Мощность в цепи переменного тока. Реактивная мощность. Кажущаяся мощность. Комплексная мощность.

Мощность переменного тока. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока, непрерывно изменяется. Однако, если разбить период переменного тока и напряжения на очень малые интервалы времени, то в течение их можно считать значения тока и напряжения неизменными. Энергия, выделяемая за малый интервал времени, равна произведению средних значений тока и напряжения на этот интервал: ∆w=iu∆t.

Реактивная мощность. Ед.измерения — вольт-ампер реактивный (var, вар). Это — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи синусоидального переменного тока, равна произведению среднеквадратичных значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз между ними: (если ток отстаёт от напряжения, сдвиг фаз считается положительным, если опережает — отрицательным). Реактивная мощность связана с полной мощностью и активной мощностью соотношением: .

Физический смысл реактивной мощности — это энергия, перекачиваемая от источника на реактивные элементы приёмника (индуктивности, конденсаторы, обмотки двигателей), а затем возвращаемая этими элементами обратно в источник в течение одного периода колебаний, отнесённая к этому периоду.

Необходимо отметить, что величина для значений от 0 до плюс 90° является положительной величиной. Величина для значений от 0 до −90° является отрицательной величиной. В соответствии с формулой , реактивная мощность может быть как положительной величиной (если нагрузка имеет активно-индуктивный характер), так и отрицательной (если нагрузка имеет активно-ёмкостный характер). Данное обстоятельство подчёркивает тот факт, что реактивная мощность не участвует в работе электрического тока. Когда устройство имеет положительную реактивную мощность, то принято говорить, что оно её потребляет, а когда отрицательную — то производит, но это чистая условность, связанная с тем, что большинство электропотребляющих устройств (например, асинхронные двигатели), а также чисто активная нагрузка, подключаемая через трансформатор, являются активно-индуктивными.

Комплексная мощность. Непосредственное вычисление мощности символическим методом по току и напряжению невозможно, так как мощность синусоидального тока – величина несинусоидальная. Однако для вычисления мощности по символическим изображениям напряжения и тока можно использовать искусственный прием.

Рассмотрим на комплексной плоскости векторы напряжения и тока, символические изображения которых в показательной форме соответственно равны:

причем (β-α)=φ т.е. фазовому сдвигу между напряжением и током (рис.2.28).

Умножим комплекс напряжения на сопряженный комплекс тока

Í^∗=Ie^-jα. Такое произведение называется комплексной мощностью:

Таким образом, действительная часть комплексной мощности равна активной мощности, а мнимая – реактивной.

Реактивная мощность положительна при преобладании индуктивной нагрузки и отрицательна при преобладании емкостной нагрузки.

Модуль комплексной мощности: .