Come trovare la potenza in un circuito CA

L'alimentazione CA non è la stessa dell'alimentazione CC. Tutti sanno che la corrente continua è in grado di riscaldare un carico attivo R. E se inizi ad energizzare un circuito contenente un condensatore C con corrente continua, non appena viene caricato, questo condensatore non farà più passare corrente attraverso il circuito.

La bobina L in un circuito CC può solitamente comportarsi come un magnete, specialmente se contiene un nucleo ferromagnetico. In questo caso, il capo della bobina avente una resistenza attiva non sarà in alcun modo diverso dal resistore R collegato in serie alla bobina (e dello stesso valore nominale della resistenza ohmica del capo della bobina).

Ad ogni modo, in un circuito CC in cui il carico è costituito solo da elementi passivi, processi transitori finiscono quasi non appena inizia a nutrirsi e non si mostrano più.

Corrente alternata ed elementi reattivi

Per quanto riguarda un circuito in corrente alternata, in esso i transitori sono della massima, se non decisiva, importanza, ed ogni elemento di tale circuito capace non solo di dissipare energia sotto forma di calore o di lavoro meccanico, ma anche capace della minima l'accumulo di energia sotto forma di campo elettrico o magnetico influenzerà la corrente, provocando una sorta di risposta non lineare, dipendente non solo dall'ampiezza della tensione applicata, ma anche dalla frequenza della corrente passata.

Pertanto, con la corrente alternata, la potenza non viene solo dissipata sotto forma di calore sugli elementi attivi, ma parte dell'energia viene successivamente accumulata e quindi restituita alla fonte di alimentazione. Ciò significa che gli elementi capacitivi e induttivi resistono al passaggio della corrente alternata.

Nel circuito corrente alternata sinusoidale Il condensatore viene prima caricato per metà del periodo e durante il successivo semiperiodo si scarica, restituendo la carica alla rete, e così via per ogni semiperiodo dell'onda sinusoidale di rete. Un induttore in un circuito CA crea un campo magnetico durante il primo quarto di un periodo e durante il quarto successivo di quel campo magnetico diminuisce, l'energia sotto forma di corrente ritorna alla sorgente. Ecco come si comportano carichi puramente capacitivi e puramente induttivi.

Con un carico puramente capacitivo, la corrente anticipa la tensione di un quarto del periodo dell'onda sinusoidale di rete, cioè di 90 gradi, se vista trigonometricamente (quando la tensione nel condensatore raggiunge il massimo, la corrente che lo attraversa è zero , e quando la tensione inizia a superare lo zero, la corrente nel circuito di carico sarà massima).

Con un carico puramente induttivo, la corrente è in ritardo rispetto alla tensione di 90 gradi, ovvero è in ritardo di un quarto del periodo sinusoidale (quando la tensione applicata all'induttanza è massima, la corrente inizia solo ad aumentare). Per un carico puramente attivo, la corrente e la tensione non sono in ritardo l'una rispetto all'altra in nessun momento, ovvero sono rigorosamente in fase.

Potenza totale, reattiva e attiva, fattore di potenza

Si scopre che se il carico nel circuito in corrente alternata non è perfettamente attivo, allora in esso sono necessariamente presenti componenti reattivi: quelli con componente induttiva degli avvolgimenti di trasformatori e macchine elettriche, condensatori e altri elementi capacitivi con componente capacitiva, anche solo l'induttanza dei fili, ecc. .n.

Di conseguenza, in un circuito CA, la tensione e la corrente sono sfasate (non nella stessa fase, il che significa che i loro massimi e minimi non coincidono esattamente con il massimo - con il massimo e il minimo con il minimo esattamente) e c'è sempre un certo ritardo della corrente rispetto alla tensione di un certo angolo, che di solito è chiamato phi. E viene chiamata la grandezza del coseno phi fattore di potenza, poiché il coseno phi è in realtà il rapporto tra la potenza attiva R, irrimediabilmente consumata nel circuito del carico, e la potenza totale S che passa necessariamente attraverso il carico.

La sorgente di tensione alternata fornisce la potenza totale S al circuito di carico, una parte di questa potenza totale viene restituita alla sorgente ogni quarto del periodo (quella parte che ritorna e vaga avanti e indietro è chiamata componente reattivo Q), e parte viene consumata sotto forma di potenza attiva P - sotto forma di calore o lavoro meccanico.

Affinché un carico contenente elementi reattivi funzioni come previsto, deve essere alimentato da una fonte di energia elettrica a piena potenza.

Come calcolare la potenza apparente in un circuito CA

Per misurare la potenza totale S del carico nel circuito a corrente alternata è sufficiente moltiplicare la corrente I e la tensione U, ovvero i loro valori medi (effettivi), facilmente misurabili con un voltmetro e un amperometro a corrente alternata ( questi dispositivi mostrano esattamente il valore medio effettivo, che per una rete monofase a due fili è inferiore all'ampiezza 1.414 volte). In questo modo, saprai quanta potenza passa dalla sorgente al ricevitore. I valori medi sono presi perché in una rete convenzionale la corrente è sinusoidale e dobbiamo ottenere il valore esatto dell'energia consumata ogni secondo.

Come calcolare la potenza attiva in un circuito CA

Se il carico è di natura puramente attiva, ad esempio, è una bobina di riscaldamento in nicromo o una lampada a incandescenza, allora puoi semplicemente moltiplicare le letture dell'amperometro e del voltmetro, questo sarà il consumo di energia attiva P. Ma se il carico è di natura attivo-reattiva, quindi il calcolo dovrà conoscere il coseno phi, cioè il fattore di potenza.

Dispositivo di misurazione elettrica speciale — misuratore di fase, ti consentirà di misurare direttamente il coseno phi, ovvero ottenere il valore numerico del fattore di potenza. Conoscendo il coseno phi, resta da moltiplicarlo per la potenza totale S, il cui metodo di calcolo è descritto nel paragrafo precedente. Questa sarà la potenza attiva, la componente attiva dell'energia consumata dalla rete.

Come calcolare la potenza reattiva

Per trovare la potenza reattiva è sufficiente utilizzare il corollario del teorema di Pitagora, impostando il triangolo di potenza o semplicemente moltiplicando la potenza totale per la sinusoide.