Differenza tra contatore attivo e reattivo. Potenza contatore, attiva, reattiva

CONTATORI A INDUZIONE

Riso. 1. Parte del disco di un dispositivo a induzione a doppio flusso.
Per misurare il consumo di elettricità nei circuiti corrente alternata vengono utilizzati contatori di frequenza industriali di tipo a induzione. Il principio di funzionamento di questi misuratori si basa sull'interazione dei flussi magnetici con le correnti indotte nella parte mobile del dispositivo. La parte mobile è realizzata sotto forma di un disco di alluminio montato su un asse. Se un disco di alluminio si trova tra due poli degli elettromagneti L e B, attraverso le bobine di cui scorre una corrente alternata, i flussi magnetici Fd e Fv penetrano in questo disco e inducono in esso correnti 1A e /v (Fig. 1).
La corrente 1A, interagendo con il flusso magnetico Fv, crea uno sforzo. La seconda forza si ottiene dall'interazione della corrente 1V con il flusso magnetico FA. La coppia risultante è proporzionale alle grandezze di questi due flussi e dipende dall'angolo di taglio tra di loro.
Sulla fig. 2 mostra il dispositivo ed il circuito di commutazione di un contatore ad induzione monofase. Il contatore è costituito da due elettromagneti 5 e 8, un disco di alluminio 1 montato sull'asse 2, un cuscinetto reggispinta 3 e un cuscinetto 4 che fungono da supporti dell'asse, un magnete freno permanente 7 e un meccanismo di conteggio collegato all'asse da un ingranaggio (non mostrato in figura).
L'avvolgimento dell'elettromagnete 5 è collegato in parallelo al circuito e il suo nucleo penetra nel flusso magnetico Phi, che è proporzionale alla tensione di rete U. L'avvolgimento dell'elettromagnete 8 è collegato in serie con il carico e il suo nucleo penetra il flusso magnetico CP*, che è proporzionale alla corrente di carico I. Entrambi magnetici
la corrente induce correnti parassite nel disco di alluminio che, interagendo con i flussi magnetici, creano una coppia M proporzionale al prodotto di questi flussi.
Affinché il contatore possa misurare il consumo di energia attiva, è necessario soddisfare la condizione di proporzionalità della coppia di potenza attiva, ovvero
M \u003d K1IU cos f \u003d k1R,
dove K1 - coefficiente di proporzionalità; φ è l'angolo di spostamento tra corrente e tensione.

Riso. 2. Schema del dispositivo del contatore a induzione.
Viene fornita la proporzionalità della coppia alla corrente di carico e alla tensione di rete, come sopra indicato. La proporzionalità della coppia cos f è fornita creando un certo angolo di spostamento tra i flussi magnetici. A tale scopo, il flusso magnetico di un elettromagnete parallelo è diviso in due: di lavoro e ausiliario. Il thread di lavoro attraversa il disco e si chiude. attraverso il polo opposto situato sotto il disco. Il flusso ausiliario si chiude attraverso le aste centrali e laterali dell'elettromagnete senza attraversare il disco.
Per un'ulteriore regolazione dell'angolo di spostamento, viene utilizzato il regolatore 6. È costituito da diverse spire di filo di rame avvolto sul circuito magnetico di un elettromagnete 8 e chiuso su un anello di filo di nichelina. L'anello è dotato di un morsetto a vite, il cui movimento è regolato. Sotto l'azione della coppia, il controdisco inizierà a ruotare. In questo caso si ha una coppia frenante che agisce sul controdisco. Questo momento è creato dall'interazione del flusso del magnete del freno Fm con le correnti parassite indotte nel disco dal suo campo. Dal momento che il flusso
il magnete del freno è invariato, quindi questo momento è proporzionale solo alla velocità di rotazione del disco.
Inoltre, i flussi di elettromagneti in parallelo e in serie creano due coppie frenanti. Affinché la coppia frenante risultante, pari alla somma delle tre indicate, dipenda il meno possibile dal flusso Fg-, la coppia frenante del magnete permanente viene scelta significativamente maggiore della coppia frenante della serie elettromagnete.
In questo caso si può considerare con sufficiente precisione che la coppia frenante risultante è proporzionale solo alla frequenza di rotazione del disco n, cioè Mm = k2n, dove k2 è il fattore di proporzionalità.
A una velocità del disco costante
M=MT,
e di conseguenza, k\P = KchP, da cui n, cioè angolare
la velocità del disco è proporzionale alla potenza P del circuito e la velocità del disco è proporzionale all'energia spesa. Pertanto, il numero di giri del contatore del disco può essere utilizzato per misurare l'energia spesa. Un complesso di parti, costituito da circuiti magnetici e avvolgimenti di un circuito parallelo e seriale, è chiamato elemento rotante del misuratore.
Il meccanismo di conteggio è un contagiri. Utilizzato principalmente per contatori elettrici meccanismo di conteggio dei rulli (Fig. 3) consiste principalmente di ingranaggio del treno, diversi rulli con impressi i numeri da O a 9 e uno scudo in alluminio che copre l'ingranaggio e rulli con finestre ritagliate per la lettura del valore misurato. La rotazione della parte mobile del contatore viene trasmessa al meccanismo di conteggio tramite un sistema di ingranaggi. Un giro completo del primo rullo corrisponde alla rotazione del rullo che lo segue (da destra a sinistra) di un solo decimo di giro. Il terzo rullo farà già un decimo di giro con un giro completo del secondo, e così via Molto spesso, ci sono cinque rulli nei meccanismi di conteggio dei rulli.
A seconda del numero di ingranaggi e dei loro rapporti di trasmissione, l'unità registrata dal meccanismo di conteggio dell'energia corrisponderà a una certa velocità di rotazione della parte mobile del contatore. La velocità di rotazione della parte mobile, che provoca un cambiamento nel meccanismo di conteggio per unità di valore misurato, è chiamata rapporto di trasmissione del contatore. Il rapporto di trasmissione è solitamente indicato sulla contropiastra. Ad esempio: 1 kWh - 450 giri/min. disco.
Il numero di ore di funzionamento del contatore a carico normale, necessarie per il cambio completo di tutte le cifre, è chiamato capacità del meccanismo di conteggio.

Riso. 3. Meccanismo di conteggio dei rulli.
Per tenere conto dell'elettricità nei circuiti trifase a tre fili (senza filo neutro), vengono utilizzati contatori a due elementi. Un contatore trifase a due elementi è costituito, per così dire, da due contatori monofase, i cui elementi rotanti agiscono su una parte mobile comune collegata al meccanismo di conteggio (Fig. 4). In questo caso, le coppie create da ciascun elemento si sommano. Il contatore è collegato secondo lo schema di due wattmetri (schema di Aron). La coppia risultante è proporzionale alla potenza attiva del circuito trifase.

Per tenere conto dell'elettricità nei circuiti a quattro fili (con un filo neutro), vengono utilizzati contatori a tre elementi. Tali contatori hanno tre elementi che agiscono o su tre dischi (ad esempio, nel contatore SA4-ТЧ) o su due dischi (ad esempio, nel contatore SA4-I672M).

Riso. 5. Schema del contatore di energia reattiva SRZ-I44.
I contatori di energia reattiva sono simili per funzionamento e design ai contatori di energia attiva.

Riso. 4. Schema del dispositivo di un contatore a due dischi trifase a due elementi.
La loro differenza è che la coppia totale è proporzionale al seno dell'angolo tra corrente e tensione.
Sulla fig. 5 mostra uno schema di un contatore di tipo SRZ progettato per tenere conto dell'energia reattiva in una rete a tre fili. Come si vede dallo schema, agli avvolgimenti in parallelo vengono applicate tensioni di fase "estranea". Ulteriori resistenze sono incluse nel circuito di avvolgimento parallelo. L'angolo di spostamento tra i flussi magnetici di lavoro dei circuiti in parallelo e in serie è di 60°. In termini operativi, i contatori con uno spostamento di 60° sono convenienti in quanto il circuito per la loro inclusione non lo è. differisce dallo schema di connessione del contatore di energia attiva.
Nei contatori di energia reattiva del tipo SR4-ITR, gli avvolgimenti paralleli sono collegati allo stesso modo del contatore del tipo SRZ, ma senza resistenze aggiuntive (spostamento di 90°).
Ciascuno degli elettromagneti della serie ha due avvolgimenti; principale e aggiuntivo. L'avvolgimento aggiuntivo è avvolto nella direzione opposta a quella principale (Fig. 6). I misuratori di questo tipo sono utilizzati nei circuiti di corrente trifase a tre e quattro fili.
Sono inoltre disponibili contatori di energia reattiva a tre elementi (SR4-I676) con uno sfasamento dei flussi di 90°.

Riso. 6. Schema del contatore di energia reattiva SR4-ITR.
Questi contatori sono i più consigliati per misurare l'energia reattiva in circuiti a quattro fili.
In base alla modalità di connessione alla rete, i contatori si suddividono in contatori ad allacciamento diretto (flusso diretto), che vengono accesi senza trasformatori di misura, e contatori collegati tramite trasformatori di misura. Questi ultimi, a loro volta, possono essere suddivisi in quelli accesi tramite trasformatori di misura con determinati rapporti di trasformazione e universali, cioè accesi tramite eventuali trasformatori di misura. Sulla determinazione del consumo di elettricità in base alle letture dei contatori vari tipi si dirà di seguito.
Sugli scudi di alcuni contatori è presente la scritta “with a stopper” o “reverse is locked”. Il disco di tali contatori può ruotare solo nella direzione indicata dalla freccia.
L'errore consentito del misuratore determina la sua classe di precisione. Per la misura dell'energia elettrica di regolamento, la classe di precisione dei contatori collegati direttamente (senza trasformatori di misura) deve essere almeno 2,5 per l'energia attiva e almeno 3 per l'energia reattiva Per i contatori collegati tramite trasformatori di misura la classe di precisione per l'energia attiva deve essere almeno 2,0 e per energia reattiva - non inferiore a 3. Per connessioni ad alta potenza (10 Met e superiori), si consiglia di utilizzare misuratori di classe di precisione 1 e superiore.
Segnaliamo la decodifica delle lettere nella designazione del tipo di metro:
C - contatore; A - energia attiva; P - energia reattiva; 3 o 4 - per una rete a tre o quattro fili; U-universale; I - sistema di misura ad induzione; P - diretto; M - modernizzato.
Esempio: SA4U-I672M 5a 380v - un contatore di energia attiva da inserire in una rete a quattro fili con una tensione lineare di 380 V attraverso qualsiasi trasformatore di corrente.

Dubovich il tuo ragionamento è sbagliato
Non posso spiegare l'intera teoria, perché. è lungo, ed è difficile da spiegare "sulle dita". Prova a capirlo da solo, Google e Wikipedia ti aiuteranno.
Risponderò a domande specifiche, se ce ne sono.
Posso dire una cosa, il consumo e la generazione di reattivi sono, si potrebbe dire, concetti condizionali.
E il contatore gira come dovrebbe.
Se includi, ad esempio, una capacità ideale nella rete, una corrente scorrerà attraverso di essa e una molto specifica e l'amperometro lo mostrerà. Solo sarà spostato di 90 gradi dalla tensione. E il misuratore di energia attiva non girerà.
Il concetto del cosiddetto. Viene introdotta la "potenza reattiva" per i circuiti AC al fine di stimare quanta potenza "insegue" quasi senza meta dalla sorgente al carico e ritorno (in questo caso, di conseguenza, non si verifica alcun trasferimento di energia, l'uscita è zero senza una bacchetta ). La potenza reattiva viene generata quando un carico assorbe una corrente sfasata rispetto alla tensione applicata, come è il caso, ad esempio, di carichi come un motore (corrente in ritardo di tensione) o un condensatore (corrente conduttori di tensione).
In effetti, è impossibile né consumare né generare potenza reattiva: fisicamente, questa non è affatto potenza, ma solo una misura del pompaggio di energia senza scopo (in termini di trasferimento di energia) avanti e indietro con un risultato zero. Tuttavia, poiché la potenza reattiva è un fenomeno dannoso e la maggior parte dei carichi sono di natura induttiva, si è convenuto di considerare la corrente induttiva (in ritardo) come una sorta di "consumo di potenza reattiva" - per parlare di dispositivi di compensazione del filtro come una sorta di di dispositivi che "generano" potenza reattiva.
La potenza reattiva è dannosa per la rete elettrica, perché
un). la corrente reattiva non trasporta energia,
b). la corrente reattiva, invece, carica linee elettriche, trasformatori e dispositivi di commutazione di protezione, ad es. se la potenza reattiva non viene gestita, è possibile una situazione stupida in cui la linea di trasmissione, senza trasmettere alcuna energia, verrà sovraccaricata e surriscaldata a causa della grande corrente reattiva.
Pertanto “combattono” con la potenza reattiva (o meglio, la compensano), tra l'altro, installando PKU che “generano” potenza reattiva, che viene immediatamente consumata da motori e altri induttori. Quella. a seguito dell'operazione FKU, la rete non vede la corrente di carico reattivo.

Per gli ingegneri elettrici delle imprese e dei grandi centri commerciali, non ci sono dubbi sull'esistenza dell'energia reattiva. Bollette mensili e soldi molto reali che vanno a pagare elettricità reattiva, convincere della realtà della sua esistenza. Ma alcuni ingegneri elettrici seriamente, con calcoli matematici, dimostrano che questo tipo di elettricità è una finzione, quella separazione energia elettrica artificialmente in componenti attivi e reattivi.

Proviamo e capiremo questo problema, soprattutto per l'ignoranza delle differenze tipi diversi speculano i creatori di elettricità. Promettendo un enorme interesse, sostituiscono consapevolmente o inconsapevolmente un tipo di energia elettrica con un altro.

Cominciamo con i concetti di elettricità attiva e reattiva. Senza entrare nella giungla delle formule di ingegneria elettrica, è possibile determinare energia attiva come quella che funziona: riscalda il cibo sui fornelli elettrici, illumina la tua stanza, raffredda l'aria con un condizionatore d'aria. E l'elettricità reattiva crea le condizioni necessarie per svolgere tale lavoro. Non ci sarà potenza reattiva e i motori non potranno ruotare, il frigorifero non funzionerà. I tuoi locali non riceveranno una tensione di 220 volt, poiché nessun trasformatore di alimentazione funziona senza consumare elettricità reattiva.

Se i segnali di corrente e tensione vengono osservati contemporaneamente su un oscilloscopio, queste due sinusoidi hanno sempre uno spostamento l'una rispetto all'altra di una quantità chiamata angolo di fase. È questo spostamento che caratterizza il contributo dell'energia reattiva all'energia totale consumata dal carico. Misurando solo la corrente nel carico, è impossibile isolare la parte reattiva dell'energia.

Poiché l'energia reattiva non funziona, può essere generata nel luogo di consumo. A questo servono i condensatori. Il fatto è che bobine e condensatori consumano diversi tipi energia reattiva: rispettivamente induttiva e capacitiva. Spostano la curva di corrente rispetto alla tensione in direzioni opposte.

A causa di queste circostanze un condensatore può essere considerato un consumatore di energia capacitiva o un generatore induttivo. Per un motore che consuma energia induttiva, un condensatore situato nelle vicinanze può diventare la sua fonte. Tale reversibilità è possibile solo per elementi del circuito reattivo che non funzionano. Per l'energia attiva tale reversibilità non esiste: la sua generazione è associata al costo del carburante. Dopotutto, prima di lavorare, devi spendere energia.

In condizioni domestiche, le organizzazioni di trasmissione di potenza non addebitano una tariffa per l'energia reattiva e contatore domestico considera solo la componente attiva dell'energia elettrica. Ben diversa la situazione nelle grandi imprese: un gran numero di motori elettrici, saldatrici e trasformatori che richiedono energia reattiva per funzionare, creano un carico aggiuntivo sulle linee elettriche. Allo stesso tempo, aumentano le dispersioni di corrente e di calore dell'energia già attiva.

In questi casi il consumo di energia reattiva viene preso in considerazione dal contatore e pagato a parte. Il costo dell'elettricità reattiva è inferiore al costo dell'elettricità attiva, ma con grandi volumi di consumo, i pagamenti possono essere molto significativi. Inoltre, per il consumo di energia reattiva eccedente i valori pattuiti, sono previste sanzioni pecuniarie. Pertanto, è economicamente vantaggioso per tali imprese generare tale energia nel luogo del suo consumo.

Per questo, vengono utilizzati condensatori singoli o impostazioni di compensazione automatica che monitorano i volumi di consumo e collegano o scollegano banchi di condensatori. Moderno sistemi di compensazione consentono di ridurre sensibilmente il consumo di energia reattiva dalla rete esterna.

Tornando alla domanda nel titolo dell'articolo, puoi rispondere affermativamente. L'energia reattiva esiste. Senza di essa, il funzionamento degli impianti elettrici in cui si crea un campo magnetico è impossibile. Senza eseguire lavoro visibile, è, tuttavia, una condizione necessaria per l'esecuzione del lavoro svolto da energia elettrica attiva.

Molti hanno sentito parlare di energia elettrica reattiva. Data la complessità di comprensione di questo termine, è necessario prima analizzare in dettaglio le differenze tra energia attiva e reattiva. È necessario iniziare con la consapevolezza del fatto che l'energia reattiva si manifesta solo nelle reti a corrente alternata. In catene dove scorre DC, l'energia reattiva non esiste. Ciò è dovuto alla natura stessa del suo aspetto.

La corrente alternata viene fornita al consumatore dalla capacità di generazione attraverso una serie di trasformatori step-down, il cui design prevede la separazione degli avvolgimenti alti e bassi. basso voltaggio. Cioè, nel trasformatore non c'è contatto fisico diretto tra gli avvolgimenti e la corrente scorre comunque. La spiegazione di questo è abbastanza semplice. L'energia elettrica viene trasmessa attraverso l'aria, che è un buon dielettrico, utilizzando un campo elettromagnetico. Il suo componente - un campo magnetico alternato che appare in uno degli avvolgimenti del trasformatore, attraversa costantemente l'altro avvolgimento, che non ha contatto elettrico diretto dal primo, inducendo una forza elettromotrice nelle sue spire.

L'efficienza dei moderni trasformatori è molto elevata, quindi la perdita di elettricità è trascurabile e tutta la corrente alternata che scorre nell'avvolgimento primario passa nel circuito dell'avvolgimento secondario. Lo stesso schema si ripete nel condensatore. Solo a causa del campo elettrico. Sia l'induttanza che la capacità generano energia reattiva, restituendo periodicamente parte dell'energia alla sorgente CA. L'accumulo e il ritorno di energia (la sua parte reattiva) interferiscono con il flusso di energia attiva, che svolge tutto il lavoro utile nelle reti: viene convertito in lavori meccanici, termici e di altro tipo.

Per compensare la contrazione dell'energia reattiva, i consumatori che hanno un sacco di carico induttivo vengono utilizzate capacità (condensatori) appositamente installate. Ciò riduce al minimo l'impatto negativo dell'energia reattiva emergente. Come già notato, la potenza reattiva ha un impatto significativo sull'ammontare delle perdite di energia elettrica nella rete. Inoltre, una grande quantità di energia reattiva può ridurre il livello di compatibilità elettromagnetica delle apparecchiature. Per questo motivo, l'entità di questa energia negativa deve essere costantemente monitorata e Il modo migliore per questo - l'organizzazione della sua contabilità.

Le imprese industriali (dove si occupano principalmente del problema dell'energia reattiva) spesso installano dispositivi di misurazione separati per l'energia reattiva e attiva. I contatori di energia reattiva ne tengono il conto reti trifase da due componenti (induttiva e capacitiva) in volt-ampere di ore reattive. Di norma, un contatore di energia reattiva è un dispositivo analogico-digitale che converte l'energia in segnale analogico, che poi si trasforma nella frequenza di ripetizione degli impulsi elettrici, la cui somma permette di giudicare la quantità di energia consumata. Il design del misuratore prevede una custodia in plastica in cui sono installati tre trasformatori di corrente e scheda a circuito stampato con blocco contabile. All'esterno del dispositivo sono presenti LED e (o) uno schermo a cristalli liquidi.

Data la crescente concorrenza, imprese industriali Sempre più spesso vengono installati dispositivi di misurazione dell'energia elettrica universali in grado di misurare la quantità di energia attiva e reattiva. Oltre al fatto che i dispositivi combinano le funzioni di due o più dispositivi, il consumatore riduce i costi di mantenimento del sistema di contabilità (invece di due contatori, ce n'è uno) e può risparmiare sul prezzo di acquisto. Questi dispositivi basati su microprocessore sono in grado di misurare tensioni e correnti istantanee e calcolare reattivi e Potenza attiva. Il dispositivo fissa il livello di consumo energetico e visualizza le informazioni sul display in tre frame successivi (volume di energia attiva, componente induttiva di energia reattiva e sua componente capacitiva). I nuovi modelli possono tenere conto dell'energia in due direzioni, trasferire i dati ricevuti tramite infrarossi canale digitale, sono meglio protetti dai campi magnetici e dal furto di energia. L'elevata precisione di misurazione e il basso consumo energetico li distinguono anche dai loro predecessori.