Différence entre compteur actif et réactif. Compteur, puissance active, réactive

COMPTEURS À INDUCTION

Riz. 1. Partie du disque d'un appareil à double flux à induction.
Pour mesurer la consommation d'électricité dans les circuits courant alternatif des fréquencemètres industriels de type à induction sont utilisés. Le principe de fonctionnement de ces compteurs repose sur l'interaction de flux magnétiques avec des courants induits dans la partie mobile de l'appareil. La partie mobile est réalisée sous la forme d'un disque en aluminium monté sur un axe. Si un disque d'aluminium est situé entre deux pôles d'électroaimants L et B, à travers les bobines desquels circule un courant alternatif, alors les flux magnétiques Fd et Fv pénètrent dans ce disque et y induisent des courants 1A et /v (Fig. 1).
Le courant 1A, en interaction avec le flux magnétique Fv, crée une certaine force. La deuxième force est obtenue à partir de l'interaction du courant 1V avec le flux magnétique FA. Le couple résultant est proportionnel aux grandeurs de ces deux flux et dépend de l'angle de cisaillement entre eux.
Sur la fig. La figure 2 montre le dispositif et le circuit de commutation d'un compteur à induction monophasé. Le compteur est constitué de deux électroaimants 5 et 8, d'un disque en aluminium 1 monté sur l'essieu 2, d'un palier de butée 3 et d'un roulement 4 servant de supports d'essieu, d'un aimant permanent de frein 7 et d'un mécanisme de comptage relié à l'essieu par un engrenage (non représenté sur la figure).
L'enroulement de l'électroaimant 5 est connecté en parallèle au circuit, et son noyau pénètre dans le flux magnétique Phi, qui est proportionnel à la tension secteur U. L'enroulement de l'électroaimant 8 est connecté en série avec la charge, et son noyau pénètre le flux magnétique CP*, qui est proportionnel au courant de charge I. Les deux
induisent des courants de Foucault dans le disque d'aluminium qui, en interaction avec les flux magnétiques, créent un couple M proportionnel au produit de ces flux.
Pour que le compteur mesure la consommation d'énergie active, il est nécessaire de remplir la condition de proportionnalité du couple de puissance active, c'est-à-dire
M \u003d K1IU cos f \u003d k1R,
où K1 - coefficient de proportionnalité ; φ est l'angle de décalage entre le courant et la tension.

Riz. 2. Schéma de l'appareil du compteur à induction.
La proportionnalité du couple au courant de charge et à la tension secteur est assurée, comme mentionné ci-dessus. La proportionnalité du couple cos f est assurée en créant un certain angle de décalage entre les flux magnétiques. A cet effet, le flux magnétique d'un électroaimant parallèle est divisé en deux: travail et auxiliaire. Le thread de travail traverse le disque et se ferme. par le pôle opposé situé sous le disque. Le flux auxiliaire se ferme par les tiges médianes et latérales de l'électroaimant sans traverser le disque.
Pour un réglage supplémentaire de l'angle de décalage, on utilise le régulateur 6. Il est constitué de plusieurs spires de fil de cuivre enroulées sur le circuit magnétique d'un électroaimant 8 et fermées sur une boucle de fil de nickel. La charnière est équipée d'une pince à vis dont le mouvement est ajusté. Sous l'action du couple, le contre-disque commencera à tourner. Dans ce cas, il y a un couple de freinage agissant sur le contre-disque. Ce moment est créé par l'interaction du flux Fm de l'aimant frein avec les courants de Foucault induits dans le disque par son champ. Depuis le flux
l'aimant de frein est inchangé, alors ce moment n'est proportionnel qu'à la vitesse de rotation du disque.
De plus, deux couples de freinage sont créés par les flux d'électroaimants en parallèle et en série. Pour que le couple de freinage résultant, égal à la somme des trois indiqués, dépende le moins possible du débit Fg-, le couple de freinage de l'aimant permanent est choisi nettement supérieur au couple de freinage de l'électroaimant série .
Dans ce cas, on peut considérer avec une précision suffisante que le couple de freinage résultant est uniquement proportionnel à la fréquence de rotation du disque n, c'est-à-dire Mm = k2n, où k2 est le facteur de proportionnalité.
À une vitesse de disque stable
M=MT,
et par conséquent, k\P = KchP, d'où n, c'est-à-dire angulaire
la vitesse du disque est proportionnelle à la puissance P du circuit, et la vitesse du disque est proportionnelle à l'énergie dépensée. Par conséquent, le nombre de tours du disque compteur peut être utilisé pour mesurer l'énergie dépensée. Un complexe de pièces, composé de circuits magnétiques et d'enroulements d'un circuit parallèle et série, est appelé l'élément rotatif du compteur.
Le mécanisme de comptage est un compte-tours. Principalement utilisé pour compteurs électriques mécanisme de comptage à rouleaux (Fig. 3) consiste principalement en train d'engrenage, plusieurs rouleaux avec des chiffres imprimés dessus de O à 9 et un bouclier en aluminium recouvrant l'engrenage et les rouleaux avec des fenêtres découpées pour lire la valeur mesurée. La rotation de la partie mobile du compteur est transmise au mécanisme de comptage par un système d'engrenages. Un tour complet du premier galet correspond à la rotation du galet qui le suit (de droite à gauche) d'un dixième de tour seulement. Le troisième rouleau fera déjà un dixième de tour avec un tour complet du deuxième, etc.. Le plus souvent, il y a cinq rouleaux dans les mécanismes de comptage de rouleaux.
En fonction du nombre de pignons et de leurs rapports de démultiplication, l'unité enregistrée par le mécanisme de comptage d'énergie correspondra à une certaine vitesse de rotation de la partie mobile du compteur. La fréquence de rotation de la partie mobile, qui provoque une modification du mécanisme de comptage par unité de valeur mesurée, est appelée rapport de démultiplication du compteur. Le rapport de démultiplication est généralement indiqué sur la contre-plaque. Par exemple : 1 kWh - 450 tr/min. disque.
Le nombre d'heures de fonctionnement du compteur sous charge normale, nécessaire au changement complet de tous les chiffres, s'appelle la capacité du mécanisme de comptage.

Riz. 3. Mécanisme de comptage des rouleaux.
Pour comptabiliser l'électricité dans les circuits triphasés à trois fils (sans fil neutre), des compteurs à deux éléments sont utilisés. Un compteur triphasé à deux éléments se compose, pour ainsi dire, de deux compteurs monophasés, dont les éléments rotatifs agissent sur une pièce mobile commune reliée au mécanisme de comptage (Fig. 4). Dans ce cas, les couples créés par chaque élément s'additionnent. Le compteur est connecté selon le schéma de deux wattmètres (schéma d'Aron). Le couple résultant est proportionnel à la puissance active du circuit triphasé.

Pour tenir compte de l'électricité dans les circuits à quatre fils (avec un fil neutre), des compteurs à trois éléments sont utilisés. De tels compteurs ont trois éléments agissant soit sur trois disques (par exemple, dans le compteur SA4-ТЧ), soit sur deux disques (par exemple, dans le compteur SA4-I672M).

Riz. 5. Schéma du compteur d'énergie réactive SRZ-I44.
Les compteurs d'énergie réactive ont un fonctionnement et une conception similaires aux compteurs d'énergie active.

Riz. 4. Schéma du dispositif d'un compteur triphasé à deux éléments à deux disques.
Leur différence est que le couple total est proportionnel au sinus de l'angle entre le courant et la tension.
Sur la fig. La figure 5 montre un schéma d'un compteur de type SRZ destiné à comptabiliser l'énergie réactive dans un réseau à trois fils. Comme on peut le voir sur le schéma, des tensions de phases "étrangères" sont appliquées aux enroulements parallèles. Des résistances supplémentaires sont incluses dans le circuit d'enroulement parallèle. L'angle de décalage entre les flux magnétiques de travail des circuits parallèle et série est de 60°. En termes opérationnels, les compteurs avec un décalage de 60 ° sont pratiques en ce que le circuit pour leur inclusion ne l'est pas. diffère du schéma de connexion du compteur d'énergie active.
Dans les compteurs d'énergie réactive de type SR4-ITR, les enroulements parallèles sont connectés de la même manière que dans le compteur de type SRZ, mais sans résistances supplémentaires (décalage de 90°).
Chacun des électroaimants de la série a deux enroulements ; principal et complémentaire. L'enroulement supplémentaire est enroulé dans le sens opposé au principal (Fig. 6). Les compteurs de ce type sont utilisés dans les circuits de courant triphasés à trois et à quatre fils.
Il existe également des compteurs d'énergie réactive à trois éléments (SR4-I676) avec un déphasage des flux de 90 °.

Riz. 6. Schéma du compteur d'énergie réactive SR4-ITR.
Ces compteurs sont les plus recommandés pour mesurer l'énergie réactive dans les circuits à quatre fils.
Selon la méthode de connexion au réseau, les compteurs sont divisés en compteurs à connexion directe (débit direct), qui sont allumés sans transformateurs de mesure, et en compteurs connectés via des transformateurs de mesure. Ces derniers, à leur tour, peuvent être divisés en ceux activés par des transformateurs de mesure avec certains rapports de transformation et universels, c'est-à-dire activés par n'importe quel transformateur de mesure. Sur la détermination de la consommation d'électricité en fonction des relevés de compteurs divers types sera dit ci-dessous.
Sur les écussons de certains compteurs il y a une inscription « avec un bouchon » ou « la marche arrière est bloquée ». Le disque de ces compteurs ne peut tourner que dans le sens indiqué par la flèche.
L'erreur admissible du compteur détermine sa classe de précision. Pour le comptage estimé de l'électricité, la classe de précision des compteurs à connexion directe (sans transformateurs de mesure) doit être d'au moins 2,5 pour l'énergie active et d'au moins 3 pour l'énergie réactive. Pour les compteurs connectés via des transformateurs de mesure, la classe de précision pour l'énergie active doit être au moins 2,0 et pour l'énergie réactive - pas inférieure à 3. Pour les connexions à haute puissance (10 Met et plus), il est recommandé d'utiliser des compteurs de classe de précision 1 et plus.
Précisons le décodage des lettres dans la désignation du type de compteur :
C - compteur ; A - énergie active; P - énergie réactive; 3 ou 4 - pour un réseau à trois ou quatre fils ; U-universel ; I - système de mesure par induction ; P - droit; M - modernisé.
Exemple: SA4U-I672M 5a 380v - un compteur d'énergie active à inclure dans un réseau à quatre fils avec une tension linéaire de 380 V via n'importe quel transformateur de courant.

Doubovich ton raisonnement est faux.
Je ne peux pas expliquer toute la théorie, parce que. c'est long, et c'est difficile à expliquer "sur les doigts". Essayez de le découvrir vous-même, Google et Wikipedia vous aideront.
Si vous avez des questions précises, j'y répondrai.
Je peux dire une chose, la consommation et la génération de réactifs sont, pourrait-on dire, des concepts conditionnels.
Et le compteur tourne comme il se doit.
Si vous incluez, par exemple, une capacité idéale dans le réseau, alors un courant le traversera, et un courant très spécifique, et l'ampèremètre le montrera. Seulement, il sera décalé de 90 degrés par rapport à la tension. Et le compteur d'énergie active ne tournera pas.
Le concept de la soi-disant. la "puissance réactive" est introduite pour les circuits AC afin d'estimer la quantité de puissance "poursuit" presque sans but de la source à la charge et inversement (dans ce cas, en conséquence, aucun transfert d'énergie ne se produit, la sortie est nulle sans baguette ). La puissance réactive est générée lorsqu'une charge tire un courant déphasé par rapport à la tension appliquée, ce qui est le cas, par exemple, avec des charges telles qu'un moteur (le courant est en retard sur la tension) ou un condensateur (le courant est en avance sur la tension).
En fait, il est impossible de consommer ou de générer de la puissance réactive - physiquement, ce n'est pas du tout de la puissance, mais seulement une mesure de pompage sans but (en termes de transfert d'énergie) d'énergie dans les deux sens avec un résultat nul. Cependant, étant donné que la puissance réactive est un phénomène nocif et que la plupart des charges sont de nature inductive, il a été convenu de considérer le courant inductif (retard) comme une sorte de "consommation de puissance réactive" - afin de parler de dispositifs de compensation de filtre comme d'une sorte d'appareils « générant » de la puissance réactive.
La puissance réactive nuit au réseau électrique car
un). le courant réactif ne transporte pas d'énergie,
b). le courant réactif, cependant, charge les lignes électriques, les transformateurs et les dispositifs de commutation de protection - c'est-à-dire si la puissance réactive n'est pas traitée, une situation stupide est possible lorsque la ligne de transport d'énergie, sans transmettre aucune énergie, sera surchargée et surchauffée en raison du courant réactif important.
Par conséquent, ils «combattent» avec de la puissance réactive (ou plutôt, la compensent), entre autres, en installant des PKU qui «génèrent» de la puissance réactive, qui est immédiatement consommée par les moteurs et autres inducteurs. Ce. à la suite de l'opération FKU, le réseau ne voit pas le courant de charge réactif.

Pour les ingénieurs électriciens des entreprises et des grands centres commerciaux, l'existence de l'énergie réactive ne fait aucun doute. Des factures mensuelles et de l'argent bien réel qui sert à payer électricité réactive, convaincre de la réalité de son existence. Mais certains ingénieurs électriciens sérieux, avec des calculs mathématiques, prouvent que ce type d'électricité est une fiction, que la séparation énergie électrique artificiellement en composants actifs et réactifs.

Essayons et nous comprendrons ce problème, d'autant plus que l'ignorance des différences différents types les créateurs d'électricité spéculent. Promettant un immense intérêt, elles substituent consciemment ou inconsciemment un type d'énergie électrique à un autre.

Commençons par les notions d'électricité active et réactive. Sans entrer dans la jungle des formules électrotechniques, il est possible de déterminer l'énergie active comme celle qui travaille : chauffe les aliments sur des cuisinières électriques, éclaire votre chambre, refroidit l'air avec un climatiseur. Et l'électricité réactive crée les conditions nécessaires pour faire un tel travail. Il n'y aura pas de puissance réactive et les moteurs ne pourront pas tourner, le réfrigérateur ne fonctionnera pas. Vos locaux ne recevront pas une tension de 220 volts, car pas un seul transformateur de puissance ne fonctionne sans consommer d'électricité réactive.

Si des signaux de courant et de tension sont observés simultanément sur un oscilloscope, alors ces deux sinusoïdes ont toujours un décalage l'un par rapport à l'autre d'une quantité appelée angle de phase. C'est ce déplacement qui caractérise la contribution de l'énergie réactive à l'énergie totale consommée par la charge. En ne mesurant que le courant dans la charge, il est impossible d'isoler la partie réactive de l'énergie.

Étant donné que l'énergie réactive ne travaille pas, elle peut être générée sur le lieu de consommation. C'est à ça que servent les condensateurs. Le fait est que les bobines et les condensateurs consomment différentes sortesénergie réactive : respectivement inductive et capacitive. Ils déplacent la courbe de courant par rapport à la tension dans des directions opposées.

En raison de ces circonstances un condensateur peut être considéré comme un consommateur d'énergie capacitive ou comme un générateur inductif. Pour un moteur qui consomme de l'énergie inductive, un condensateur situé à proximité peut devenir sa source. Une telle réversibilité n'est possible que pour les éléments réactifs du circuit qui ne fonctionnent pas. Pour l'énergie active, une telle réversibilité n'existe pas : sa production est associée au coût du combustible. Après tout, avant de travailler, vous devez dépenser de l'énergie.

Dans les conditions domestiques, les organismes de transport d'électricité ne facturent pas de frais pour l'énergie réactive, et compteur de ménage ne considère que la composante active de l'énergie électrique. La situation est assez différente dans les grandes entreprises : un grand nombre de moteurs électriques, machines à souder et les transformateurs qui nécessitent de l'énergie réactive pour fonctionner, créent une charge supplémentaire sur les lignes électriques. Dans le même temps, les pertes de courant et de chaleur de l'énergie déjà active augmentent.

Dans ces cas, la consommation d'énergie réactive est prise en compte par le compteur et payée séparément. Le coût de l'électricité réactive est inférieur au coût de l'électricité active, mais avec de grands volumes de sa consommation, les paiements peuvent être très importants. De plus, pour la consommation d'énergie réactive dépassant les valeurs convenues, des amendes sont imposées. Par conséquent, il est économiquement avantageux pour ces entreprises de produire cette énergie sur le lieu de sa consommation.

Pour cela, soit des condensateurs individuels sont utilisés, soit des paramètres de compensation automatique qui surveillent les volumes de consommation et connectent ou déconnectent des batteries de condensateurs. Moderne systèmes de rémunération permettent de réduire significativement la consommation d'énergie réactive du réseau extérieur.

Revenant à la question dans le titre de l'article, vous pouvez y répondre par l'affirmative. L'énergie réactive existe. Sans lui, le fonctionnement des installations électriques dans lesquelles un champ magnétique est créé est impossible. Sans effectuer de travail visible, c'est pourtant une condition nécessaire à l'exécution d'un travail effectué par l'énergie électrique active.

Beaucoup ont entendu parler de l'énergie électrique réactive. Compte tenu de la complexité de la compréhension de ce terme, il est d'abord nécessaire d'analyser en détail les différences entre énergie active et réactive. Il faut commencer par la prise de conscience du fait que l'énergie réactive ne se manifeste que dans les réseaux à courant alternatif. Dans les chaînes où ça coule DC, l'énergie réactive n'existe pas. Cela est dû à la nature même de son apparence.

Le courant alternatif est fourni au consommateur à partir des capacités de production via un certain nombre de transformateurs abaisseurs, dont la conception prévoit la séparation des enroulements haut et bas. basse tension. Autrement dit, dans le transformateur, il n'y a pas de contact physique direct entre les enroulements et le courant circule néanmoins. L'explication est assez simple. L'énergie électrique est transmise par l'air, qui est un bon diélectrique, en utilisant un champ électromagnétique. Son composant - un champ magnétique alternatif qui apparaît dans l'un des enroulements du transformateur, traverse constamment l'autre enroulement, qui n'a pas de contact électrique direct depuis le premier, induisant une force électromotrice dans ses spires.

L'efficacité des transformateurs modernes est très élevée, de sorte que la perte d'électricité est négligeable et toute la puissance alternative circulant dans l'enroulement primaire passe dans le circuit d'enroulement secondaire. Le même motif se répète dans le condensateur. Uniquement à cause du champ électrique. L'inductance et la capacité génèrent de l'énergie réactive, renvoyant périodiquement une partie de l'énergie à la source CA. Le stockage et le retour d'énergie (sa partie réactive) interfèrent avec le flux d'énergie active, qui effectue tout le travail utile dans les réseaux - il est converti en travaux mécaniques, thermiques et autres.

Pour compenser la contre-action de l'énergie réactive, les consommateurs qui ont beaucoup de charge inductive des capacités spécialement installées (condensateurs) sont utilisées. Cela minimise l'impact négatif de l'énergie réactive émergente. Comme indiqué précédemment, la puissance réactive a un impact significatif sur la quantité de pertes d'énergie électrique dans le réseau. De plus, une grande quantité d'énergie réactive peut réduire le niveau de compatibilité électromagnétique des équipements. Pour cette raison, l'ampleur de cette énergie négative doit être constamment surveillée et Le meilleur moyen pour cela - l'organisation de sa comptabilité.

Les entreprises industrielles (où elles sont principalement concernées par le problème de l'énergie réactive) installent souvent des dispositifs de comptage séparés pour l'énergie réactive et active. Les compteurs d'énergie réactive tiennent leur compte dans réseaux triphasés par deux composantes (inductive et capacitive) en volt-ampères d'heures réactives. En règle générale, un compteur d'énergie réactive est un appareil analogique-numérique qui convertit l'énergie en Signal analogique, qui se transforme ensuite en taux de répétition des impulsions électriques, dont l'addition permet de juger de la quantité d'énergie consommée. La conception du compteur prévoit un boîtier en plastique dans lequel trois transformateurs de courant sont installés et circuit imprimé avec bloc comptable. À l'extérieur de l'appareil, il y a des LED et (ou) un écran à cristaux liquides.

Face à la concurrence croissante, entreprises industrielles De plus en plus, des dispositifs universels de mesure de l'énergie électrique sont installés qui peuvent mesurer la quantité d'énergie active et réactive. Outre le fait que les appareils combinent les fonctions de deux appareils ou plus, le consommateur réduit le coût de maintenance du système comptable (au lieu de deux compteurs, il y en a un) et peut économiser sur le prix d'achat. Ces dispositifs à microprocesseur sont capables de mesurer des tensions et des courants instantanés et de calculer des valeurs réactives et puissance active. L'appareil fixe le niveau de consommation d'énergie et affiche les informations sur l'afficheur en trois trames successives (volume d'énergie active, composante inductive de l'énergie réactive et sa composante capacitive). De nouveaux modèles peuvent prendre en compte l'énergie dans les deux sens, transférer les données reçues via infrarouge canal numérique, sont mieux protégés des champs magnétiques et du vol d'énergie. Une précision de mesure élevée et une faible consommation d'énergie les distinguent également de leurs prédécesseurs.