Мощность в цепи гармонического тока

Активная, реактивная и полная мощности, коэффициент мощности

Если все стороны треугольника сопротивлений (рис. 3.7) умножить на I² , то получим треугольник мощностей (рис. 3.11, а), который приводит к выводу, что в цепи гармонического тока появляется три вида мощностей: активная, реактивная и полная.

Из них только активная мощность, вычисляемая по формулам (для последовательной цепи):

Р = I²R = IU_R = U_R²/R=UIcosφ

имеет физический смысл, заключающийся в том, что эта мощность характеризует активные преобразования электрической энергии в другие виды: тепловую, механическую и т.п., измеряется в ваттах (Вт).

Полная мощность S= I²Z = IU = U²/Z характеризует загрузку линии, это мощность, которая циркулирует в линии, соединяющей нагрузку и сеть, загружая ее, измеряется в вольтамперах (ВА). Это проходная мощность, поэтому, используя ее, рассчитывают линии, а так же проходные элементы, в частности, трансформаторы.

Cеть

Q P

`

а б

Рис. 3.11

Реактивная мощность

Q= I²Х = IU_Х = U²_Х/Х = UIsinφ

характеризует ту долю энергии, которая содержится в электрическом поле емкостей и магнитном поле индуктивностей и постоянном обмене этой энергией между собой и сетью. Это непроизводительная мощность, которая загружает линию, элементы нагрузки, но не участвует в активных преобразованиях электромагнитной энергии в другие виды, что и показано на рис. 3.11,б.

Мощность можно отобразить в комплексной форме

и рассчитывать в комплексной форме, для чего комплексное действующее значение напряжения умножается на сопряженный комплекс действующего значения тока. Сопряженное комплексное значение тока отличается от нормального поворотом фазы на 180⁰

Несоответствие между активно преобразуемой энергией Р и мощностью, поступающей из сети S, отражает коэффициент мощности

Если Р стремится к S (соsφ→0), то такой режим очень выгоден. Однако реальный коэффициент мощности у предприятия 0,3-0,5 – индуктивный (основная силовая нагрузка – двигатели), поэтому его искусственно повышают параллельным включением статических конденсаторов, как в схеме 3.11,а, доводя его значение до 0,91-0,92.

Избирательные цепи