Мощность переменного тока
 |
|---|
В любое время периода мощность положительна, потому как в любое время и напряжение и ток либо положительны, либо отрицательны одновременно. Также говорят, что напряжение и ток совпадают по фазе, либо о нулевом сдвиге фаз между напряжением и током - это одно и тоже. Этот вопрос также рассматривается в разделе "Активное, индуктивное и реактивное сопротивления в цепи переменного тока". Точки на кривой мощности строятся перемножением напряжения и тока в выбранный момент времени.Однако, случаи нулевого сдвига фаз в цепи переменного тока практически не встречаются из-за наличия в цепях емкостных и индуктивных сопротивлений. Если сопоставить в такой цепи реально имеющуюся активную мощность с мощностью, которую мы получим простым перемножением напряжения и тока при измерении ампервольтомметром(тестером), то мощность, полученная простым перемножением по показанию приборов будет больше реальной активной мощности. Разница между полной мощностью(полученной при перемножении показаний прибора) и используемой активной возникает из-за того, что в электрической цепи всегда имеются индуктивные и емкостные сопротивления, называемые реактивными. А сдвиг фаз между напряжением и током имеет вовсе не нулевое значение. Теперь значения напряжения и тока в один и тот же момент времени могут иметь разные знаки(положительные и отрицательные), а значит и при перемножении может быть мощность отрицательного знака.
Это видно из графика на рис.2. Здесь кривая мощности построена для "отстающего" тока индуктивного характера. Конкретно этот вопрос рассмотрен в разделе "Активное, индуктивное и реактивное сопротивления в цепи переменного тока". Отрицательная мощность объясняется тем, что потребитель тока "возвращает обратно" мощность источнику. Эту мощность называют реактивной.
Реактивная мощность характеризуется обменом энергией между потребителем и источником. Внешне эта энергия не проявляется, но ухудшает полезное действие тока. Реактивная мощность возникает за счет включенных в электрическую цепь катушек индуктивности и конденсаторов.
Итак, необходимо помнить, что переменный ток характеризуется тремя видами мощности.
1) ПОЛНАЯ МОЩНОСТЬ (обозначается как S) - ее можно узнать перемножением действующего напряжения и тока. Это те значения, которые нам показывают амперметр и вольтметр. Кто упустил эту тему - загляните в раздел "Про переменный ток и напряжение". Единица полной мощности - вольт-ампер(ВА);
2)АКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ (обозначается как Р) - мощность, которая фактически преобразуется в полезную мощность. Ее-то нам и показывает наш квартирный счетчик.
Единица реактивной мощности - воль-ампер реактивный (вар).Таким образом, становится ясно, что полный ток состоит из двух составляющих - активного тока и реактивного. Казалось бы, нет ничего проще - сложи их вместе и узнаешь полный ток. Однако, полный ток не является простой суммой двух составляющих. Активный ток имеет одинаковое направление с действующим напряжением, а вот реактивный сдвиинут по фазе на 90° по отношению к активному. Графически полный ток представляют как диагональ прямоугольника, одна из сторон которого представляет собой активную часть тока, а вторая - реактивную (см. рис.3).
Полный ток, следовательно, получается как геометрическая сумма активной и реактивной составляющих. Численное значение вычисляется как гипотенуза в прямоугольном треугольнике. И если активную часть обозначить как Ia, реактивную как Iр, то получим для полного тока:
I²=I²a + I²p
Из рассмотрения треугольника видно, что реактивная составляющая тем больше, чем больше угол сдвига. Два крайних случая при фазовом угле φ, равном 0 или 90°, практически могут реализоваться толькр в приближении.
При φ = 0 отсутствует реактивная составляющая тока. Активная составляющая и действующий ток равны. Это случай, когда в цепи нет емкостных и индуктивных сопротивлений.
При сдвиге φ=90° (т.е. при чисто индуктивном или емкостном сопротивлении) вовсе нет активной составляющей тока и активной мощности.
Можно легко рассчитать активную Ia и реактивную Iр составляющие тока по действующему значению тока с помощью угла сдвига фаз φ:
cos φ = Ia/I; sin φ = Iр/I; Ia = I*cos φ; Iр = I*sin φ
Для активной мощности записываем: Pa = U*I*cos φ, т.е. чтобы получить активную мощность, необходимо полную мощность S, определяемую как произведение действующих значений U и I, умножть еще на косинус угла сдвига фаз. cos φ называют также "коэффициентом мощности".
Конкретные примеры нахождения мощности переменного тока можно встретить в разделе "Решение задач".
|
|
 |