Jaký je vliv reaktance na měření elektrické energie?

Vliv reaktance (včetně indukční a kapacitní reaktance) na měření elektrické energie lze analyzovat z následujících hledisek:

Fázový posun

V obvodech střídavého proudu způsobuje přítomnost reaktance fázový posun mezi napětím a proudem. Pokud jsou v obvodu pouze čisté cívky nebo čisté kondenzátory, je fázový posun mezi napětím a proudem 90 stupňů zpoždění nebo náskoku, podle toho. To znamená, že v čistě indukčních nebo čistě kapacitních obvodech se jedná pouze o okamžitý výměnný přenos energie a žádná skutečná elektrická energie není spotřebována.

Pro hybridní obvody obsahující odpor a reaktanci (tj. RLC obvody) bude úhel mezi napětím a proudem mezi 0 a 90 stupni, což ovlivní aktivní výkon (P), reaktivní výkon (Q) a patrný výkon (S) měřený wattmetrem. Aktivní výkon je ta část, která skutečně provádí práci, zatímco reaktivní výkon představuje výměnu energie, nikoli její spotřebu.

Koeficient využití

Koeficient využití (PF) je definován jako poměr aktivního výkonu k patrnému výkonu. Přítomnost reaktance způsobuje, že koeficient využití se odchyluje od ideální hodnoty 1 (tj. obvod s čistým odporem). Nízký koeficient využití znamená, že více energie se pohybuje tam a zpět v systému, místo aby byla efektivně využita, což snižuje efektivitu elektřinového systému.

Během procesu měření energie, pokud koeficient využití není 1, je třeba použít wattmetr, který dokáže změřit skutečný aktivní výkon. Některé wattmetry jsou navrženy pro použití v určitém rozsahu koeficientu využití, mimo tento rozsah mohou dojít k měřicím chybám.

Měřicí chyba

U tradičních elektromechanických wattmetrů mohou fázové rozdíly a nelineární zatížení způsobit nepřesné čtení. Moderní elektronické wattmetry jsou přesnější při měření nečistých odporových zatížení, ale stále je třeba dbát na charakteristiky obvodu. Pokud návrh wattmetru nebere v úvahu vliv reaktance, mohou nastat měřicí chyby při měření obvodů obsahujících reaktanční komponenty.

Harmonický efekt

V obvodech s nelineárními zatíženími jsou kromě základní frekvence přítomny harmonické proudy a napětí. Tyto harmonické také zavádějí dodatečné reaktanční efekty a mohou mít vliv na čtení wattmetru. Zvláště při velkém počtu harmonických složek v obvodu může tradiční wattmetr nemít schopnost přesně měřit celkovou spotřebu energie.

Zhruba řečeno, vliv reaktance na měření elektrické energie se hlavně projevuje tím, že mění fázový vztah mezi napětím a proudem a pak ovlivňuje koeficient využití a celkovou spotřebu elektrické energie. Aby bylo možné přesně měřit elektrickou energii, je třeba při návrhu a výběru wattmetru zohlednit skutečné charakteristiky a vlastnosti zatížení obvodu.