Активную или реактивную энергию считает счетчик

Допустим, цепь содержит источник питания постоянного тока и идеальную индуктивность. Включение цепи порождает переходный процесс. Напряжение стремится достичь номинального значения, росту активно мешает собственное потокосцепление индуктивности. Каждый виток провода согнут круговой траекторией. Образуемое магнитное поле будет пересекать соседствующий сегмент. Если витки расположены один за другим, характер взаимодействия усилится. Рассмотренное называется собственным потокосцеплением.

Характер процесса таков: наводимая ЭДС препятствует изменениям поля. Ток пытается стремительно вырасти, потокосцепление тянет обратно. Вместо ступеньки видим сглаженный выступ. Энергия магнитного поля потрачена, чтобы воспрепятствовать процессу создавшему. Случай возникновения реактивной мощности. Фазой отличается от полезной, вредит. Идеально: направление вектора перпендикулярно активной составляющей. Подразумевается, сопротивление провода нулевое (фантастический расклад).

При выключении цепи процесс повторится обратным порядком. Ток стремится мгновенно упасть до нуля, в магнитном поле запасена энергия. Пропади индуктивность, переход пройдет внезапно, потокосцепление придает процессу иную окраску:

1. Уменьшение тока вызывает снижение напряженности магнитного поля.
2. Произведенный эффект наводит противо-ЭДС витков.
3. В результате после отключения источника питания ток продолжает существовать, понемногу затухая.

Графики напряжения, тока, мощности

Реактивная мощность некое звено инерции, постоянно запаздывающее, мешающее. Первый вопрос: зачем тогда нужны индуктивности? О, у них хватает полезных качеств. Польза заставляет мириться с реактивной мощностью. Распространенным положительным эффектом назовем работу электрических двигателей. Передача энергии идет через магнитный поток. Меж витками одной катушки, как было показано выше. Взаимодействию подвержены постоянный магнит, дроссель, все, способное захватить вектором индукции.

Случаи нельзя назвать в смысле описательном всеобъемлющими. Иногда применяется поток сцепления в виде, показанном для примера. Принцип используют пускорегулирующие аппараты газоразрядных ламп. Дроссель снабжен несметным количеством витков: отключение напряжения вызывает не плавное снижение тока, но выброс большой амплитуды противоположной полярности. Индуктивность велика: отклик поистине потрясающий. Превышает исходные 230 вольт на порядок. Достаточно, чтобы возникла искра, лампочка зажглась.

Виды мощности электросетей

В промышленности и быту используются цепи постоянного и переменного движения тока. Для каждой из них применяют свой метод получения результата. В линиях непрерывной подачи энергии ватты вычисляются перемножением текущего напряжения на амперы потребления. Для периода времени, в формулу добавляется прошедшее его количество:

В отношении переменных сетей все сложнее. В них различают несколько видов мощности, важных для получения итоговых результатов измерения:

• Мгновенная. Формула нахождения для синусоидальных сетей, наподобие классических бытовых электролиний — Pватт = Uвольт × Iампер × cos φ, где φ — угол сдвига фаз. Если вид электрического сигнала отличается, — «мгновенное» количество ватт вычисляют по сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник. Другой способ получения значения — знание проводимости цепи, или ее активного сопротивления. Математически взаимосвязь выражается формулами:
  • Pватт = I2 × r, где I — сила тока в амперах, а r — сопротивление в оммах,
  • Pватт = U2 × g, где U — напряжение вольт, g — проводимость в сименсах (обозначение См, или S в документации).
• Активная мощность. Наиболее важная характеристика импульсных цепей потребления. Среднее количество затраченной энергии, преобразовавшееся в конечную работу за период времени. Выражается формулой:
• Реактивная мощность. В цепях переменного тока находится элементы, нагружающих линию, но не приводящих к результативному уходу энергии в другие состояния. То есть, количество электронов остается прежним. Нюанс, непосредственно имеющий значение в том, что движение реактивного тока импульсное. Когда он идет в катушки индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей, он «как бы» покидает цепь. Возвращаясь от них, общий поток энергии системы насыщается добавочными частицами.
  Математически связь между реактивной Q, полной S и активной мощностью P описывается следующим выражением:Кроме СИ в ваттах, результат измерения Q обозначают в варах (вольт-амперах реактивных).
• Полная мощность. Берется из корня сумм квадратов активной и реактивной мощностей. Математически описывается следующей формулой:Кроме системной единицы в ваттах результат можно встретить обозначенным в вольт-амперах или V·A.

Вычисление мощности

Формула мощности электрического тока и принцип расчета будут отличаться при рассмотрении цепей постоянного и переменного токов. Постоянный ток используется в бортовой сети автомобилей, портативных устройствах, питающем напряжении троллейбусов. Переменный — применяется в электрической проводке зданий, мощных электродвигателях и генераторах.

При постоянном напряжении

Чтобы предположить значение тока, нужно знать мощность используемых потребителей электроэнергии. Расчет тока по мощности производится из этой величины по формуле:

где I — сила тока, U — напряжение в сети, P — суммарная мощность, которую будут потреблять подключенные устройства.

Для примера можно посчитать ток питания электродвигателя троллейбуса 150 кВт. В троллейбусной сети используется постоянное напряжение 600 В. Соответственно, при вычислении тока через указанную формулу, получается значение, равное 250 ампер. Для таких больших значений в троллейбусной сети используются специальные провода.

Существует специальные таблицы, позволяющие по известному току сразу найти сечение медного или алюминиевого проводника. Это же значение можно вычислить в калькуляторе онлайн. Необходимо ввести используемый материал, ток или мощность потребителя — и сервис рассчитает оптимальное сечение. В стандартных проводках зданий используются сечения 1,5 квадратных миллиметра для сетей освещения и 2,5 кв. мм. для розеток.

При переменном напряжении

Для питания электрических сетей домашних и офисных зданий используется переменное напряжение. Его применение обосновано несколькими причинами:

1. Меньшие затраты при передаче по ЛЭП;
2. Простое создание повышающих и понижающих напряжение устройств;
3. Отсутствие полярности.

А для питания устройств постоянного тока применяются разного рода выпрямители.

Мощность переменного тока сильно зависит от параметров питаемой нагрузки. Поэтому формула электрической мощности в переменных сетях приобретает вид:

где cosφ определяет характер нагрузки.

В таких цепях это активная мощность, то есть превращающаяся при работе в другие виды энергии: электромагнитную и тепловую.

Для активного сопротивления, то есть обычных резисторов, cosφ = 1. Чем больше реактивная составляющая в цепи, то есть больше элементов имеют емкостное или индуктивное сопротивление, тем меньше будет cosφ. Коэффициент cosφ для большинства электроприборов имеет значение 0,95, исключение составляют только сварочные аппараты и электродвигатели, имеющие высокую индуктивную нагрузку.

Существует и реактивная мощность. Она определяет энергию, подаваемую с источника питания в реактивные элементы, а затем возвращаемая этими элементами обратно. Формула мощности тока для реактивных цепей имеет вид:

Здесь sinφ характеризует вклад в полную мощность индуктивных и конденсаторных элементов. Измеряется реактивная мощность в таких единицах, как вар (вольт-ампер реактивный).

В промышленных электросетях распространены трехфазные системы. Их преимущества важны для индустрии:

• Более экономная передача электричества на дальние расстояния;
• Уменьшение затрат при создании электродвигателей 3-х фазной системы;
• Равномерность механической нагрузки на электрогенератор.

Особенностью трехфазных систем электрического тока является то, что напряжение в этих системах используется повышенное, равное 380 В. При распределенной по трем ветвям нагрузке это приводит к уменьшению рабочего тока по отношению к однофазной системе, в которой рабочим напряжением принято 220 В. Формула для расчета мощности в трехфазной цепи будет иметь следующий вид:

P = 1,73 ⋅ I ⋅ U ⋅ cosφ.

Повышающий коэффициент 1,73 здесь связан с распределённой нагрузкой и меньшим влиянием реактивной составляющей в таких системах.

Рассчитать значение переменного тока, зная потребляемую мощность, легко по указанным формулам. Например, для однофазной сети:

Реактивная мощность в блоке питания

Но в здании, где установлена сотня или тысяча компьютеров, учитывать реактивную мощность необходимо!

Типичное значение косинуса Фи для компьютерных блоков питания без коррекции — около 0,7, т. е. проводка должна быть рассчитана с 30% запасом по мощности.

Однако излишней нагрузкой на провода дело не ограничивается!

В самом блоке питания ток через входные высоковольтные диоды протекает в виде коротких импульсов. Ширина и амплитуда этих импульсов может меняться в зависимости от нагрузки.

Большая амплитуда тока неблагоприятно влияет на высоковольтные конденсаторы и диоды, сокращая срок их службы. Если выпрямительные диоды выбраны «впритык» (что часто бывает в дешевых моделях), то надежность всего блока питания еще более снижается.

Реактивное сопротивление конденсатора

Как мы увидели с прошлого опыта, с увеличением частоты растет сила тока! Кстати, у резистора не росла. То есть получается в данном случае из закона Ома, что сопротивление конденсатора зависит от частоты! Да, все так оно и есть. Но называется оно не просто сопротивлением, а реактивным сопротивлением и вычисляется по формуле:

Х_с — реактивное сопротивление конденсатора, Ом

П — постоянная и приблизительно равна 3,14

С — емкость конденсатора, Фарад

Электрическая мощность в цепи переменного тока

В цепи переменного тока есть полезная, бесполезная мощность и их сумма. В электричестве эти электрические мощности называют следующим образом: полная мощность, активная мощность, реактивная мощность.

Предлагаю Вам посмотреть следующий ролик, который объясняет суть составляющих мощностей:

Вычисляем составляющие полной мощности:

треугольник мощностей

Все знают теорему Пифагора? В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов:

А теперь применим это к нашему треугольнику мощностей:

Что такое счетчик SPLIT?

SPLIT счетчик электрической энергии представляет собой электронное интеллектуальное устройство учета активной и реактивной энергии в прямом и обратном направлении, которое располагается на опоре ВЛ в разрыве абонентского ответвления. Счетчик SPLIT измеряет мгновенное значение мощности и потребленной активной/реактивной энергии в однофазных сетях переменного тока. Счетчик оборудован отключающим реле.

смонтировать узел ответвления и учета с использованием Счетчика Матрица NP71E.2-1-5 Split или NP523 очень просто. Для этого потребуется подняться на опору в место, где будет происходить подключение ответвления. Установить крюки для крепления анкерных зажимов. Крюк SOT29.10 или кронштейн SO279 или (SO 253) необходимо закрепить на опоре ВЛ при помощи бандажной ленты COT37 ( лента фиксируется скрепой COT 36). Для натяжения ленты используется машинка CT42. Далее абонентский СИП-4 2х16 или 2х16 ( или 4х16) крепится к скобе SO279 или (SO 253) при помощи анкерного зажима для абонентских ответвлений SO243 ( если абоненское ответвление более 20 м лучше использовать зажим SO157.1 для 2-х жильного СИП или SO158.1 для 4-х жильного СИП). Далее концы абонентского ответвления прикрепляются к SLIT счетчику Матрица NP71E.2-1-5 Split или NP523 при помощи наконечников со срывными головками LUG6-50/12LVTIN или SAL1.27 . Далее выполнить присоединение абонентского ответвления к магистральной линии при помощи ответвительных прокалывающих зажимов типа SLIP или SLIW ( в зависимости от сечения магистральной ВЛ Обычно подходит SLIP22.1 или SLIW54). На этом монтаж ответвления закончен.

Для облегчения монтажа может пригодиться дополнительны инструмент. Для выделения отдельного провода СИП из общего жгута рекомендуется использовать клинья ST31, а для удержания прокалывающих зажимов ST34.

Все прокалывающие зажимы ENSTO могут быть установлены под напряжением. Все контактные части изолированы от срывных головок и других металлических частей корпуса. Подробнее о зажима SLIP и SLIW можно ознакомиться тут

Сравнение приборов учета NP523 и NP71E.2-1-5 Split

Счетчики NP 523

Счетчик электрической энергии NP523, оборудованный отключающим реле, предназначен для учета потребления активной электрической энергии в однофазных цепях переменного тока и отличается тем, что закрепляется непосредственно на проводах электросети. Это позволяет ограничить доступ абонента к прибору учета. Корпус счетчика обладает степенью защиты IP54.

Дисплей RUD 512

Дисплей RUD 512 используется для работы в составе комплекса технических средств учета электроэнергии Smart IMS. Предназначен для считывания информации со счетчика электрической энергии.

Однофазный счетчик EXTRA в столбовом исполнении NP71E.2-1-5 Split (100А, с FSK-132)

Однофазный SPLIT счетчик электрической энергии NP71E.2-1-5 представляет собой электронное интеллектуальное устройство учета активной и реактивной энергии в прямом и обратном направлении. Счетчик измеряет мгновенное значение мощности и потребленной активной/реактивной энергии в однофазных сетях переменного тока. Счетчик оборудован отключающим реле.

Модем FSK-132 позволяет напрямую связываться с удаленным дисплеем CIU7.L-4-3.

Удаленный дисплей CIU7.L-4-3

Удаленный дисплей потребителя CIU7.L-4-3 предназначен для визуального отображения учетных данных в режиме реального времени (минимальная периодичность 1 минута). Обмен данными между удаленным дисплеем CIU7.L-4-3 и счетчиками 7 серии Extra оборудованными модемом FSK-132 происходит напрямую, без использования концентратора RTR7E.