoe die cursus dat stelt. Bedoelen ze vermogen, dan is het correct. De bron levert werkzaam vermogen én blindvermogen. (Eventueel kan de bron zelfs blindvermogen opnemen, als er alleen capacitieve lasten op zitten).

Bedoelen ze echt stroom, dan niet. (Of ze moeten met superpositie bezig zijn en de stroom veroorzaakt door het werkzaam vermogen en die veroorzaakt door het blindvermogen afzonderlijk uitrekenen, maar dan alsnog heb je met de som van die stromen te maken. En nog een vector som ook, iirc, dus I_s = √ (I_p²+I_q²). Afgeleid door de U weg te delen uit P_s = √ (P_p²+P_q²). S voor schijnbaar, P voor werkzaam en q voor blind.)

Bedoelen ze vermogen, dan is het correct.

Het regimegedrag van een gecompenseerde inductieve keten (dus met een condensator batterij) is toch zo, dat het inductieve blindvermogen geleverd wordt door de condensator.

Waarom moet de bron dan nog beide vermogen (actief en reactief)leveren?
Het is toch juist de reactieve component, die door de condensator geleverd wordt. De bron zal enkel nog een actieve component leveren...

Indien dit niet zo zou zijn, stroomt er toch nog steeds extra stroom (het reactieve vermogen) van bron naar belasting. En dat willen we juist vermijden met het plaatsen van de condensator batterij.

Mijn inziens wordt er geen extra fysieke stroom getrokken aan de bron, maar zal er wel fysiek stroom vloeien van condensator naar spoel (dus binnenin uw installatie).

Ik vind het nogal hard om te begrijpen.

MVG

Ja, als dat circuit zodanig gecompenseerd wordt dat alle door het inductieve deel gebruikte blindvermogen door het capacitieve deel wordt opgewekt dan levert de bron dat inderdaad niet meer. En dus levert de bron in dat geval alleen actief vermogen.

Is er net teveel capaciteit dan neemt de bron het teveel reactief vermogen op.

Is er net teveel inductiviteit dan zal de bron het reactief vermogen leveren.

(ik ben er ook nog mee bezig dit te leren, dus CMIIW).

Op 12 mei 2012 18:43:06 schreef Lucky Luke:
(Eventueel kan de bron zelfs blindvermogen opnemen, als er alleen capacitieve lasten op zitten).

In mijn boekje is blindvermogen blind of het nu capacitief of inductief is.

Is je last te "inductief" dan krijg je blindvermogen, over-corrigeer je dat met een condensator-bank dan hou je blindvermogen (of bijvoorbeeld de inductieve motor afschakelen, terwijl je de condensator aangesloten laat).

Ik vind het nogal hard om te begrijpen.

Laat ik het nog eens proberen uit te leggen.

DC. Spanningsbron. 12V. Lamp: 11 ohm leidingen 1 ohm.
dan reken je de stroom uit: 1A.
Vermogen in de lamp: 11W. vermogen in de leidigen 1W. Prima.

1W verlies: Jammer maar helaas.

AC. Spanningsbron 12V Lamp 12 Ohm. Leidingen 1 ohm.
Alle berekeningen zijn nu precies hetzelfde. Wederom 11W in de lamp, en 1W in de leidingen.

Sluiten we nu een SPOEL (inductor) van 38mH aan op de 12V AC spanningsbron, dan blijkt de stroom weer 1A te worden. Nu is echter een (ideale) spoel een element dat GEEN vermogen kan opnemen. Alle energie die er in opgeslagen wordt, komt er tzt weer uit.

Maar om die stroom van 1A door de spoel te laten lopen, moet er nog steeds 1A door de leidingen. Daar gaat nog steeds 1W aan energie verloren! Nu wordt dus 100% van de stroom NIET gebruikt voor nuttig werk.

Dit is natuurlijk een extreem voorbeeld. Een AC motor zal een inductie hebben die bijvoorbeeld 4x kleiner is dan z'n normale weerstand. Cos phi is dan 0.8. Dat betekent dat 80% van de stroom werkelijk nuttig besteed wordt en 20% niet.

Reactief 'vermogen' is géén echt vermogen - het is 'blind', het kan niks -, en kan dus niet opgenomen of geleverd worden!
Dat blindvermogen loopt tweemaal per periode heen en weer van en naar de verbruiker (nl. eenmaal op- en afbouwen van magnetisch (of elektrisch) veld in de plushelft, en eenmaal idem in de minhelft van de periode).
Als gevolg daarvan is de TOTALE stroom groter dan nodig is voor het echte vermogen.
Dat is het geval zowel bij een teveel aan inductieve, als bij een teveel aan capacitieve reactie.
Omdat bijna alle machines een inductief 'blind'aandeel hebben (er zitten immers spoelen in), komt dat eerste natuurlijk meer voor.

Door nu dat blindvermogen nu heen en weer te laten lopen tussen compensatie-condensator en verbruiker, hoeft hij niet meer heen en weer te lopen tussen bron en verbruiker.
Daardoor hoeft door de lange leiding tussen bron en verbruiker alleen de echt nodige stroom te lopen.
Het 'blind-aandeel' loopt er niet meer door.

De zaak zou eenvoudiger zijn als je éérst geleerd zou hebben wat impedanties (weerstand en reactantie) zijn, en hoe daarmee te rekenen. Is het trouwens een Belgische cursus, aan de woordkeus te zien? Zo vind je het nergens anders verwoord (ook niet in vertaling).

e: Misschien toch maar een voorbeeld. Zie het onderstaande schema. De frequentie is hier trouwens 0,159 Hz, dat rekende makkelijker (waarom?).
In de weerstand van 0,8 ohm moet 80W ontwikkeld worden; er moet dus 10A doorheen lopen. Normaal heb je daar 8V voor nodig, maar de spoel staat in serie; we hebben 10V nodig (reken maar na).
Zonder compensatie moet de bron van 10V dus 10A leveren, maar er zijn maar 80 echte watts.
Mèt compensatie hoeft de bron maar 8A te leveren.

De I²R verliezen in de lange leiding zijn nu dus nog maar 0,8² maal zo groot als zonder compensatie, dus 64%. Dat is een belangrijke besparing voor de bron.
Voor de verbruiker (R1) maakt het natuurlijk niets uit.

De zaak zou eenvoudiger zijn als je éérst geleerd zou hebben wat impedanties (weerstand en reactantie) zijn, en hoe daarmee te rekenen. Is het trouwens een Belgische cursus, aan de woordkeus te zien? Zo vind je het nergens anders verwoord (ook niet in vertaling).

Ik ben zeker bekend met het begrip impedantie.

Ik heb uw rekenvoorbeeld bekeken,die frequentie is om de inductieve reatantie = 1.

Maar de kern van mijn probleem ligt simpelweg bij de stromen die vloeien in de toevoerleidingen.

Stel u een zuivere inductieve keten voor, de stroom die vloeit ijlt 90° na op de spanning overheen de spoel. Er vloeit nu enkel een inductieve stroom doorheen de leiding. Deze veroorzaakt dan een joule-effect.
Begrepen.

Een compenseerde keten zal geen faseverschuiving tussen stroom en spanning meer veroorzaken. Echter de stromen die vloeien in de keten, zijn toch een superpositie van de inductieve stroom en capacitieve stroom.

Hetgeen betekent dat ze wel beiden een joule-effect veroorzaken, ook als is hun som =0. Beiden moeten nog steeds vervoert worden doorheen de toevoerleiding. Is dit de fysica tijdens het inschakelen, en zal tijdens regimewerking van de keten dit inductieve vermogen geleverd worden door de condensator? Op deze manier begrijp ik het.

Excuseer indien ik doordram, maar ik vindt dit een moeilijk onderwerp.

MVG

Dat "joule effect" moest ik wel even opzoeken, maar blijkt gewoon verwarming van de draad te zijn tgv stroom door de draad.

Dus als de capacitieve stroom en de inductieve stroom in tegenfase zijn, dan is de som van de stroom 0. En als er geen stroom loopt dan is er dus ook geen joule effect.

Bij 0,159 Hz is de inductantie van de spoel niét gelijk aan 1. Zit je te raden?
Het is geen schande dat je niet weet hoe je met impedanties moet werken. Maar als je nu beweert dat je het wel kunt, dan klopt dat niet; dat kun je dus beter niet zeggen.

Ik moet toegeven dat ik ook een beetje naar wordt van alle 'Joule-effecten' en 'superpositie'. Zeg liever 'warmteverliezen' en 'optelling' of 'som'; dan hebben we alvast één probleem minder.

Allereerst, als de draad geen weerstand heeft, is er ook geen verlies in, want de verliezen zijn eenvoudig I²×R, waarin I de stroom in de draad is, en R de weerstand van de draad.

Maar bovendien: in de lange toevoerdraad van de bron gaat niet meer, maar juist minder stroom lopen door de compensatie. Ik zou gedacht hebben dat het minimum in mijn grafiek bij de beste condensatorwaarde dat duidelijk maakte.

Als je dan per se over 'superpositie' wilt spreken, kijk dan eens goed wàt er 'gesuperponeerd' (in het Nederlands: opgeteld) moet worden. De stroom door de verbruiker is de som (pardon, de superpositie) van de stroom door de lange leiding en de stroom door de condensator.
De stroom die nu door de condensator loopt, hoeft nu dus niet meer door de leiding geleverd te worden.

Door de leiding loopt nu dus MINDER stroom; slechts het éne deel van de som.
Het andere deel loopt daar nu niet meer; dat deel loopt nu, lokaal, door de condensator.

Dan nog wat je voorbeeld betreft: Een zuivere spoel heeft in deze vraagstukken weinig zin; zonder reëel aandeel in de impedantie kun je er immers geen vermogen in ontwikkelen. Echte installaties verbruiken vermogen en hebben dus een weerstandaandeel.
Maar als je het toch zou proberen, zou blijken dat er bij compensatie inderdaad géén stroom meer in de toevoerleiding loopt.
Het kleine beetje dat er in de praktijk toch te meten zou zijn, is alleen wat nodig is om de kleine verliezen in de spoel (die in het echt niet ideaal kan zijn) goed te maken.

In de radiotechniek heet dit alles 'resonantie', en daar hebben ze er geen enkel probleem mee. Zoek eens op 'impedance matching'.

Bij 0,159 Hz is de inductantie van de spoel niét gelijk aan 1. Zit je te raden?

Excuseer, de pulsatie zal = 1 rad/s. Tesamen met de gegeven inductantie (L) kan de de inductieve reactantie bepaald worden. Ik was iets te snel.

In complexe notatie: X(L)=L.2.pi.f.j, met j = wortel (-1).

Nochtans zijn joule-effecten en superpositie in de electrotechniek redelijk ingeburgerd..(mijn cursus toch).

De stroom die nu door de condensator loopt, hoeft nu dus niet meer door de leiding geleverd te worden.

Wel hier doel ik dus op. Enkel het actieve vermogen vebruikt door de weerstand zal vloeien in de toevoerleiding.

Mag ik hier dan wel nog aan toevoegen (hetgeen ik eerder vermeld had), dat dit enkel regimegedrag is. Immers tijdens het inschakelen zullen de stromen wel degelijk groter zijn omdat het reactieve vermogen wel nog dient geleverd te worden. Eens dit in het circuit zit, zal de bron deze niet meer hoeven te leveren.

Indien deze interpretatie juist ik, dan is m'n probleem opgelost.

Een zuivere spoel heeft in deze vraagstukken weinig zin; zonder reëel aandeel in de impedantie kun je er immers geen vermogen in ontwikkelen.

Er wordt inderdad geen actief vermogen verbruikt door ideale passieve elementen.

MVG

Ik zou je toch aanraden wat gebruikelijker termen te kiezen. Het kan me niet schelen wat er in je cursus staat: de woorden die je nu gebruikt zijn onhandig.

Zeg niet 'Regimegedrag' (Google levert slechts 242 hits, en voor zover die op dit probleem betrekking hebben zijn ze grotendeels terug te voeren op één bron).
Zeg in plaats daarvan: evenwichtstoestand, of stationaire toestand, of desnoods steady-state toestand.
Voor 'Joule-effecten' kun je beter zeggen: weerstandverliezen (in de draad).

Kortom: minder Leuvens of Bruggiaans, meer Nederlands; dan kunnen de anderen ook meepraten.
Ik heb in IJmuiden en Amsterdam ook heel wat jargon opgepikt, maar dat gebruik ik hier ook niet. Je zou er weinig van begrijpen.

Het inschakelgedrag is vanzelfsprekend onbelangrijk in deze opgave. In mijn voorbeeld is na één periode al geen verschil meer te zien met de stationaire toestand, en dat is bij een COS phi die heel normaal is. Bij een 'betere' (minder reactieve) belasting is de inslingertijd nòg veel korter.

--
Het probleem samengevat:
Jij dacht dat de bron, door 'superpositie', méér stroom moet gaan leveren als je een condensator parallel schakelt aan een gedeeltelijk inductieve last.
Hopelijk is nu uitgelegd dat diezelfde 'superpositie', door een stroom bij te voegen die in tegenfase is met het blindaandeel van de stroom in de last, de totale stroom uit de bron juist vermindert.

De technicus zegt: de blindstroom loopt nu door de condensator, in plaats van door de bron.

Oké, begrepen.
Bedankt voor alle reactie's.