Kako pronaći snagu u krugu izmjenične struje

AC napajanje nije isto što i DC napajanje. Svi znaju da je istosmjerna struja sposobna zagrijati aktivno opterećenje R. A ako počnete napajati krug koji sadrži kondenzator C istosmjernom strujom, čim se napuni, ovaj kondenzator više neće propustiti struju kroz krug.

Zavojnica L u istosmjernom krugu obično se može ponašati kao magnet, osobito ako sadrži feromagnetsku jezgru. U ovom slučaju, vod zavojnice koji ima aktivni otpor neće se ni na koji način razlikovati od otpornika R spojenog u seriju sa zavojnicom (i iste vrijednosti kao omski otpor vodiča zavojnice).

U svakom slučaju, u istosmjernom krugu gdje se opterećenje sastoji samo od pasivnih elemenata, prolazni procesi završavaju gotovo čim se počne hraniti i više se ne pokazuju.

Izmjenična struja i reaktivni elementi

Što se tiče strujnog kruga izmjenične struje, u njemu su prijelazne pojave najvažnije, ako ne i odlučujuće, a svaki element takvog strujnog kruga koji je sposoban ne samo raspršiti energiju u obliku topline ili mehaničkog rada, već je sposoban i najmanje akumuliranje energije u obliku električnog ili magnetskog polja utjecat će na struju, uzrokujući neku vrstu nelinearnog odgovora, ovisno ne samo o amplitudi primijenjenog napona, već i o frekvenciji struje koja prolazi.

Dakle, kod izmjenične struje snaga se ne rasipa samo u obliku topline na aktivnim elementima, već se dio energije sukcesivno akumulira i zatim vraća natrag u izvor struje. To znači da se kapacitivni i induktivni elementi opiru prolasku izmjenične struje.

U krugu sinusoidna izmjenična struja Kondenzator se prvo puni polovicu periode, a tijekom sljedeće polovice periode se prazni, vraćajući naboj natrag u mrežu, i tako svake polovice periode mrežnog sinusnog vala. Induktor u krugu izmjenične struje stvara magnetsko polje tijekom prve četvrtine perioda, a tijekom sljedeće četvrtine to magnetsko polje opada, energija se u obliku struje vraća natrag u izvor. Ovako se ponašaju čisto kapacitivna i čisto induktivna opterećenja.

Kod čisto kapacitivnog opterećenja, struja vodi napon za četvrtinu perioda mrežnog sinusnog vala, odnosno za 90 stupnjeva, ako se gleda trigonometrijski (kada napon u kondenzatoru dosegne maksimum, struja kroz njega je nula , a kada napon počne prijeći nulu, struja u krugu opterećenja bit će maksimalna).

Kod čisto induktivnog opterećenja, struja zaostaje za naponom za 90 stupnjeva, odnosno zaostaje za četvrtinu sinusne periode (kada je napon primijenjen na induktivitet maksimalan, struja tek počinje rasti). Za čisto aktivno opterećenje, struja i napon niti u jednom trenutku ne zaostaju jedan za drugim, odnosno strogo su u fazi.

Ukupna, jalova i djelatna snaga, faktor snage

Ispada da ako opterećenje u krugu izmjenične struje nije savršeno aktivno, tada su u njemu nužno prisutne reaktivne komponente: one s induktivnom komponentom namota transformatora i električnih strojeva, kondenzatora i drugih kapacitivnih elemenata s kapacitivnom komponentom, čak i samo induktivitet žica itd. .n.

Kao rezultat toga, u krugu izmjenične struje napon i struja su izvan faze (nisu u istoj fazi, što znači da se njihovi maksimumi i minimumi ne podudaraju s maksimumom — s maksimumom, a minimum s minimumom) i uvijek postoji zaostatak struje od napona za određeni kut, koji se obično naziva phi. A veličina kosinusa phi se zove faktor snage, budući da je kosinus phi zapravo omjer djelatne snage R, nepovratno potrošene u krugu opterećenja, prema ukupnoj snazi ​​S koja nužno prolazi kroz opterećenje.

Izvor izmjeničnog napona daje ukupnu snagu S strujnom krugu opterećenja, dio te ukupne snage vraća se svake četvrtine razdoblja natrag u izvor (taj dio koji se vraća i luta naprijed-natrag naziva se reaktivna komponenta Q), a dio se troši u obliku djelatne snage P — u obliku topline ili mehaničkog rada.

Da bi opterećenje koje sadrži reaktivne elemente radilo kako je predviđeno, potrebno ga je napajati iz izvora električne energije punom snagom.

Kako izračunati prividnu snagu u krugu izmjenične struje

Za mjerenje ukupne snage S opterećenja u krugu izmjenične struje dovoljno je pomnožiti struju I i napon U, odnosno njihove prosječne (efektivne) vrijednosti, koje je lako izmjeriti voltmetrom i ampermetrom izmjenične struje ( ovi uređaji pokazuju točno prosječnu, efektivnu vrijednost, koja je za dvožičnu jednofaznu mrežu manja od amplitude 1,414 puta). Na taj način ćete znati koliko energije ide od izvora do prijemnika. Uzete su prosječne vrijednosti jer je u konvencionalnoj mreži struja sinusoidalna i trebamo dobiti točnu vrijednost potrošene energije svake sekunde.

Kako izračunati djelatnu snagu u krugu izmjenične struje

Ako je opterećenje čisto aktivne prirode, na primjer, radi se o grijaćoj zavojnici od nikroma ili žarulji sa žarnom niti, tada možete jednostavno pomnožiti očitanja ampermetra i voltmetra, to će biti aktivna potrošnja energije P. Ali ako opterećenje ima aktivno-reaktivnu prirodu, tada će izračun morati znati kosinus phi, tj. faktor snage.

Specijalni električni mjerni uređaj — fazometar, omogućit će vam izravno mjerenje kosinusa phi, odnosno dobivanje numeričke vrijednosti faktora snage. Poznavajući kosinus phi, ostaje ga pomnožiti s ukupnom snagom S, čija je metoda izračuna opisana u prethodnom odlomku. To će biti aktivna snaga, aktivna komponenta energije koju troši mreža.

Kako izračunati jalovu snagu

Da biste pronašli jalovu snagu, dovoljno je koristiti korolar Pitagorinog teorema, postavljajući trokut snage ili jednostavno pomnožiti ukupnu snagu sa sinusoidom.