Điện kháng có ảnh hưởng như thế nào đến việc đo năng lượng điện?

Ảnh hưởng của độ phản kháng (bao gồm độ phản kháng cảm và độ phản kháng dung) đến việc đo lường năng lượng điện có thể được phân tích từ các khía cạnh sau:

Hiệu ứng pha

Trong mạch điện xoay chiều, sự hiện diện của độ phản kháng gây ra hiệu ứng pha giữa điện áp và dòng điện. Khi có cuộn cảm thuần hoặc tụ điện thuần trong mạch, hiệu ứng pha giữa điện áp và dòng điện là 90 độ chậm hoặc nhanh hơn, tương ứng. Điều này có nghĩa là trong mạch chỉ chứa cuộn cảm hoặc tụ điện thuần, công làm việc chỉ là trao đổi năng lượng tức thì, không tiêu thụ năng lượng điện thực sự.

Đối với mạch lai chứa điện trở và độ phản kháng (tức là mạch RLC), góc pha giữa điện áp và dòng điện sẽ nằm trong khoảng từ 0 đến 90 độ, điều này sẽ ảnh hưởng đến công suất hữu ích (P), công suất phản kháng (Q) và công suất biểu kiến (S) được đo bởi đồng hồ đo công tơ. Công suất hữu ích là phần thực sự làm việc, trong khi công suất phản kháng đại diện cho việc trao đổi năng lượng chứ không phải tiêu thụ năng lượng.

Hệ số công suất

Hệ số công suất (PF) được định nghĩa là tỷ lệ giữa công suất hữu ích và công suất biểu kiến. Sự hiện diện của độ phản kháng khiến hệ số công suất khác xa giá trị lý tưởng là 1 (tức là mạch chỉ chứa điện trở). Hệ số công suất thấp có nghĩa là nhiều năng lượng hơn đang chảy qua lại trong hệ thống thay vì được sử dụng hiệu quả, điều này giảm hiệu quả của hệ thống điện.

Trong quá trình đo lường năng lượng, nếu hệ số công suất không phải là 1, bạn cần sử dụng đồng hồ đo có thể đo công suất hữu ích thực tế. Một số đồng hồ đo được thiết kế để sử dụng trong một phạm vi hệ số công suất cụ thể, ngoài phạm vi này có thể dẫn đến lỗi đo lường.

Lỗi đo lường

Đối với đồng hồ đo điện cơ truyền thống, hiệu ứng pha và tải phi tuyến có thể gây ra đọc sai. Đồng hồ đo điện tử hiện đại chính xác hơn trong việc đo tải điện không thuần, nhưng vẫn cần chú ý đến đặc tính của mạch. Nếu thiết kế đồng hồ đo không tính đến tác động của độ phản kháng, thì có thể xảy ra lỗi đo lường khi đo mạch chứa thành phần phản kháng.

Tác động của hài sóng

Trong mạch có tải phi tuyến, ngoài tần số cơ bản, còn có dòng và điện áp hài. Những hài này cũng giới thiệu thêm các tác động của độ phản kháng và có thể ảnh hưởng đến đọc của đồng hồ đo năng lượng. Đặc biệt, khi có nhiều hài trong mạch, đồng hồ đo năng lượng truyền thống có thể không thể đo chính xác tổng năng lượng tiêu thụ.

Tóm lại, ảnh hưởng của độ phản kháng đối với việc đo lường năng lượng điện chủ yếu được phản ánh ở việc nó thay đổi mối quan hệ pha giữa điện áp và dòng điện, và sau đó ảnh hưởng đến hệ số công suất và tổng năng lượng tiêu thụ. Để đo năng lượng điện chính xác, cần xem xét đặc tính thực tế và thuộc tính tải của mạch trong quá trình thiết kế và lựa chọn đồng hồ đo năng lượng.