Alimentare trifazată: activă, reactivă, plină
Valorile puterii totale active și reactive totale a circuitului trifazat sunt egale cu sumele puterii active și reactive pentru fiecare dintre cele trei faze A, B și, respectiv, C. Această afirmație este ilustrată de următoarele formule:
aici Ua, Ub, Uc, Ia, Ib, Ic sunt valorile tensiunilor și curenților de fază, iar φ este defazajul.
Când sarcina este simetrică, adică în condițiile în care puterea activă și reactivă a fiecăreia dintre faze sunt egale între ele, pentru a găsi puterea totală a circuitului multifazic, este suficient să înmulțim valoarea puterii fazei cu numărul de faze implicate. Puterea totală este determinată pe baza valorilor obținute ale componentelor sale active și reactive:
În formulele de mai sus, valorile de fază ale cantităților pot fi exprimate în termeni de valorile lor liniare, care vor diferi pentru schemele de conexiune stea sau delta pentru utilizatori, dar formulele de putere vor fi în cele din urmă aceleași:
Din expresiile de mai sus rezultă că, indiferent de schema de conectare a receptorilor de energie electrică, fie că este un triunghi sau o stea, dacă sarcina este simetrică, atunci formulele de aflare a puterii vor avea aceeași formă, atât pentru un triunghi și pentru o stea:
Aceste formule arată valori liniare ale tensiunii și curentului și sunt scrise fără indice. De obicei se găsește o astfel de notație, fără indice, adică dacă nu există indice, atunci ne referim la valori liniare.
Un dispozitiv special de măsurare, numit wattmetru… Citirile sale sunt determinate de formula:
în formula de mai sus, Uw și Iw sunt vectorii tensiunii aplicate sarcinii și ai curentului care circulă prin aceasta.
Natura sarcinii active și diagrama de conectare a fazei pot fi diferite, prin urmare, în funcție de circumstanțele specifice, schemele de conectare ale watmetrului vor fi diferite.
Pentru circuitele trifazate încărcate simetric, pentru o măsurare aproximativă a puterii active totale, dacă nu este necesară o precizie ridicată, este suficient un wattmetru conectat doar la una dintre faze. După aceea, pentru a obține valoarea puterii active a întregului circuit, rămâne să înmulțiți citirile wattmetrului cu numărul de faze:
Pentru un circuit cu patru fire cu un fir neutru, pentru a măsura cu precizie puterea activă, sunt necesare trei wattmetre, dintre care fiecare este citit și apoi însumat pentru a obține o valoare pentru puterea totală a circuitului:
Dacă nu există un fir neutru într-un circuit trifazat, atunci două wattmetre sunt suficiente pentru a măsura puterea totală, chiar dacă sarcina este dezechilibrată.
În absența unui conductor neutru, curenții de fază sunt interconectați conform primei legi a lui Kirchhoff:
Apoi, suma citirilor unei perechi de wattmetre va fi egală cu:
Deci, dacă adăugați citirile unei perechi de wattmetre, obțineți puterea activă totală în circuitul trifazat studiat, iar citirile wattmetrelor vor depinde atât de dimensiunea sarcinii, cât și de natura acesteia.
Privind diagrama vectorială a curenților și tensiunilor în legătură cu o sarcină simetrică, se poate concluziona că citirile wattmetrelor sunt determinate de următoarele formule:
După analizarea acestor expresii, se poate înțelege că la o sarcină pur activă, când φ = 0, citirile celor două wattmetre vor fi egale între ele, adică W1 = W2.
Cu inductanța de sarcină activă, când 0 ≤ φ ≤ 90 °, citirile wattmetrului 1 vor fi mai mici decât cele ale wattmetrului 2, adică W1 60 °, citirile wattmetrului 1 vor fi negative, adică W1 <0.
Cu o natură activ-capacitivă a sarcinii, când 0 ≥ φ≥ -90 °, citirile watmetrului 2 vor fi mai mici decât wattimetrului 1, adică W1> W2. La φ <-60 °, citirile wattmetrului 2 vor deveni negative.