Jak wpływa reaktancja na pomiar energii elektrycznej?

Wpływ reaktancji (w tym indukcyjnej i pojemnościowej) na pomiar energii elektrycznej można przeanalizować z następujących aspektów:

Różnica fazowa

W obwodach przemiennych obecność reaktancji powoduje różnicę fazową między napięciem a prądem. Gdy w obwodzie są czyste cewki lub czyste kondensatory, różnica fazowa między napięciem a prądem wynosi 90 stopni opóźnienia lub wyprzedzenia, odpowiednio. To oznacza, że w czysto indukcyjnych lub czysto pojemnościowych obwodach wykonana praca to tylko chwilowa wymiana energii, a nie rzeczywiste zużycie energii elektrycznej.

Dla hybrydowych obwodów zawierających opór i reaktancję (tj. obwody RLC), kąt fazowy między napięciem a prądem będzie mieścił się w zakresie od 0 do 90 stopni, co wpłynie na mierzoną przez licznik aktywną moc (P), bierną moc (Q) i widomą moc (S). Aktywna moc to ta część, która faktycznie wykonuje pracę, podczas gdy bierna moc reprezentuje wymianę energii, a nie jej zużycie.

Czynnik mocy

Czynnik mocy (PF) jest definiowany jako stosunek mocy aktywnej do widomej. Obecność reaktancji powoduje, że czynnik mocy odchodzi od ideałowej wartości 1 (czyli obwód czysto oporny). Niski czynnik mocy oznacza, że więcej energii przepływa tam i z powrotem w systemie, zamiast być efektywnie wykorzystywane, co zmniejsza efektywność systemu energetycznego.

W procesie pomiaru energii, jeśli czynnik mocy nie wynosi 1, należy użyć licznika energii, który może mierzyć rzeczywistą moc aktywną. Niektóre liczniki energii są zaprojektowane do użytku w określonym zakresie czynnika mocy, poza którym mogą wystąpić błędy pomiarowe.

Błąd pomiaru

Dla tradycyjnych elektromechanicznych liczników energii, różnice fazowe i obciążenia nieliniowe mogą powodować niepoprawne odczyty. Nowoczesne elektroniczne liczniki energii są bardziej dokładne w mierzeniu obciążeń nieczysto opornych, ale nadal należy zwracać uwagę na charakterystykę obwodu. Jeśli projekt licznika energii nie uwzględnia wpływu reaktancji, mogą wystąpić błędy pomiarowe przy mierzeniu obwodów zawierających komponenty reaktancyjne.

Wpływ harmoniczny

W obwodach z obciążeniami nieliniowymi, oprócz częstotliwości podstawowych, obecne są harmoniczne prądy i napięcia. Te harmoniczne wprowadzają dodatkowe efekty reaktancyjne i mogą wpływać na odczyt licznika energii. Szczególnie, gdy w obwodzie jest duża ilość harmonicznych, tradycyjny licznik energii może nie być w stanie dokładnie zmierzyć całkowitego zużycia energii.

Podsumowując, wpływ reaktancji na pomiar energii elektrycznej polega głównie na tym, że zmienia ona relację fazową między napięciem a prądem, a następnie wpływa na czynnik mocy i całkowite zużycie energii elektrycznej. Aby dokonać dokładnego pomiaru energii, w projekcie i wyborze licznika energii należy uwzględnić rzeczywiste cechy i właściwości obciążenia obwodu.