Активная и реактивная энергия в счетчиках. Активная и реактивная энергия в электросчетчиках: особенности, различия и учет

Что такое активная и реактивная энергия в электросчетчиках. Как измеряется активная и реактивная мощность. Зачем нужен учет реактивной энергии. Какие бывают счетчики активной и реактивной энергии.

Что такое активная и реактивная энергия в электрических сетях

Активная и реактивная энергия — это два вида электрической энергии, которые присутствуют в сетях переменного тока:

• Активная энергия — это энергия, которая преобразуется в полезную работу (нагрев, освещение, механическое движение и т.д.).
• Реактивная энергия — это энергия, которая циркулирует между источником и потребителем, не совершая полезной работы, но необходимая для создания электромагнитных полей.

Основное отличие активной энергии от реактивной заключается в том, что активная энергия необратимо преобразуется в другие виды энергии, а реактивная — периодически возвращается обратно в сеть.

Почему возникает реактивная энергия в электрических цепях

Реактивная энергия возникает в цепях переменного тока из-за наличия реактивных элементов — индуктивностей и емкостей. Основные причины появления реактивной составляющей:

• Работа трансформаторов, электродвигателей и других устройств с обмотками, создающими магнитное поле.
• Наличие конденсаторов в цепи.
• Передача энергии по длинным линиям электропередач, обладающим распределенной индуктивностью и емкостью.

При этом индуктивные элементы потребляют реактивную энергию, а емкостные — генерируют ее. Сдвиг фаз между током и напряжением, возникающий из-за реактивных элементов, и приводит к появлению реактивной составляющей мощности.

Как измеряется активная и реактивная мощность

Измерение активной и реактивной мощности в цепях переменного тока осуществляется следующим образом:

• Активная мощность P = U * I * cos φ, где U — напряжение, I — ток, cos φ — коэффициент мощности.
• Реактивная мощность Q = U * I * sin φ.
• Полная мощность S = U * I = √(P² + Q²).

Коэффициент мощности cos φ показывает соотношение между активной и полной мощностью. Чем ближе он к единице, тем меньше доля реактивной мощности в сети.

Особенности учета активной и реактивной энергии

Учет активной и реактивной энергии имеет ряд особенностей:

• Активная энергия учитывается всегда, как для бытовых, так и для промышленных потребителей.
• Реактивная энергия обычно учитывается только для крупных промышленных потребителей.
• Бытовые счетчики, как правило, измеряют только активную энергию.
• Для промышленных потребителей устанавливаются отдельные счетчики активной и реактивной энергии или универсальные счетчики.

Учет реактивной энергии важен для снижения потерь в сетях и оптимизации их работы. Превышение допустимых значений потребления реактивной энергии может привести к дополнительным платежам для предприятий.

Типы счетчиков для измерения активной и реактивной энергии

Для измерения активной и реактивной энергии применяются следующие типы счетчиков:

• Индукционные однофазные и трехфазные счетчики активной энергии.
• Электронные счетчики активной энергии.
• Счетчики реактивной энергии (обычно трехфазные).
• Универсальные многофункциональные электронные счетчики, измеряющие оба вида энергии.

Современные электронные счетчики позволяют вести многотарифный учет, хранить профили нагрузки, передавать данные дистанционно. Это дает возможность более эффективно контролировать энергопотребление.

Зачем нужен учет реактивной энергии

Учет реактивной энергии необходим по нескольким причинам:

• Позволяет оценить эффективность работы электрооборудования.
• Дает возможность снизить потери в сетях за счет компенсации реактивной мощности.
• Помогает избежать штрафов за превышение допустимых значений потребления реактивной энергии.
• Позволяет оптимизировать режимы работы энергосистемы в целом.

Для промышленных предприятий учет и компенсация реактивной мощности — важный фактор снижения затрат на электроэнергию.

Способы компенсации реактивной мощности

Для снижения потребления реактивной энергии из сети применяются следующие методы компенсации:

• Установка конденсаторных батарей.
• Использование синхронных компенсаторов.
• Применение активных фильтров высших гармоник.
• Оптимизация режимов работы электродвигателей.
• Внедрение современных энергоэффективных технологий.

Правильно подобранные средства компенсации позволяют существенно снизить потребление реактивной энергии и уменьшить потери в сетях.

Нормативы по учету и компенсации реактивной энергии

Учет и компенсация реактивной энергии регулируются следующими нормативными документами:

• Правила устройства электроустановок (ПУЭ).
• Приказ Минэнерго РФ от 23.06.2015 №380 «О Порядке расчета значений соотношения потребления активной и реактивной мощности для отдельных энергопринимающих устройств потребителей электрической энергии».
• Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.

Эти документы устанавливают нормативы потребления реактивной энергии, методики расчета и требования к приборам учета. Соблюдение нормативов позволяет оптимизировать работу энергосистемы в целом.

Что такое активная и реактивная электроэнергия на счетчике

С одной стороны, работу тока можно легко посчитать, зная силу тока, напряжение и сопротивление нагрузки. До боли знакомые формулы из курса школьной физики выглядят так.

Рис. 1. Формулы

 

И здесь нет ни слова про реактивную составляющую.

С другой стороны, ряд физических процессов на самом деле накладывают свои особенности на эти расчёты. Речь идёт о реактивной энергии. Проблемы с пониманием реактивных процессов приходят вместе со счетами за электроэнергию в крупных предприятиях, ведь в бытовых сетях мы платим только за активную энергию (размеры потребления реактивной энергии настолько малы, что ими просто пренебрегают).

 

Определения

Чтобы понять суть физических процессов начнём с определений.

Активная электроэнергия – это полностью преобразуемая энергия, поступающая в цепь от источника питания. Преобразование может происходить в тепло или в другой вид энергии, но суть остаётся одна – принятая энергия не возвращается обратно в источник.

Пример работы активной энергии: ток, проходя через элемент сопротивления, часть энергии преобразует в нагрев. Эта совершённая работа тока и является активной.

Реактивная электроэнергия – это энергия, возвращаемая обратно источнику тока. То есть ранее полученный и учтённый счётчиком ток, не совершив работы, возвращается. Помимо прочего ток совершает скачок (на короткое время нагрузка сильно возрастает).

Тут без примеров сложно понять процесс.

Самый наглядный – работа конденсатора. Сам по себе конденсатор не преобразует электроэнергию в полезную работу, он её накапливает и отдаёт. Конечно, если часть энергии всё-таки уходит на нагрев элемента, то её можно считать активной. Реактивная же выглядит так:

1.При питании ёмкости переменным напряжением, вместе с увеличением U растёт и заряд конденсатора.

2.В момент начала падения напряжения (второй четвертьпериод на синусоиде) напряжение на конденсаторе оказывается выше, чем у источника. И поэтому конденсатор начинает разряжаться, отдавая энергию обратно в цепь питания (ток течёт в обратном направлении).

3.В следующих двух четвертьпериодах ситуация полностью повторяется, то только напряжение меняется на противоположное.

Ввиду того, что сам конденсатор работы не совершает, принимаемое напряжение достигает своего максимального амплитудного значения (то есть в √2=1,414 раза больше действующего 220В, или 220·1,414=311В).

При работе с индуктивными элементами (катушки, трансформаторы, электродвигатели и т.п.) ситуация аналогична. График показателей можно увидеть на изображении ниже.

Рис. 2. Графики показателей

 

Ввиду того, что современные бытовые приборы состоят из множества разных элементов с «реактивным» эффектом питания и без него, то реактивный ток, протекая в обратном направлении, совершает вполне реальную работу по нагреву активных элементов. Таким образом, реактивная мощность цепи – по сути выражается в побочных потерях и скачках напряжения.

Очень сложно отделить один показатель мощности от другого при расчётах. А система качественного и эффективного учёта стоит дорого, что, собственно, и привело к отказу от измерения объёма потребления реактивных токов в быту.

В крупных коммерческих объектах наоборот, объем потребления реактивной энергии намного больше (из-за обилия силовой техники, снабжаемой мощными электродвигателями, трансформаторами и другими элементами, порождающими реактивный ток), поэтому для них вводится раздельный учёт.

 

Как считается активная и реактивная электроэнергия

Большинство производителей счётчиков электроэнергии для предприятий реализуют простой алгоритм.

Q=(S² — P²)^1/2

Здесь из полной мощности S отнимается активная мощность P (в облегчённом для понимания виде).

Таким образом, производителю не обязательно организовывать полностью раздельный учёт.

 

Что такое cosϕ (косинус фи)

Ввиду того, что большой объем фактически паразитных реактивных токов нагружает сети поставщика электроэнергии, последние стимулируют потребителей снижать реактивную мощность.

Для числового выражения соотношения активной и реактивной мощностей применяется специальный коэффициент – косинус фи.

Вычисляется он по формуле.

cosϕ = P_акт/P_полн

Где полная мощность – это сумма активной и реактивной.

Чем ближе показатель к единице, тем меньше паразитной нагрузки на сеть.

Такой же коэффициент указывается на шильдиках электроинструмента, оснащённого двигателями. В этом случае cosϕ используется для оценки пиковой потребляемой мощности. Например, номинальная мощность прибора составляет 600 Вт, а cosϕ = 0,7 (средний показатель для подавляющего большинства электроинструмента), тогда пиковая мощность, необходимая для старта электродвигателя будет считаться как Pномин / cosϕ, = 600 Вт / 0,7 = 857 ВА (реактивная мощность выражается в вольт-амперах).

 

Применение компенсаторов реактивной мощности

Чтобы стимулировать потребителей эксплуатировать электросеть без реактивной нагрузки, поставщики электроэнергии вводят дополнительный оплачиваемый тариф на реактивную мощность, но оплату взимают только если среднемесячное потребление превысит определённый коэффициент, например, при соотношении полной и активной мощностей составит свыше 0,9, счёт на оплату реактивной мощности не выставляется.

Для того, чтобы снизить расходы, предприятия ставят специальное оборудование – компенсаторы. Они могут быть двух видов (в соответствии с принципом работы):

• Ёмкостные;
• Индуктивные.

Автор: RadioRadar

Разница между активным и реактивным счетчиком. Счетчик, активной, реактивной мощности

ИНДУКЦИОННЫХ СЧЕТЧИКОВ

Рис. 1. Часть диска индукционного двухпоточного прибора.
Для измерения расхода электроэнергии в цепях переменного тока промышленной частоты применяются счетчики индукционного типа. Принцип действия этих счетчиков основан на взаимодействии магнитных потоков с индуктированными токами в подвижной части прибора. Подвижная часть выполнена в виде алюминиевого диска, укрепленного на оси. Если алюминиевый диск находится между двумя полюсами электромагнитов Л и В, по катушкам которых протекает переменный ток, то магнитные потоки Фд и Фв пронизывают этот диск и индуктируют в нем токи 1А и /в (рис. 1).

Ток 1А, взаимодействуя с магнитным потоком Фв, создает некоторое усилие. Второе усилие получается от взаимодействия тока 1В с магнитным потоком ФА. Образующийся в результате вращающий момент пропорционален величинам этих двух потоков и зависит от угла сдвига между ними.
На рис. 2 показаны устройство и схема включения однофазного индукционного счетчика. Счетчик состоит из двух электромагнитов 5 и 8, алюминиевого диска 1, укрепленного на оси 2, подпятника 3 и подшипника 4, которые служат опорами оси, постоянного тормозного магнита 7 и счетного механизма, связанного с осью зубчатой передачей (на рисунке не показан).

Обмотка электромагнита 5 включена в цепь параллельно, и его сердечник пронизывает магнитный поток Фи, пропорциональный напряжению сети U. Обмотка электромагнита 8 включена последовательно с нагрузкой, и его сердечник пронизывает магнитный поток СР*, пропорциональный току нагрузки I. Оба магнитных по
тока индуктируют в алюминиевом диске вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитными потоками, создают вращающий момент М, пропорциональный произведению этих потоков.
Для того чтобы счетчик измерял расход активной энергии, необходимо выполнить условие пропорциональности вращающего момента активной мощности, т. е.
М = K1IU cos ф = к1Р,
где К1 — коэффициент пропорциональности; ф — угол сдвига между током и напряжением.

Рис. 2. Схема устройства идукционного счетчика.
Пропорциональность вращающего момента току нагрузки и напряжению сети обеспечивается, как было сказано выше. Пропорциональность вращающего момента cos ф обеспечивается созданием определенного угла сдвига между магнитными потоками. Для этой цели магнитный поток параллельного электромагнита расщепляется на два: рабочий и вспомогательный. Рабочий поток пересекает диск и замыкается. через противополюс, расположенный под диском. Вспомогательный поток замыкается через средний и боковые стержни электромагнита, не пересекая диска.
Для дополнительной подгонки угла сдвига служит регулятор 6. Он состоит из нескольких витков медной проволоки, намотанных на магнитопровод электромагнита 8 и замкнутых на петлю из никелиновой проволоки. Петля снабжена винтовым зажимом, перемещением которого и производится регулировка. Под действием вращающего момента диск счетчика придет во вращение. При этом возникает тормозной момент, действующий на диск счетчика. Этот момент создается взаимодействием потока Фт тормозного магнита с вихревыми токами, индуктированными в диске его полем. Так как поток
тормозного магнита неизменен, то этот момент пропорционален только частоте вращения диска.
Кроме того, два тормозных момента создаются потоками параллельного и последовательного электромагнитов. Для того чтобы результирующий тормозной момент, равный сумме трех указанных, как можно меньше зависел от потока Фг-, тормозной момент постоянного магнита выбирается значительно большим тормозного момента последовательного электромагнита.
При этом можно с достаточной точностью считать, что результирующий тормозной момент пропорционален только частоте вращения диска п, т. е. Мт = к2п, где к2- коэффициент пропорциональности.
При установившейся частоте вращения диска
М=МТ,
а следовательно, к\Р = КчП, откудап, т. е. угловая
скорость диска пропорциональна мощности Р цепи, а частота вращения диска пропорциональна израсходованной энергии. Следовательно, числом оборотов диска счетчика можно измерять израсходованную энергию. Комплекс деталей, состоящий из магнитопроводов и обмоток параллельной и последовательной цепи, называют вращающим элементом счетчика.
Счетный механизм представляет собой счетчик оборотов. Получивший преимущественное применение для электрических счетчиков роликовый счетный механизм (рис. 3) состоит в основном из зубчатой передачи, нескольких роликов с нанесенными на них цифрами от О до 9 и прикрывающего передачу и ролики алюминиевого щитка с вырезанными в нем окошками для отсчета измеряемой величины. Вращение подвижной части счетчика через систему шестерен передается счетному механизму. Полному обороту первого ролика соответствует поворот следующего за ним (справа налево) ролика только на одну десятую часть оборота. Третий ролик уже сделает одну десятую часть оборота при полном обороте второго и т. д. Чаще всего в роликовых счетных механизмах имеется пять роликов.
В зависимости от числа шестерен и их передаточных чисел единице, зарегистрированной счетным механизмом энергии, будет соответствовать определенная частота вращения подвижной части счетчика. Частота вращения подвижной части, которая вызывает изменение счетного механизма на единицу измеряемой величины, называется передаточным числом счетчика. Передаточное число обычно указывается на щитке счетчика. Например: 1 квт-ч — 450 об. диска.
Число часов работы счетчика при нормальной нагрузке, необходимое для полной смены всех цифр, называется емкостью счетного механизма.

Рис. 3. Роликовый счетный механизм.
Для учета электроэнергии в трехфазных трехпроводных цепях (без нулевого провода) применяются двухэлементные счетчики. Трехфазный двухэлементный счетчик состоит как бы из двух помещенных в один корпус однофазных счетчиков, вращающие элементы которых воздействуют на одну общую подвижную часть, соединенную со счетным механизмом (рис. 4). При этом вращающие моменты, созданные каждым элементом, складываются. Счетчик включен по схеме двух ваттметров (схема Арона). Результирующий вращающий момент пропорционален активной мощности трехфазной цепи.

Для учета электроэнергии в четырехпроводных цепях (с нулевым проводом) применяются трехэлементные счетчики. Такие счетчики имеют три элемента, воздействующие либо на три диска (например, в счетчике СА4-ТЧ), либо на два диска (например, в счетчике СА4-И672М).

Рис. 5. Схема счетчика реактивной энергии СРЗ-И44.
Счетчики реактивной энергии по принципу действия и конструкции сходны со счетчиками активной энергии.

Рис. 4. Схема устройства трехфазного двухэлементного двухдискового счетчика.
Отличие их состоит в том, что суммарный вращающий момент пропорционален синусу угла между током и напряжением.
На рис. 5 приведена схема счетчика типа СРЗ, предназначенного для учета реактивной энергии в трехпроводной сети. Как видно из схемы, на параллельные обмотки подаются напряжения «чужих» фаз. В цепь параллельных обмоток включены добавочные сопротивления. Угол сдвига между рабочими магнитными потоками параллельной и последовательной цепей составляет 60°. В эксплуатационном отношении счетчики со сдвигом в 60° удобны тем, что схема их включения не. отличается от схемы включения счетчика активной энергии.
В счетчиках реактивной энергии типа СР4-ИТР параллельные обмотки включены так же, как и в счетчике типа СРЗ, но без добавочных сопротивлений (сдвиг 90°).
Каждый из последовательных электромагнитов имеет по две обмотки; основную и дополнительную. Дополнительная обмотка намотана в направлении, противоположном основной (рис. 6). Счетчики этого типа применяются как в трехпроводных, так и в четырехпроводных цепях трехфазного тока.
Существуют также трехэлементные счетчики реактивной энергии (СР4-И676) со сдвигом фаз потоков в 90°.

Рис. 6. Схема счетчика реактивной энергии СР4-ИТР.
Эти счетчики являются наиболее рекомендуемыми для учета реактивной энергии в четырехпроводных цепях.
По способу включения в сеть счетчики разделяют на счетчики прямого включения (прямоточные), которые включаются без измерительных трансформаторов, и счетчики, включаемые через измерительные трансформаторы. Последние в свою очередь можно разделить на включаемые через измерительные трансформаторы с определенными коэффициентами трансформации и универсальные, т. е. включаемые через любые измерительные трансформаторы. Об определении расхода электроэнергии по показаниям счетчиков различных типов будет сказано ниже.
На щитках некоторых счетчиков имеется надпись «со стопором» или «обратный ход застопорен». Диск таких счетчиков может вращаться только в направлении, указанном стрелкой.
Допустимая погрешность счетчика определяет его класс точности. Для расчетного учета электроэнергии класс точности счетчиков прямого включения (без измерительных трансформаторов) должен быть для активной энергии не ниже 2,5, а для реактивной энергии не ниже 3. Для счетчиков, включенных через измерительные трансформаторы, класс точности должен быть для активной энергии не ниже 2,0, а для реактивной энергии-не ниже 3. Для присоединений большой мощности (10 Мет и выше) рекомендуется применять счетчики класса точности 1 и выше.
Укажем на расшифровку букв в обозначении типа счетчика:
С — счетчик; А — активной энергии; Р — реактивной энергии; 3 или 4 — для трехпроводной или четырехпроводной сети; У-универсальный; И — индукционной измерительной системы; П — прямоточный; М — модернизированный.
Пример: СА4У-И672М 5а 380в — счетчик активной энергии для включения в четырехпроводную сеть с линейным напряжением 380 в через любые трансформаторы тока.

Dubovich , ваши рассуждения неверны.

Всю теорию объяснить не могу, т.к. это долго, да и объяснять «на пальцах» сложно. Попробуйте разобраться сами, гугл и википедия вам в помощь.
На конкретные вопросы, если возникнут, я отвечу.

Одно могу сказать, потребление и генерация реактивки — понятия, можно сказать, условные.
И счётчик крутит так, как ему положено.
Если включить в сеть, например, идеальную ёмкость, то ток через неё потечёт, и весьма конкретный, и амперметр его покажет. Только сдвинут он будет на 90 градусов от напряжения. А счётчик активной энергии крутиться не будет.

Понятие т.н. «реактивной мощности» вводится для цепей переменного тока с тем, чтобы оценить сколько мощности «гоняется» почти бесцельно от источника к нагрузке и обратно (при этом в итоге передачи энергии не происходит, на выходе нуль без палочки). Реактивная мощность создается, если нагрузка потребляет ток, сдвинутый по фазе относительно приложенного напряжения, что характерно, например, для нагрузок типа двигатель (ток отстает от напряжения) или конденсатор (ток опережает напряжение).

На самом деле ни потреблять ни генерировать реактивную мощность невозможно — физически это вообще не мощность, а лишь мера бесцельного (с точки зрения передачи энергии) перекачивания энергии туда-сюда с нулевым результатом. Однако поскольку реактивная мощность явление вредное и большинство нагрузок имеет индуктивный характер, то условились индуктивный (отстающий) ток считать как некое «потребление реактивной мощности» — с тем, чтобы говорить о фильтро-компенсирующих устройствах как о неких устройствах, «генерирующих» реактивную мощность.

Реактивная мощность вредна для электросети, т.к.
а). реактивный ток не переносит энергию,
б). реактивный ток, тем не менее, загружает ЛЭП, трансформаторы и защитно-коммутационные аппараты — т.е. если с реактивной мощностью не бороться, то возможна глупая ситуация, когда ЛЭП не передавая вообще никакой энергии будет перегружена и перегрета из-за большого реактивного тока.

Поэтому с реактивной мощностью «борются» (вернее ее компенсируют), помимо прочего, путем установки ФКУ, «генерирующих» реактивную мощность, которую тут же потребляют двигатели и прочие катушки индуктивности. Т.о. в результате работы ФКУ сеть не видит реактивного тока нагрузки.

Для энергетиков предприятий и крупных торговых центров сомнений в существовании реактивной энергии нет. Ежемесячные счета и вполне реальные деньги, которые уходят на оплату реактивной электроэнергии , убеждают в реальности ее существования. Но некоторые электротехники всерьез, с математическими выкладками, доказывают, что данный тип электроэнергии фикция, что разделение электрической энергии на активную и реактивную составляющие искусственно.

Давайте попробуем и мы разобраться в этом вопросе, тем более, что на незнании отличий разных видов электроэнергии спекулируют создатели . Обещая огромные проценты , они сознательно или по незнанию подменяют один вид электрической энергии другим.

Начнем с понятий активной и реактивной электроэнергии. Не вдаваясь в дебри формул электротехники, можно определить активную энергию как ту, которая совершает работу: нагревает пищу на электроплитах, освещает ваше помещение, охлаждает воздух с помощью кондиционера. А реактивная электроэнергия создает необходимые условия для совершения подобной работы. Не будет реактивной энергии, и двигатели не смогут вращаться, холодильник не будет работать. В ваше помещение не поступит напряжение величиной 220 Вольт, так как ни один силовой трансформатор не работает без потребления реактивной электроэнергии.

Если на осциллографе одновременно наблюдать сигналы тока и напряжения, то две эти синусоиды всегда имеют сдвиг относительно друг друга на величину, называемую фазовым углом . Вот этот сдвиг и характеризует вклад реактивной энергии в полную энергию, потребляемую нагрузкой. Измеряя только ток в нагрузке, выделить реактивную часть энергии невозможно.

Учитывая, что реактивная энергия не совершает работы, ее можно вырабатывать на месте потребления. Для этого служат конденсаторы. Дело в том, что катушки и конденсаторы потребляют различные виды реактивной энергии: индуктивную и емкостную соответственно. Они сдвигают кривую тока по отношению к напряжению в противоположные стороны.

В силу этих обстоятельств конденсатор можно считать потребителем емкостной энергии или генератором индуктивной. Для двигателя, потребляющего индуктивную энергию, конденсатор, расположенный рядом, может стать ее источником. Такая обратимость возможна только для реактивных элементов схемы, не совершающих работу. Для активной энергии подобная обратимость не существует: ее генерация связана с затратами топлива. Ведь прежде чем совершить работу, нужно затратить энергию.

В бытовых условиях за реактивную энергию электропередающие организации плату не изымают, и бытовой счетчик считает только активную составляющую электрической энергии. Совершенно другая ситуация на крупных предприятиях: большое количество электродвигателей, сварочных аппаратов и трансформаторов, для работы которых требуется реактивная энергия, создают дополнительную нагрузку на линии электропередач. При этом растет ток и тепловые потери уже активной энергии.

В этих случаях потребление реактивной энергии учитывается счетчиком и отдельно оплачивается. Стоимость реактивной электроэнергии меньше стоимости активной, но при больших объемах ее потребления платежи могут быть очень значительными. Кроме этого, за потребление реактивной энергии сверх оговоренных значений, накладываются штрафы. Поэтому экономически выгодно для подобных предприятий становится выработка подобной энергии на месте ее потребления.

Для этого применяются или отдельные конденсаторы, или автоматические установки компенсации, которые отслеживают объемы потребления и подключают или отключают конденсаторные батареи. Современные системы компенсации позволяют значительно уменьшить потребление реактивной энергии из внешней сети.

Возвращаясь к вопросу в заголовке статьи, можно ответить на него утвердительно. Реактивная энергия существует. Без нее невозможна работа электроустановок, в которых создается магнитное поле. Не совершая видимой работы, она, тем не менее, является необходимым условием для выполнения работ, совершаемой активной электрической энергией.

Многие слышали о реактивной электрической энергии. Учитывая сложность понимания этого термина, сначала необходимо детально разобрать отличия между активной и реактивной энергиями . Приступить необходимо с осознания того факта, что реактивная энергия проявляет себя только в сетях переменного тока. В цепях, где течёт постоянный ток, реактивной энергии не существует. Это обусловлено самой природой её появления.

Переменный ток поступает к потребителю от генерирующих мощностей через ряд понижающих трансформаторов, конструкция которых предусматривает разделение обмоток высокого и низкого напряжения. То есть, в трансформаторе нет прямого физического контакта между обмотками, а ток, тем не менее, течёт. Объяснение этому довольно простое. Электрическая энергия передаётся через воздух, являющийся хорошим диэлектриком, с помощью электромагнитного поля. Его составляющая — переменное магнитное поле, появляющееся в одной из обмоток трансформатора, постоянно пересекает другую обмотку, не имеющей с первой прямого электрического контакта, наводя в её витках электродвижущую силу.

КПД современных трансформаторов очень велик, поэтому потери электроэнергии составляют незначительную величину и вся мощность переменного тока, протекающего в первичной обмотке, переходит в цепь вторичной обмотки. Такая же картина повторяется в конденсаторе. Только за счёт электрического поля. И индуктивность, и емкость порождают реактивную энергию, периодически возвращая источнику переменного тока часть энергии. Запасание и возврат энергии (реактивной её части) мешают течению активной энергии, которая и выполняет всю полезную работу в сетях — она преобразуется в механическую, тепловую и иные виды работы.

Для компенсации противодействия реактивной энергии потребители, у которых много индуктивной нагрузки применяют специально устанавливаемые емкости (конденсаторы). Это позволяет минимизировать негативное влияние появляющейся реактивной энергии. Как уже отмечено, реактивная мощность оказывает существенное влияние на величину потерь электрической энергии в сети. Помимо этого, большой объём реактивной энергии может снизить уровень электромагнитной совместимости оборудования. Из-за этого величину этой негативной энергии необходимо постоянно контролировать и лучший способ для этого – организация её учёта.

Промышленные предприятия (где, в основном, озабочены проблемой реактивной энергии) часто ставят отдельные приборы учёта для реактивной и активной энергии. Счётчики реактивной энергии ведут её учёт в трёхфазных сетях по двум составляющим (индуктивной и емкостной) в вольт-амперах реактивных часов. Как правило, счётчик реактивной энергии — это аналого-цифровое устройство, преобразующее мощность в аналоговый сигнал, который потом превращается в частоту следования электрических импульсов, сложение которых позволяет судить о величине потребляемой энергии. Конструкция счётчика предусматривает пластмассовый корпус, в котором установлены три трансформатора тока и печатная плата с блоком учёта. На внешней стороне прибора размещены светодиоды и (или) жидкокристаллический экран.

Учитывая растущую конкуренцию, промышленные предприятия всё чаще устанавливают универсальные приборы учёта электрической энергии, способные измерять количество активной и реактивной энергии. Кроме того, что приборы совмещают в себе функции двух и более устройств, потребитель снижает затраты на обслуживание системы учёта (вместо двух счётчиков содержится один) и может сэкономить на цене покупки. Эти устройства на базе микропроцессоров способны измерять мгновенные значения напряжений и токов и вычислять реактивную и активную мощности. Прибор фиксирует уровень потребления энергии и отражает информацию на дисплее тремя сменяющимися кадрами (объём активной энергии, индуктивная составляющая реактивной энергии и её ёмкостная составляющая). Новые модели могут учитывать энергию в двух направлениях, предавать полученные данные по инфракрасному цифровому каналу, лучше защищены от воздействия магнитных полей и от хищений энергии. Высокая точность измерений и малое энергопотребление также выгодно отличают их от предшественников.

Изучите свой измеритель мощности – что такое реальная, полная и реактивная мощность

Первый – простой вопрос

Правильно или неправильно? Мощность = напряжение x ток. Это утверждение верно для систем постоянного тока, но есть два основных осложнения для систем переменного тока.

• Значение тока и напряжения постоянно меняется. Какое значение вы используете?
• Возможно, напряжение и ток не совпадают по фазе. Умножение тока и напряжения, когда они не в фазе требует и регулировки для компенсации фазы. Именно этот фазовый сдвиг заставляет нас для определения реальной, кажущейся и реактивной мощности.
• Этот фазовый сдвиг возникает, когда источник питания питает индуктивную или емкостную нагрузку». Большинство нагрузок являются либо индуктивным (двигатели), либо резистивным (нагреватели), и поэтому фазовый сдвиг обычно составляет один направление.
• Двигатель имеет обмотку. Намотанный проводник по существу определяет индуктор. Таким образом, обмотка представляет собой сопротивление намотанной проволоки и индуктивность, возникающая в результате обмотки.

Среднеквадратичное значение или действующее значение

Пиковые значения на кривых переменного напряжения или тока длятся только короткое время. они на самом деле не представитель способности напряжения и тока выполнять работу, и поэтому они не используются в энергетике. Расчеты. Ученые используют статистический метод для определения эффективных значений. Он называется RMS или Среднеквадратичные значения. Результат определения таков: Veff / rms = 0,707 x Vпиковое То же самое применимо к току тоже. СОВЕТ: Вы можете разумно предположить, что все напряжения и токи, сообщаемые измерителем мощности сообщаются как RMS или эффективные значения, если не указано иное. СОВЕТ: Большинство мультиметров сообщают среднеквадратичное значение

Полная мощность

Полная мощность — это мощность, передаваемая источником питания на нагрузку, такую ​​как двигатель. Почти во всем реальном мире В ситуациях, когда используется переменный ток, вам необходимо подавать на устройство больше энергии (полной мощности), чем оно будет работать. (Реальная мощность). Разница (вектор) между ними представляет собой работу, проделанную для преодоления индуктивной и мощностные эффекты нагрузки.Полная мощность измеряется в единицах ВА – вольт-амперах. Это на самом деле Вт, но мы используем новое название единицы, чтобы избежать путаницы. Таким образом, когда вы видите VA в таблице данных, вы можете разумно сделать вывод, что речь идет о полной мощности. Полная мощность рассчитывается: S (общий символ для полной мощности) = Veff / rms x Ieff / rms — однофазный расчет

Коэффициент мощности и фаза

Коэффициент мощности рассчитывается: PF = косинус (фазовый угол в радианах) Коэффициент мощности не имеет технических единиц. значение PF варьируется от -1 до 0 до 1 (отстающие – нет – опережающие) Нагрузки, которые представляют собой только резистивную нагрузку (без емкость или индуктивность) имеют PF, равный 1. Индуктивные нагрузки

Фаза тока отстает от напряжения Типичное значение – трансформаторы и двигатели (обмоточные проводники) Емкостные нагрузки

Фаза тока опережает напряжение. иметь коэффициент мощности, отличный от 1,0.

Реальная мощность и реактивная мощность

Думайте о реальной мощности как о полезной мощности – мере выполнения работы. Вт. Реальная мощность рассчитывается: P (реальная) = S (полная мощность) x pf реактивная мощность — это (векторная) разница между кажущейся мощностью и реальной мощностью. Энергия, используемая для производства реактивной мощности, хранится в магнитное/электрическое поле индуктивной нагрузки. В случае емкостной нагрузки магнитное/электрическое Поле индуктивной нагрузки производит реактивную мощность. Реактивную мощность нельзя использовать для полезного работа. Реактивная мощность обозначается символом: Q Инженерными единицами реактивной мощности являются ВАр – вольт-ампер реактивный. Это тоже ватты, но мы используем VAR чтобы мы знали, что мы говорим о реактивной мощности.

THD – полное гармоническое искажение (также называемое искажением)

Проще говоря, THD – это мера искажения, выраженная в %. Если устройство (любое активное устройство, но подумайте о выпрямители, приводы с регулируемой скоростью … в качестве практических примеров) задается синусоидальная волна, так как на входе выход никогда не будет точного 100% воспроизведения ввода. Ряд гармоник исходной волны искажает оригинальная форма волны. THD % — это попытка «пронумеровать» степень искажения для сравнения. Число % несколько спорно, потому что некоторые гармоники более важны, чем другие, и нет взвешивание. THD(%) = 100 * SQRT[(V22 + V32 + V42 + … + Vn2)] / Vt Где V2, V3 — среднеквадратичное значение каждого напряжения гармоника, а Vt — полное среднеквадратичное значение выходного напряжения.

Провал/выброс или провал/выброс

Продолжительность 0,5 цикла и более. Провалы напряжения являются наиболее распространенными нарушениями питания. Провалы напряжения могут приходят от утилиты. В большинстве случаев провисания образуются внутри здания. Например, в жилых электропроводки, наиболее распространенной причиной провалов напряжения является пусковой ток, потребляемый холодильником и воздухом. двигатели кондиционирования. Провалы обычно не мешают лампам накаливания или люминесцентным лампам. моторы или обогреватели. Однако некоторое электронное оборудование не имеет достаточного внутреннего запаса энергии и, следовательно, не может ездить через провалы напряжения питания. Оборудование может преодолевать очень короткие и глубокие провалы или быть в состоянии проехать через более длинные, но более мелкие провисания.

Пониженное/повышенное напряжение

Повышенное напряжение — это увеличение действующего напряжения более чем на 110 % в течение более одной минуты. Под напряжением представляет собой снижение эффективного напряжения менее чем на 90 % в течение более одной минуты. Будьте осторожны с этим определение, потому что оно имеет тенденцию меняться от поставщика к поставщику.

Переходные напряжения/пики/броски напряжения

Относится к кратковременным (менее 1 цикла) событиям. Низкочастотные переходные процессы часто называют «конденсаторным коммутационные переходные процессы». Высокочастотные переходные процессы часто называют импульсами, выбросами или всплесками. Они могут быть возникает при включении в линию разряженного конденсатора коррекции коэффициента мощности. Высокая частота переходные процессы вызваны молнией и отключением индуктивных нагрузок. Типичное время нарастания порядка микросекунды; типичные времена затухания составляют от десятков до сотен микросекунд. Часто, затухание будет экспоненциально затухающим звенящим сигналом с частотой примерно 100 кГц. Чрезвычайно быстрые переходные процессы, или EFT, имеют время нарастания и спада в наносекундной области. Они вызваны искрением неисправности, такие как плохие щетки в двигателях, и быстро гасятся даже несколькими метрами распределения проводка. Стандартные сетевые фильтры, которыми оборудовано почти все электронное оборудование, удаляют ТЭО.

Знаете ли вы, что мы также предлагаем решения для интеграции Modbus?

Chipkin предлагает решения Modbus практически для любой ситуации. Мы являемся экспертами в области связи Modbus RTU/TCP и нести широкий спектр продуктов Modbus:

мощность — активная энергия, реактивная энергия или просто энергия?

Могу ли я сказать, что, используя активную мощность, я могу оценить активное потребление энергии двигателем, или активная энергия является чем-то, что широко не используется в качестве термина, особенно в промышленной среде?

Истинная мощность — это фактическое потребление/преобразование энергии, поэтому нет необходимости оценивать ее, если вы ее уже знаете. Активная или истинная энергия, если предположить, что это действительные термины, будет просто количеством энергии, которое должно быть преобразовано в неэлектрическую энергию, а активная / истинная мощность — это скорость преобразования.

Если я могу использовать приведенный выше термин, можно ли вообще не учитывать реактивную энергию? Имеет ли вообще смысл говорить о реактивной энергии?

Я подозреваю, что это сильно зависит от того, что вы делаете. Если это не имеет отношения к вашей задаче, да, вы можете игнорировать это, но если вы обычно спрашиваете, можете ли вы игнорировать коэффициент мощности или что-то в этом роде, ответ — нет.

Что мы обычно имеем в виду, когда говорим об электроэнергии на заводе?

Когда мы говорим об электроэнергии на фабрике или в любой другой системе, мы имеем в виду потенциальную энергию, доступную из-за разницы напряжений, которая вызывает протекание тока для выполнения задач, электрических по своей природе или нет.

Имеем ли мы в виду сумму активной мощности в кВтч?

кВтч, или тысяча ватт-часов, относится к потреблению/преобразованию энергии, которая производится путем умножения скорости преобразования энергии (значения мощности) на период, в течение которого энергия преобразуется, поэтому число в кВтч выражает количество используемой или доступной энергии.

Или в этом случае мы используем полную мощность для расчета энергии?

Хммм, я думаю, вы, возможно, очень туманно представляете себе, что вообще означают сила и энергия. Прежде чем я продолжу, я хотел бы только отметить, что не совсем понятно, о чем вы говорите. мы используем какой показатель полной мощности в каким образом вычислить какой показатель энергии? На большинство ваших вопросов так же трудно ответить, поэтому я добавлю следующее:

Хмммм… Хорошо, я думаю, небольшое разъяснение могло бы вам помочь.

Истинная мощность — это мощность, которая фактически «используется» (преобразуется в какую-либо другую форму энергии и удаляется из цепи в виде тепла, кинетической энергии и т. д.) возвращается в цепь позже. Хотя эта мощность сама по себе не используется схемой, она может способствовать отводу тепла, поскольку увеличивает ток в частях схемы, когда она «звонит» туда и обратно между реакторами.

Полная мощность — это мощность, которая появляется, когда вы просто измеряете цепь без выделения реактивной части мощности. Какой-то чудак сообразил, что отношения между этими числами можно выразить с помощью математики, относящейся к сторонам треугольника, как вы видите здесь:

Реактивная энергия, во всяком случае, это энергия, хранящаяся в реакторах в цепи, и его скорость передачи/хранения, вероятно, будет реактивной мощностью.