Qual è l'effetto dell'impedenza reattiva sulla misurazione dell'energia elettrica?

L'influenza della reattanza (compresa la reattanza induttiva e la reattanza capacitiva) sulla misurazione dell'energia elettrica può essere analizzata dagli aspetti seguenti:

Differenza di fase

Nei circuiti alternati, la presenza di reattanza causa una differenza di fase tra tensione e corrente. Quando ci sono induttori puri o condensatori puri nel circuito, la differenza di fase tra la tensione e la corrente è rispettivamente di 90 gradi in ritardo o in anticipo. Ciò significa che nei circuiti puramente induttivi o puramente capacitivi, il lavoro svolto è solo uno scambio istantaneo di energia e non viene consumata alcuna energia elettrica reale.

Per i circuiti ibridi contenenti resistenza e reattanza (cioè i circuiti RLC), l'angolo di fase tra tensione e corrente sarà compreso tra 0 e 90 gradi, il che influenzerà la potenza attiva (P), la potenza reattiva (Q) e la potenza apparente (S) misurate dal contatore di energia. La potenza attiva è quella che effettivamente svolge il lavoro, mentre la potenza reattiva rappresenta lo scambio di energia piuttosto che il consumo di energia.

Fattore di potenza

Il fattore di potenza (PF) è definito come il rapporto tra la potenza attiva e la potenza apparente. La presenza di reattanza causa la deviazione del fattore di potenza dal valore ideale di 1 (cioè un circuito puramente resistivo). Un basso fattore di potenza significa che più energia fluisce avanti e indietro nel sistema piuttosto che essere utilizzata in modo efficiente, riducendo l'efficienza del sistema di alimentazione.

Nel processo di misurazione dell'energia, se il fattore di potenza non è 1, è necessario utilizzare un contatore di energia che possa misurare la vera potenza attiva. Alcuni contatori di energia sono progettati per essere utilizzati in un determinato intervallo di fattore di potenza, al di fuori del quale possono verificarsi errori di misurazione.

Errore di misurazione

Per i tradizionali contatori di energia elettromeccanici, le differenze di fase e i carichi non lineari possono causare letture inesatte. I moderni contatori di energia elettronici sono più precisi nella misurazione dei carichi resistenti impuri, ma è ancora necessario prestare attenzione alle caratteristiche del circuito. Se il design del contatore di energia non tiene conto dell'effetto della reattanza, possono verificarsi errori di misurazione quando si misurano circuiti contenenti componenti reattivi.

Effetto armonico

Nei circuiti con carichi non lineari, oltre alle frequenze fondamentali, sono presenti correnti e tensioni armoniche. Queste armoniche introducono effetti reattivi aggiuntivi e possono avere un impatto sulla lettura del contatore di energia. In particolare, quando ci sono numerose armoniche nel circuito, il contatore di energia tradizionale potrebbe non essere in grado di misurare con precisione il consumo totale di energia.

In sintesi, l'influenza della reattanza sulla misurazione dell'energia elettrica si riflette principalmente nel fatto che cambia la relazione di fase tra tensione e corrente, e quindi influenza il fattore di potenza e il consumo totale di energia elettrica. Per misurare l'energia elettrica con precisione, nelle fasi di progettazione e selezione del contatore di energia, dovrebbero essere considerate le caratteristiche reali e le proprietà del carico del circuito.