Как да намерите мощността в променливотокова верига

Променливотоковото захранване не е същото като DC захранването. Всеки знае, че постоянен ток е в състояние да загрява активен товар R. И ако започнете да захранвате верига, съдържаща кондензатор С с постоянен ток, веднага след като се зареди, този кондензатор няма да премине повече ток през веригата.

Намотката L в DC верига обикновено може да се държи като магнит, особено ако съдържа феромагнитно ядро. В този случай проводникът на бобината, имащ активно съпротивление, няма да се различава по никакъв начин от резистора R, свързан последователно с бобината (и със същия рейтинг като омичното съпротивление на проводника на бобината).

По един или друг начин, в DC верига, където натоварването се състои само от пасивни елементи, преходни процеси приключват почти веднага след началото на храненето й и вече не се показват.

Променлив ток и реактивни елементи

Що се отнася до веригата с променлив ток, в нея преходните процеси са от най -важно, ако не и решаващо значение, и всеки елемент от такава верига, способен не само да разсейва енергия под формата на топлина или механична работа, но и способен при най-малкото акумулираща енергия под формата на електрическо или магнитно поле, ще повлияе на тока, предизвиквайки един вид нелинейна реакция, в зависимост не само от амплитудата на приложеното напрежение, но и от честотата на преминалия ток.

По този начин, с променлив ток, мощността не само се разсейва под формата на топлина върху активните елементи, но част от енергията се натрупва последователно и след това се връща обратно към източника на енергия. Това означава, че капацитивните и индуктивните елементи устояват на преминаването на променлив ток.

Във веригата синусоидален променлив ток Кондензаторът първо се зарежда за половината период, а през следващата половина от периода се разрежда, връщайки заряда обратно в мрежата, и така на всяка половина от периода на мрежовата синусоида. Индуктор във верига с променлив ток създава магнитно поле през първата четвърт на период, а през следващото тримесечие на това магнитно поле намалява, енергията под формата на ток се връща обратно към източника. Ето как се държат чисто капацитивните и чисто индуктивните натоварвания.

При чисто капацитивен товар токът изпреварва напрежението с една четвърт от периода на мрежовата синусоида, тоест с 90 градуса, ако се гледа тригонометрично (когато напрежението в кондензатора достигне максимум, токът през него е нула, а когато напрежението започне да преминава нула, токът в натоварващата верига ще бъде максимален).

При чисто индуктивен товар токът изостава от напрежението с 90 градуса, тоест се забавя с една четвърт от синусоидния период (когато напрежението, приложено към индуктивността е максимално, токът само започва да се увеличава). За чисто активен товар токът и напрежението един от друг във всеки момент от времето не изостават, тоест те са строго във фаза.

Пълна, реактивна и активна мощност, коефициент на мощност

Оказва се, че ако товарът в променливотоковата верига не е идеално активен, тогава в него задължително присъстват реактивни компоненти: тези с индуктивен компонент на намотките на трансформатори и електрически машини, кондензатори и други капацитивни елементи с капацитивен компонент, дори само индуктивността на проводниците и т.н.

В резултат на това във веригата на променливия ток напрежението и токът са извън фаза (не в една и съща фаза, което означава, че техните максимуми и минимуми не съвпадат с максимума — с максимума, а минимума — с минимума точно) и винаги има известно изоставане на тока от напрежението под определен ъгъл, което обикновено се нарича фи. И величината на косинус фи се нарича фактор на мощността, тъй като косинусът phi всъщност е съотношението на активната мощност R, безвъзвратно изразходвана в товарната верига, към общата мощност S, която непременно преминава през товара.

Източникът на променливо напрежение доставя общата мощност S към веригата на натоварване, част от тази обща мощност се връща на всеки тримесечие от периода обратно към източника (тази част, която се връща и скита напред -назад се нарича реактивен компонент Q), а част се консумира под формата на активна мощност P — под формата на топлина или механична работа.

За да може натоварването, съдържащо реактивни елементи, да работи по предназначение, е необходимо да се захранва от източник с електрическа енергия в размер на пълна мощност.

Как да се изчисли видимата мощност в AC верига

За да се измери общата мощност S на товара в променливотоковата верига, е достатъчно да се умножат токът I и напрежението U, или по -скоро техните средни (ефективни) стойности, които са лесни за измерване с променливотоков волтметър и амперметър (тези устройства показват точно средната, ефективна стойност, която за двупроводна еднофазна мрежа е по-малка от амплитудата 1,414 пъти). По този начин ще знаете колко енергия се подава от източника към приемника. Средните стойности се вземат, защото в конвенционална мрежа токът е синусоидален и трябва да получим точната стойност на консумираната енергия всяка секунда.

Как да се изчисли активната мощност в AC верига

Ако натоварването е от чисто активен характер, например, това е нагревателна бобина, изработена от нихром или лампа с нажежаема жичка, тогава можете просто да умножите показанията на амперметъра и волтметъра, това ще бъде активната консумация на енергия P. Но ако натоварването има активно-реактивен характер, тогава изчислението ще трябва да познава косинус фи, тоест фактор на мощността.

Специално електрическо измервателно устройство — фазомер, ще ви позволи да измервате косинус phi директно, тоест да получите числената стойност на коефициента на мощност. Познавайки косинус фи, остава да го умножим по общата мощност S, методът за изчисляване на който е описан в предишния параграф. Това ще бъде активната мощност, активният компонент на енергията, консумирана от мрежата.

Как да се изчисли реактивната мощност

За да се намери реактивна мощност, е достатъчно да се използва следствието от питагорейската теорема, като се зададе триъгълника на мощността или просто се умножи общата мощност по синусоида.