Blindstroom, Powerfactor en "slimme meter"

Jip & Janneke taal: zowel een klassieke analoge als "slimme" digitale kWh meter meet het opgenomen vermogen in Watt en vermenigvuldigt dit met tijd (in uren). Resultaat: watt-uur. Dit rekent wat omslachtig dus het worden eenheden per 1000 watt-uur.Dat is kilowatt-uur.

Het opgenomen vermogen komt overeen met de aangeboden netspanning x opgenomen stroom x cos phi van de aangesloten belasting. Cos phi = faseverschuiving tussen netspanning en netstroom; wordt bepaalt door de belasting. Dus een flinke condensator rechtstreeks op het lichtnet trekt flink wat (blind)stroom maar neemt per saldo geen vermogen af omdat de cos phi gelijk is aan nul (faseverschil phi tussen opgenomen stroom en spanning is 90 graden, vandaar dat cos phi dus nul is). Dus het kWh verbruik is daarmee ook nul.

Een TL 58W neemt 58W op uit het lichtnet. Daarbij gaat 14W verloren in het VSA in de vorm van warmte. Dus totaal opgenomen vermogen is 72W. Vanwege het inductieve karakter van het VSA zal de cos phi ca. 0,50 zijn. Dus de opgenomen stroom is niet 72W/230V=0,31A maar (72W/230V)/0,50 = 0,62A. Het schijnbaar vermogen is nu 230V x 0,62A = 143 volt-ampere = 143VA. Voor het opgenomen aantal VA betaal je als consument/kleinverbruiker niet; alleen voor het aantal opgenomen Watt.

Cos phi kun je vergelijken met PF (power factor). Een LED-lamp met PF = zeg 0,6 en 5W vermogen (in Watts) zal niet meer verbruiken dan een LED-lamp van 5W met PF = 0,9. De opgenomen stromen zullen wel verschillen maar per saldo betaal je als consument/kleinverbruiker evenveel voor beide lampen qua energieverbruik.

vele lasten trekken elkaar ook enigsinds recht . al heb ik hier 4 voeding aanstaan met een last erop van 10amp ( allen trafovoedingen ) dan is de cosinus van de aankomende voeding nog tussen de .90 en .95 in , de pfc van de computer trekt het eea toch recht. alleen als de last klein is door stby apparaten met adapter dan is de cos weleens .5 of .6 en dat wisselt ook steeds..

de airco heeft ook een cosinus van 0,92 . haal ik de bedrijfscondensator los als de pomp eenmaal is aangelopen dan is de cosinus 0,72 en het verbruik op de amperemeter van het hele huis ineens 3 ampere meer .

Ik heb in de woonkamer twee TL's ieder met zijn eigen (30 jaar oude) vsa. Ze worden samen aan en uit geschakeld. Als ik nu de ene vsa "andersom pool" als de andere, zou dat de cosphi verbeteren?
Ik heb eens gelezen dat je het stroomverbruik (in dit geval bedoel ik gewone Watt's) van twee TL's drastisch kunt verlagen door de vsa's anders te schakelen of zoiets.

Een klassieke VSA is een smoorspoel. Omgekeerd aansluiten zal niks uitmaken.

Niet anders "gepoold" , balanceren met een condensator. Dit onderwerp is ook in dit topic aan de orde geweest, en word daar op twee manieren uitgelegd: in Jip & Janneke taal, en met formule's.
http://www.circuitsonline.net/forum/view/104728

Nou ga ik toch maar dat verhaal van die 380 kV lijn vertellen: TeNNeT legt op dit moment een nieuwe lijn aan, van Bleiswijk, via Pijnacker en Delft naar Wateringen. Pijnacker naar Delft is ondergronds, en bij die spanning krijg je te maken met de condensatorwerking van die kabel. Er liggen 2x6 kabels, elk eenfasekabel van 1200 qmm aluminium. Om de capacitieve blindstroom te compenseren worden er spoelen in de eindsluiting opgenomen.
Dit is de middelste fase van een lijn
http://www.uploadarchief.net/files/download/cimg0986.jpg
Dit is niet de spoel, die staan ergens anders.

Even back to basics.

STEL ik heb een (gloei-) lamp die 1A gebruikt bij 230V. Opgenomen vermogen: 230W. Iedere meter zal 230W aangeven en jou daarvoor laten betalen.

STEL ik heb een perfecte spoel. Deze heeft zodanige waarde dat daar ook 1A gaat lopen. Nu zijn de stroom en de spanning uit fase, dat er geen vermogen geleverd wordt. De betere meters zullen 0W aangeven en jou daarvoor helemaal niks laten betalen.

Het probleem zit hem echter in het electriciteitsnet. Die 1A die door die spoel gaat die moet wel door het electriciteitsnet van de centrale naar jou huis vervoerd worden. Stel de verliezen zijn 5% dan laten ze je zodanig betalen voor je stroom dat je bij die 230W gloeilamp ook voor de verliezen betaalt. Maar in het geval van de spoel betaal je niks en komen de verliezen geheel voor rekening van de elektriciteitsleverancier. Dat hebben ze liever niet.

Het zou m.i. redelijk zijn als je voor 90% voor het vermogen betaalt, en voor 10% voor de opgenomen stroom. Dus STEL dat het tarief voor 230W 5.5 cent per uur is, dat je dan 5 cent per uur voor 230W betaalt en nog eens 0.5 cent per uur voor 1A.

Bij die spoel betaal je dan 0.5 cent per uur voor die 1A. Zo betaalt de klant ook voor de onnodige blindstroom. De rekenvoorbeelden, waarbij je ongeveer 10% voor de stroom en 90% voor het vermogen betaalt, terwijl de verliezen in het net maar 5% zijn, betekent dat je het dubbele betaalt voor de ONNODIGE blindstroom. Zo worden verbruikers aangespoord om zelf wat aan het blindstroom probleem te doen.

Op 12 juni 2012 06:23:23 schreef rew:
Stel de verliezen zijn 5% ......

De verliezen zijn kleiner dan 5%, iets tussen 1 en 2% is realistischer. Dat is minder dan de meetonnauwkeurigheid. Dus zinloos om dat te gaan verrekenen (in geval van kleinverbruikers).

Op 11 juni 2012 18:53:03 schreef Aart:
het lijkt me aantrekkelijker bij consumentenproducten vanaf een bepaald vermogen voortaan een redelijke cos phi (en niet te veel harmonischen, ook duur om te leveren) te eisen.
Of simpelweg de consumentenprijs voor transport van energie te verhogen.

dit is de intentie geweest van de IEC-61000-3-2.
Daar gold, alles >75W MOET een PF >0,95 hebben.
uitzondering: verlichting, die moet vanaf 1 W een PF ~1 hebben.
Dit is echter in de laatste revisie aangepast, voor verlichting gelden nu opeens andere regels, daar moet de opgenomen stroom een bepaalde curve volgen indien de PF veel kleiner dan 1 is. Deze curve beschrijft de stroomvorm bij het gebruik van een normale bruggelijkrichter met afvlak-elco.

Wat dit betekent voor de powerfactor mag duidelijk zijn.

Overigens, de cos-phi beschrijft alleen de blindstroom door faseverschuiving, een LED-lamp heeft meestal wel een behoorlijke cos-phi, omdat de faseverschuiving klein is. De powerfactor wordt ook bepaald door de THD, ofwel harmonische vervorming van de spanning en stroom. de meeste LED-lampen veroorzaken een behoorlijke THD, en daarmee een slechte powerfactor.

Van een gewone kWh meter weten we dat deze een vrij aanvaardbare nauwkeurigheid het juiste verbruik meet, hoe simpel de opzet ook, het is gewoon een motortje. Omdat het koppel op de as evenedig is met de spanning over de spanningsspoel en de stroom door de stroomspoel, rekent hij ook bij afwijkende netspanning, enkel aan wat je echt verbruikt. Daarbij is het koppel ook afhankelijk van de faseverschuiving. Alleen het reële gedeelte draagt bij tot het koppel.
Het net is overwegend inductief, vanwege de nog veel gebruikte klassieke tl ballasten en motoren allerhande.
Enkele eenvoudige ledlampen met condensator voorschakelapparaat compenseren dan
bijvoorbeeld cosphi van de CVpomp. Tot zover geen drama.

Maar hoe interpreteert zo'n motortje in een kWhmeter de scherpe pieken van bijvoorbeeld allerlei voedingen van elektronica die op stand-by blijven staan en dus onbelast draaien? Of de meer gesofistikeerde Ledlampen Reageert de meter niet door de traagheid? tekent hij teveel aan? Of integreert de inductie van de stroomspoel en de traagheid juist die pieken, en meet het ding weerom correct?

Op 12 juni 2012 15:41:25 schreef grotedikken:
Maar hoe interpreteert zo'n motortje in een kWhmeter de scherpe pieken van bijvoorbeeld allerlei voedingen van elektronica die op stand-by blijven staan en dus onbelast draaien?

Een klassieke draaischijfmeter kan die pieken niet volgen, en zal derhalve te weinig aanwijzen.
Een van de redenen waarom deze meters niet herplaatst mogen worden.
Een elektronische meter sampelt stroom en spanning met een hoge frequentie en laat een microprocessor het resultaat uitrekenen.

een kwh meter heeft sowiso geen motortje , de magnetische velden van spoelen waar een metalen schijf door loopt zorgt voor de aandrijving van het telwerk.

als je 2 kwh uur meters enkelfase hebt op een eigen fase en je hangt er een laspost op die op 2 fasen 400v draait ( op de fase van elke meter , dus zonder nul ) zal met lassen de ene meter vooruit lopen en de andere meter achteruit. heeft met de velden te maken in de meters zelf , een driefasen model kwh meter heeft er een compensatie voor.

Nu ja, een draaiend metalen ding waarin wervelstromen lopen, voortgesleept door magnetische velden, dat is natuurlijk de beschrijving van een kortsluitankermotor.

[bij] een laspost .. die op 2 fasen 400v draait (op de fase van elke meter , dus zonder nul) zal met lassen de ene meter vooruit lopen en de andere meter achteruit.

Bij een zuiver ohmse belasting zou dat niet zo zijn. Beide fasen leveren dezelfde stroom, maar in tegenfase; en de spanningen zijn gelijk, en bijna in tegenfase (op 60 graden na: 120 ipv. 180).
Bij de ene fase is de stroom 30 graden voor op de spanning, bij de andere 30 graden achter.
Iedere fase levert een vermogen van 230 x I x cos(30) = 200 x I (watt), waarin I de stroom is. Totaal dus 400 x I, waarvan de meters ieder het halve vermogen zouden registreren. De belasting ziet 400 V.

Maar als de cos(phi) van de belasting inductiever is, gaat de éne meter meer aanwijzen, en de andere minder. Wordt de cos(phi) 0,866 dan wijst de ene meter het hele verbruik aan, en de andere niets.
Bij nog lagere cos(phi) zal de ene meter nòg meer gaan aanwijzen - meer dan het echte verbuik - en de andere achteruit gaan draaien.
Hun 'totaal' zal nog steeds kloppen.

Wat een leuk gegeven! Daar had ik nog niet bij stilgestaan. Juist bij een lastransformator, waarin heel veel strooiinductie zit (opzettelijk), zal dit zeker gebeuren.

Op 12 juni 2012 21:45:18 schreef testman:
heeft met de velden te maken in de meters zelf , een driefasen model kwh meter heeft er een compensatie voor.

O ja? En waaruit bestaat die compensatie dan wel? Ik ben zeer benieuwd. Heb 30 jaar in de meters gezeten, maar dit heb ik nooit meegekregen.
Wat wel waar is, is dat in een 3-fasen ferraris meter de systemen elkaar beïnvloeden door strooivelden. Maar die effecten worden er bij het ijken uitgeregeld, en daarom moet zo'n meter in gebruik altijd op dezelfde fasevolgorde worden aangesloten als waarop hij is geijkt.

als je last op 2 fasen met een draaischijf driefasenmeter zou de enigste mogelijkheid zijn dat de meter stil gaat staan , dat doet deze niet natuurlijk . de meter zal miss al hikkend lopen gezien de last ook niet bepaald stabiel is.

overigens kwam ik onlangs een pdf tegen waarin stond wat de niet gemeten Mwh's waren in nl . dat zijn dus de Mwh's die wel worden geleverd maar door alle kwh standen bij elkaar te tellen , dus niet verrekend zijn . het was een dubbele meting want zowel de ( denk aan wietteelt ) negatieve Mwh's als de positieve Mwh's ( bijv zonnepanelen ) stonden in het getal . waar het in 2009 nog 60Mwh was , ging 2011 al naar 260Mwh . nu zijn de positieve Mwh's erg gunstig voor de netbeheerders , want de mensen met een terugleverinstallatie krijgen maar de helft voor een geleverde Kwh van wat een afgenomen Kwh kost.

meen dat een betere prijs per Kwh pas boven de 20Mw bespreekbaar is , daaronder ben je te klein als leverancier .

Op 12 juni 2012 15:41:25 schreef grotedikken:
tekent hij teveel aan?

Bij kennissen van mij is laatst de meter gecontroleerd en die bleek 30 of 40 % te veel aan te geven. Er is toen een digitale meter geplaatst en ze hebben ook geld terug gekregen.

Dat is een grappig weetje, maar ik denk dat @gd de vraag stelde over normaal werkende draaischijfmeters.

Ik weet niet wat daar grappig aan is maar het betrof zekers een Ferraris draaischijfmeter. Ze hebben een kleine duizend € teruggekregen.

[Bericht gewijzigd door NordRack2 op woensdag 13 juni 2012 13:24:42 (20%)]

Jawel, maar geen normaal werkende. Hij was defect.

De grap is dat dat maar zelden voorkomt (ik hoor al protesten, maar ik bedoel: afgezet tegen het aantal dat er in gebruik is), en dat er dus vaak een beetje ongeloof voorgewend wordt bij het energiebedrijf.
Als die dan later toch moeten terugbetalen, is dat grappig.

de draaischijf meters die stuk zijn , hebben vaak overlast van een magneet gehad , dat kan voordeel geven ,maar ook nadeel . de interne magneet houdt ermee op of vermindert in magnetisme en dus loopt de schijf sneller zonder tegenveld. dit hoort er wel in te zitten anders loopt het ding al met alleen netspanning erop ..

Op 12 juni 2012 06:23:23 schreef rew:
Even back to basics.

...
Het probleem zit hem echter in het electriciteitsnet. Die 1A die door die spoel gaat die moet wel door het electriciteitsnet van de centrale naar jou huis vervoerd worden. Stel de verliezen zijn 5% dan laten ze je zodanig betalen voor je stroom dat je bij die 230W gloeilamp ook voor de verliezen betaalt. Maar in het geval van de spoel betaal je niks en komen de verliezen geheel voor rekening van de elektriciteitsleverancier. Dat hebben ze liever niet.
...

Wat voor verliezen zijn dit dan precies? En hoe kom je aan die 5%?

Uit dit boekje: http://books.google.nl/books/about/Der_Leistungsfaktor_cos_f63.html?id…
In de tijd van de stedelijke elektriciteitsfabrieken was de aandacht voor blindstroom niet zo groot. Met huishoudelijke afname die nauwelijks of geen blindstroom kende, en fabrieken die nog hun eigen ketelhuis en stoommachine hadden. De aandacht voor het fenomeen ontstond eigenlijk pas met de aanleg van transportnetten voor hoge spanning. Het gaat dan om grote afstanden, veel metaal wat in masten gehangen moet worden. De beheerders van die transportleidingen drongen bij de stedelijke energiebedrijven aan op een goede arbeidsfaktor, om daarmee hun leidingen zo effektief mogelijk te gebruiken. In die tijd, zo eind jaren '40, waren er nog wat moeilijkheden met fabricage van absoluut bedrijfszekere condensatoren voor hoge spanning. Om de transportnetbeheerders tegemoet te komen, liet men de eerste jaren de eigenlijk al overbodige stedelijke centrales de blindstroom voor het eigen net produceren. Dit was duidelijk ook een dure oplossing. Met het beschikbaar komen van bedrijfszekere condensatoren kon hier na een aantal jaren een eind aan komen.
Zoals in de netcode is te zien, verlangen de netbeheerders een bepaalde waarde aan de aansluiting, wat door de contractant in zulke gevallen dan meestal opgelost word met een condensatorbatterij bij de hoofdverdeler. Door de behoorlijk gestegen metaalprijzen, waardoor het aantrekkelijker is geworden scherper te rekenen aan de diktes van de kabels in de eigen installatie, is er de laatste jaren meer belangstelling voor compenseren bij de machines aan het eind van de lijn.
Ik heb het uit het boekje, dus sla me niet...

R1 zijn de lange leidingen van de leverancier
R2 en L1 zijn jouw grote transformator of motor.
De stroom door R2 ontwikkelt daarin voor jou vermogen; de stroom door L1 voor jou niet. De stroom door L1 is het blindstroomgedeelte in jouw belasting.
Maar beide stromen moeten samen door R1, en ontwikkelen daarin samen verliesvermogen, wat niet door jouw meter wordt geregistreerd, maar wel door de bron moet worden opgebracht.
          Scheme-it
Stel dat I_R2 = 12A en I_L1 = 5 A. De COS(phi) is dan 12/13 = 0,92.
Maar er loopt nu dus 13A door R1, terwijl 12 genoeg geweest zou zijn als de blindstroom door L1 er niet was.

13A ontwikkelt 17% meer verliezen in R1 dan 12A zou doen. Die 17% hoef jij niet extra te betalen, maar de leverancier zou er graag vanaf willen.

Helemaal duidelijk, maar als het tekeningetje wat uitgestrekter was geweest (ik weet niet hoe ik een tekening moet maken) dan kan je meerdere plekken aangeven waar je een condensator kan plaatsen. Want dat bleef in dat andere topic ook een beetje in de lucht hangen. Als je de condensator plaatst tussen de generator en R1, dan word zichtbaar dat de generator de blindstroom niet hoeft te leveren, maar dat die blindstroom nog steeds naar het eind, de L1 toe moet. Dáár, parallel aan L1, en niet op een centrale plek bij de hoofdverdeler hoort die condensator.

De compensatiecondensator moet natuurlijk parallel aan de belasting, zodat hij het leeuwendeel (in het ideale geval: alles) van de blindstroom rechtstreeks aan L1 kan leveren, en de bron dat niet via R1 hoeft te doen.
In het schema dus parallel aan R2 en L1.

De HF man herkent onmiddellijk de parallelkring, die in resonantie immers de minste stroom uit de bron opneemt.

Het energiebedrijf neemt niet alleen de energieverliezen voor zijn rekening, maar hij moet ook zijn electriciteitsnet extra zwaar maken om blindvermogen + reëelvermogen te kunnen leveren. (kVA's ipv kW's)
Dit leidt tot gebruik van overgedimensioneerde generatoren, schakelaars, transformatoren enz.

Op 13 juni 2012 18:03:35 schreef testman:
de draaischijf meters die stuk zijn , hebben vaak overlast van een magneet gehad , dat kan voordeel geven ,maar ook nadeel . de interne magneet houdt ermee op of vermindert in magnetisme en dus loopt de schijf sneller zonder tegenveld. dit hoort er wel in te zitten anders loopt het ding al met alleen netspanning erop ..

Jaren geleden was mijn electriciteitsmeter stuk. Deze liep onregelmatig en per saldo (dus) te langzaam. Waarschijnlijk had de meter problemen met het lagerwerk. Na controle is deze vervangen door een andere Ferraris draaischijfmeter.

[Bericht gewijzigd door ohm pi op donderdag 14 juni 2012 23:46:25 (52%)]