Cum să găsiți puterea într-un circuit de curent alternativ

Alimentarea AC nu este aceeași cu puterea DC. Toată lumea știe că curentul continuu este capabil să încălzi o sarcină activă R. Și dacă începeți să alimentați un circuit care conține un condensator C cu curent continuu, de îndată ce este încărcat, acest condensator nu va mai trece curent prin circuit.

Bobina L dintr-un circuit DC se poate comporta de obicei ca un magnet, mai ales dacă conține un miez feromagnetic. În acest caz, conductorul bobinei care are o rezistență activă nu va fi în niciun fel diferit de rezistorul R conectat în serie cu bobina (și de aceeași valoare ca și rezistența ohmică a conductorului bobinei).

Oricum, într-un circuit DC în care sarcina constă numai din elemente pasive, procese tranzitorii se termină aproape de îndată ce ea începe să se hrănească și nu se mai arată.

Curent alternativ și elemente reactive

În ceea ce privește un circuit de curent alternativ, în el tranzitorii sunt de cea mai importantă, dacă nu decisivă, importanță și orice element al unui astfel de circuit capabil nu numai să disipeze energie sub formă de căldură sau de lucru mecanic, dar și capabil de cel mai puțin acumularea de energie sub forma unui câmp electric sau magnetic va afecta curentul, determinând un fel de răspuns neliniar, în funcție nu numai de amplitudinea tensiunii aplicate, ci și de frecvența curentului trecut.

Astfel, cu curent alternativ, puterea nu este doar disipată sub formă de căldură pe elementele active, dar o parte din energie este acumulată succesiv și apoi returnată înapoi la sursa de alimentare. Aceasta înseamnă că elementele capacitive și inductive rezistă trecerii curentului alternativ.

În circuit curent alternativ sinusoidal Condensatorul este mai întâi încărcat pentru jumătate din perioadă, iar în următoarea jumătate de perioadă se descarcă, returnând încărcarea înapoi la rețea și așa mai departe fiecare jumătate de perioadă a undei sinusoidale rețelei. Un inductor dintr-un circuit de curent alternativ creează un câmp magnetic în primul trimestru al unei perioade, iar în următorul trimestru al acelui câmp magnetic scade, energia sub formă de curent se întoarce înapoi la sursă. Așa se comportă sarcinile pur capacitive și pur inductive.

Cu o sarcină pur capacitivă, curentul conduce tensiunea cu un sfert din perioada undei sinusoidale a rețelei, adică cu 90 de grade, dacă este privit trigonometric (când tensiunea din condensator atinge un maxim, curentul prin acesta este zero , iar când tensiunea începe să treacă de zero, curentul din circuitul de sarcină va fi maxim).

Cu o sarcină pur inductivă, curentul întârzie tensiunea cu 90 de grade, adică întârzie cu un sfert din perioada sinusoidală (când tensiunea aplicată inductanței este maximă, curentul începe doar să crească). Pentru o sarcină pur activă, curentul și tensiunea nu rămân în niciun moment unul în urma celuilalt, adică sunt strict în fază.

Putere totală, reactivă și activă, factor de putere

Se dovedește că, dacă sarcina din circuitul de curent alternativ nu este perfect activă, atunci componentele reactive sunt în mod necesar prezente în acesta: cele cu o componentă inductivă a înfășurărilor transformatoarelor și mașinilor electrice, condensatoare și alte elemente capacitive cu o componentă capacitivă, chiar si doar inductanta firelor etc.n.

Ca urmare, într-un circuit de curent alternativ, tensiunea și curentul sunt defazate (nu în aceeași fază, ceea ce înseamnă că maximele și minimele lor nu coincid cu maximul - cu maximul, iar minimul cu minimul exact) și există întotdeauna o întârziere a curentului de la tensiune cu un anumit unghi, care se numește de obicei phi. Și mărimea cosinusului phi se numește factor de putere, întrucât cosinusul phi este de fapt raportul dintre puterea activă R, consumată iremediabil în circuitul de sarcină, și puterea totală S care trece în mod necesar prin sarcină.

Sursa de tensiune alternativă furnizează puterea totală S circuitului de sarcină, o parte din această putere totală este returnată în fiecare sfert al perioadei înapoi la sursă (acea parte care se întoarce și se deplasează înainte și înapoi se numește componenta reactivă Q), iar o parte este consumată sub formă de putere activă P - sub formă de căldură sau lucru mecanic.

Pentru ca o sarcină care conține elemente reactive să funcționeze conform intenției, aceasta trebuie să fie alimentată de o sursă de energie electrică la putere maximă.

Cum se calculează puterea aparentă într-un circuit de curent alternativ

Pentru a măsura puterea totală S a sarcinii în circuitul de curent alternativ, este suficient să înmulțim curentul I și tensiunea U, sau mai degrabă valorile lor medii (eficiente), care sunt ușor de măsurat cu un voltmetru și un ampermetru de curent alternativ ( aceste dispozitive arată exact valoarea medie, efectivă, care pentru o rețea monofazată cu două fire este mai mică decât amplitudinea de 1,414 ori). În acest fel, veți ști câtă putere trece de la sursă la receptor. Valorile medii sunt luate deoarece într-o rețea convențională curentul este sinusoidal și trebuie să obținem valoarea exactă a energiei consumate în fiecare secundă.

Cum se calculează puterea activă într-un circuit de curent alternativ

Dacă sarcina este de natură pur activă, de exemplu, este o bobină de încălzire din nicrom sau o lampă cu incandescență, atunci puteți pur și simplu să multiplicați citirile ampermetrului și voltmetrului, acesta va fi consumul de energie activă P. Dar dacă sarcina are o natură activ-reactivă, atunci calculul va trebui să cunoască cosinusul phi, adică factorul de putere.

Dispozitiv special de măsurare electrică - contor de fază, vă va permite să măsurați cosinusul phi direct, adică să obțineți valoarea numerică a factorului de putere. Cunoscând cosinusul phi, rămâne să îl înmulțim cu puterea totală S, a cărei metodă de calcul este descrisă în paragraful anterior. Aceasta va fi puterea activă, componenta activă a energiei consumate de rețea.

Cum se calculează puterea reactivă

Pentru a găsi puterea reactivă, este suficient să folosiți corolarul teoremei lui Pitagora, stabilirea triunghiului de putere sau pur și simplu să înmulțiți puterea totală cu sinusoida.