script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Что считает счетчик активной энергии

Активная и реактивная электроэнергия

При расчете электрической мощности, потребляемой любым электротехническим или бытовым устройством, обычно учитывается так называемая полная мощность электрического тока, выполняющего определённую работу в цепи данной нагрузки. Под понятием «полная мощность» подразумевается вся та мощность, которая потребляется электроприбором и включает в себя как активную составляющую, так и составляющую реактивную, которая в свою очередь определяется типом используемой в цепи нагрузки. Активная мощность всегда измеряется и указывается в ваттах (Вт), а полная мощность приводится обычно в вольт-амперах (ВА). Различные приборы — потребители электрической энергии могут работать в цепях, имеющих как активную, так и реактивную составляющую электрического тока.

Активная составляющая потребляемой любой нагрузкой мощности электрического тока совершает полезную работу и трансформируется в нужные нам виды энергии (тепловую, световую, звуковую и т.п.). Отдельные электроприборы работают в основном на этой составляющей мощности. Это — лампы накаливания, электроплиты, обогреватели, электропечи, утюги и т.п.
При указанном в паспорте прибора значении активной потребляемой мощности в 1 кВт он будет потреблять от сети полную мощность в 1кВА.

Реактивная составляющая электрического тока возникает только в цепях, содержащих реактивные элементы (индуктивности и ёмкости) и расходуется обычно на бесполезный нагрев проводников, из которых составлена эта цепь. Примером таких реактивных нагрузок являются электродвигатели различного типа, переносные электроинструменты (электродрели, «болгарки», штроборезы и т.п.), а также различная бытовая электронная техника. Полная мощность этих приборов, измеряемая в вольт-амперах, и активная мощность (в ваттах) соотносятся между собой через коэффициент мощности cosφ, который может принимать значение от 0,5 до 0,9. На этих приборах указывается обычно активная мощность в ваттах и значение коэффициента cosφ. Для определения полной потребляемой мощности в ВА, необходимо величину активной мощности (Вт) разделить на коэффициент cosφ.

Пример: если на электродрели указана величина мощности в 600 Вт и cosφ = 0,6, то отсюда следует, что потребляемая инструментом полная мощность составляет 600/0,6=1000 ВА. При отсутствии данных по cosφ можно брать его приблизительное значение, которое для домашнего электроинструмента составляет примерно 0,7.

При рассмотрении вопроса об активной и реактивной составляющих электроэнергии (точнее — её мощности), обычно имеются в виду те явления, которые происходят в цепях переменного тока. Оказалось, что различные нагрузки в цепях переменного тока ведут себя совершенно по-разному. Одни нагрузки используют передаваемую им энергию по прямому назначению (т.е. — для совершения полезной работы), а другой тип нагрузок сначала эту энергию запасает, а потом снова отдаёт её источнику электропитания.

По виду своего поведения в цепях переменного тока, различные потребительские нагрузки делятся на следующие два типа:

1. Активный тип нагрузки поглощает всю получаемую от источника энергию и превращает её в полезную работу (свет от лампы, например), причём форма тока в нагрузке в точности повторяет форму напряжения на ней (сдвиг фаз отсутствует).

2. Реактивный тип нагрузки характеризуется тем, что сначала (в течение некоторого промежутка времени), в нём происходит накопление энергии, поставляемой источником питания. Затем запасённая энергия (в течение определённого промежутка времени) отдаётся обратно в этот источник. К подобным нагрузкам относятся такие элементы электрических цепей, как конденсаторы и катушки индуктивности, а также устройства, содержащие их. При этом в такой нагрузке между напряжением и током присутствует сдвиг фаз, равный 90 градусам. Поскольку основной целью существующих систем электроснабжения является полезная доставка электроэнергии от производителя непосредственно к потребителю (а не перекачивание её туда и обратно) — реактивная составляющая мощности обычно считается вредной характеристикой цепи.

Потери на реактивную составляющую в сети напрямую связаны с величиной рассмотренного выше коэффициента мощности, т.е. чем выше cosφ потребителя, тем меньше будут потери мощности в линии и дешевле обойдётся передача электроэнергии потребителю.
Таким образом, именно коэффициент мощности указывает нам на то, насколько эффективно используется рабочая мощность источника электроэнергии. В целях повышения величины коэффициента мощности (cosφ) во всех видах электрических установок применяются специальные приёмы компенсации реактивной мощности.
Обычно для увеличения коэффициента мощности (за счёт уменьшения сдвига фаз между током и напряжением — угла φ) в действующую сеть включают специальные компенсирующие устройства, представляющие собой вспомогательные генераторы опережающего (емкостного) тока.
Кроме того, очень часто для компенсации потерь, возникающих из-за индуктивной составляющей цепи, в ней используются батареи конденсаторов, подключаемые параллельно рабочей нагрузке и используемые в качестве синхронных компенсаторов.

Читайте также:  Программа сбросить счетчик чернил epson

Источник



Что считает счетчик активной энергии

Традиционные счётчики с диском специально созданы так, чтобы считать только активную энергию. Реактивную они не считают (по крайней мере если счётчик правильно спроектирован и изготовлен), т.к. там после сдвига по фазе на обмотках тока и напряжения ток, а соотв. и магнитное поле, будут попадать в фазе либо в противофазе, т.е. будут работать как если бы это была одна большая обмотка. А от этого вращающего момента на диске не возникнет. Специально суммировать активную с реактивной обычный счётчик с одним диском просто не может. Можно считать их (таким методом) только отдельно: один счётчик, допустим, активной энергии, и отдельный счётчик реактивной. Считать просто полную энергию не имеет физического и экономического смысла для энергетиков, потому что это на самом деле не энергия никакая. Хотя допускаю, что м.б. и существуют какие-то дурацкие электронные счётчики, которые считают путём интегрирования действующих напряжения и тока без учёта фазовых соотношений. Но это вообще говоря, если и так, то несусветная наглость. К примеру, если я у себя дома поставлю электростанцию, которая будет выдавать ток точно в противофазе с напряжением, такой счётчик насчитал бы всё равно положительное потребление, хотя должен был отрицательное, и никакой реактивной энергии в этом случае тоже нет.

Так ведь дело в том, что эти реактивные потери происходят по большей части не внутри квартиры (а которые происходят — те и учитываются счётчиком уже как активная мощность — но это мелочь, какие-то милливатты, максимум), а на линиях, принадлежащих энергетикам, грубо говоря. Т.е. ни о каком потреблении приборами в квартире, по отношению к реактивной мощности, говорить не приходится. Она не потребляется, то есть. Учёт её имеет смысл, но совсем не в том ключе, как активной. Грубо говоря, активная — это прямая зависимость с тем, сколько нужно топлива, например, сжечь на электростанции. А реактивная — это где и сколько и каких устройств компенсации реактивной мощности в сетях надо поставить энергетикам (или, если оказалось неточно рассчитано — терпеть какую-то долю потерь и дополнительного потребного сечения проводов). При этом может оказаться так, что, допустим, два расположенных по соседству потребителя имеют большую реактивную мощность, но в противофазе друг с другом, и тем самым друг друга почти компенсируют по этой части. Т.е. в зависимости от окружающей обстановки и преобладающих фазовых сдвигов в потреблении какое-то направление реактивной мощности может оказаться де-факто даже очень полезным для энергетиков в глобальных масштабах. Поэтому с учётом и оплатой реактивной энергии всё непросто, и уж всяко не годится её как-то так суммировать с активной.

Редактировано 1 раз(а). Последний раз 11.02.11 12:38 пользователем Toman.

Читайте также:  Книга счетчик калорий по русски

Что значит ближайшая розетка? В квартире можно с хорошей точностью считать, что там все розетки одинаково ближайшие к счётчику. Ему абсолютно всё равно, в какую розетку включать какое угодно устройство. Компенсировать реактивную составляющую, конечно, можно. Вотни в розетку конденсатор или дроссель соответственно, и компенсируй. Только для этого надо вначале узнать, в какую сторону и насколько компенсировать. А вот откуда это узнает прибор, просто воткнутый в одну из розеток, совершенно непонятно. Он же не знает общий ток, потребляемый всеми потребителями на всех ветвях в квартире.

И есть ли в плане учёта полной энергии разница между индукционными счётчиками и электронными?

В принципе, если проводка плохая, а токи большие, то лучше воткнуть его в ближайшую к потребителю розетку, просто чтобы минимизировать пути прохождения реактивных токов, и соответственно, нагрев проводов и падение напряжения в них.

Можно сделать, как один мой знакомый у себя в гараже. Основные его потребители — электродвигатели переменного тока, соотстветственно, велика доля индуктивной мощности. Он подключил сразу после счётчика в гараже батарею из четырёх конденсаторов, каждый включается своим тумблером, и амперметр, показывающий полный потребляемый ток. И дальше уже вручную «набирает» тумблерами необходимую ёмкость, чтобы ток минимизировался. Сейчас он хочет усовершенствовать и автоматизировать это дело, используя микроконтроллер. По его замыслу, контроллер будет отслеживать действующее значение тока. Если оно изменилось на какую-то величину за определённый промежуток времени, значит, изменилась нагрузка. Тогда контроллер увеличит ёмкость компенсатора (каждый конденсатор будет управляться своим реле от контроллера). Если ток уменьшился, увеличит ещё; если увеличился, то, наоборот, уменьшит ёмкость и т. д., пока не найдёт, где минимум. Всё это нужно не для счётчика, а для минимизации потребляемого гаражом реактивного тока, чтобы зря не срабатывал вводной автомат и не превышать выделенный кооперативу лимит.
Вообще, с микроконтроллером большое поле для фантазий: если отслеживать мгновенные значения тока и напряжения, то можно вообще в реальном времени рассчитывать необходимую ёмкость компенсирующей батареи конденсаторов. Можно ещё и переменный конденсатор использовать для плавного регулирования.

Я в детстве экспериментировал со своим счётчиком СО-2М2, подключая асинхронные двигатели и конденсаторы в разных комбинациях. Не похоже, чтобы скорость вращения диска существенно менялась.

Редактировано 1 раз(а). Последний раз 11.02.11 13:23 пользователем Неунывающий питерский бродяга.

Источник

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.

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).

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).

Читайте также:  Где нужно ставить счетчик электроэнергии

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.

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.

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):

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник