Het 3-Fase Wisselspanningssysteem
Voordat we dieper in blindvermogen duiken, moeten we eerst begrijpen hoe ons stroomnet werkt. In Nederland gebruiken we een 3-fase wisselspanningssysteem. Dit werkt als volgt: in het midden van een generator draait een magneet rond met daaromheen drie spoelen. Elke spoel is exact 120 graden verschoven ten opzichte van de andere. Wanneer de magneet draait, zorgt het veranderende magnetische veld voor inductie, waardoor er in elke spoel spanning wordt opgewekt.
Omdat de spoelen fysiek verschoven zijn, bereikt de spanning in elke spoel op een ander moment zijn piek. Dit visualiseren we in de vorm van drie sinus golven die elkaar perfect opvolgen.
Weerstand vs. Reactantie
Bij gelijkspanning (DC), zoals van een batterij, is het eenvoudig. We hebben te maken met weerstand (R). Dit is de mate waarin een materiaal zich verzet tegen de stroom, wat warmte opwekt.
Bij wisselspanning (AC) wordt het complexer omdat de stroom en spanning 50 keer per seconde verandert (50Hz). Spoelen en condensatoren “vechten” continu tegen deze verandering. Deze weerstand noemen we Reactantie (X). Samen met de gewone weerstand (R) vormt dit de Impedantie (Z).
- De Spoel (Inductieve reactantie): Wanneer er stroom door een spoel loopt, bouwt deze een magnetisch veld op. Dit veld verzet zich tegen veranderingen in de stroom. Hierdoor loopt de stroom achter op de spanning.
- De Condensator (Capacitieve reactantie): Wanneer er spanning op een condensator staat, slaat deze energie op in een elektrisch veld. Dit veld verzet zich tegen veranderingen in spanning. Hierdoor loopt de stroom juist voor op de spanning. In onderstaande grafiek zie je dat de stroom en spanning zijn omgedraaid ten opzichte van de grafiek hierboven.
De Driehoek van Vermogen
Doordat de stroom en spanning niet altijd netjes gelijk lopen ontstaan er verschillende soorten vermogen. Dit wordt vaak uitgelegd met de Bier-analogie:
- Actief Vermogen (P) – Het Bier
Uitgedrukt in Watt (W) of Kilowatt (kW). Dit is het “echte” bier in je glas. Dit is de energie die daadwerkelijk wordt omgezet in nuttig werk: een lamp die brandt of de kachel die warm wordt.
- Blindvermogen (Q) – De Schuimkraag
Uitgedrukt in Volt-Ampère Reactief (VAr). Dit is de schuimkraag op je bier. Deze energie verricht geen direct werk, maar pendelt continu heen en weer tussen de bron en de spoel/condensator om het magnetische of elektrische veld op of af te bouwen.
- Schijnbaar Vermogen (S) – Het volledige glas
Uitgedrukt in Volt-Ampère (VA). Dit is de combinatie van het bier en het schuim. Het is het totale vermogen dat door de kabels en transformatoren wordt getransporteerd.
Waarom maakt dit uit?
Hoewel we het blindvermogen noemen en het geen direct werk verricht, is dit vermogen wel degelijk nodig. Het is het onzichtbare werkpaard: zonder dit vermogen zouden er geen magnetische velden worden opgebouwd en zou geen enkele elektromotor draaien of transformator spanning overzetten.
Echter wil je er niet te veel van hebben. Te veel schuim betekent dat je glas snel vol zit, terwijl er maar weinig bier in zit. Dit zorgt voor extra belasting op het netwerk en onnodige verliezen. We streven daarom naar een ideale balans. Door bijvoorbeeld condensatoren slim in te zetten, kunnen we het effect van spoelen opheffen. Zo minimaliseren we de schuimkraag en halen we het maximale uit ons elektriciteitsnet!
