Potência ativa, reativa e aparente no circuito CA

Nos circuitos CC, a potência não é dividida em diferentes componentes, como ativo e reativo, portanto, uma expressão simples P = U * I é usada. Mas com a corrente alternada, a situação é diferente. Neste artigo, veremos o que é a potência ativa, reativa e aparente de um circuito elétrico.

Definição

A carga em um circuito elétrico determina quanta corrente flui por ele. Se a corrente for constante, então, na maioria dos casos, um resistor de uma certa resistência pode ser determinado por uma carga equivalente. Em seguida, a potência é calculada usando uma das fórmulas:

P = U * I

P = I²* R

P = U²/ R

A mesma fórmula é usada para determinar a potência total no circuito de corrente alternada.

A carga é dividida em dois tipos principais:

• Um ativo é uma carga resistiva, como elementos de aquecimento, lâmpadas incandescentes e semelhantes.
• Reativo - pode ser indutivo (motores, bobinas de partida, solenóides) e capacitivo (bancos de capacitores, etc.).

Este último acontece apenas com corrente alternada, por exemplo, em um circuito de corrente senoidal, é exatamente o que você tem em suas tomadas. Qual é a diferença entre energia ativa e reativa, explicaremos mais a fundo em linguagem simples para que a informação seja compreensível para eletricistas iniciantes.

O significado da carga reativa

Em um circuito elétrico com carga reativa, a fase da corrente e a fase da tensão não coincidem no tempo. Dependendo da natureza do equipamento conectado, a tensão lidera a corrente (em indutância) ou fica atrás dela (em capacidade). Diagramas de vetor são usados ​​para descrever as perguntas. Aqui, a mesma direção do vetor de tensão e corrente indica a coincidência de fase. E se os vetores são representados em um determinado ângulo, então este é o avanço ou atraso da fase do vetor correspondente (tensão ou corrente). Vamos dar uma olhada em cada um deles.

Na indutância, a tensão sempre lidera a corrente. A "distância" entre as fases é medida em graus, o que é claramente ilustrado em diagramas vetoriais. O ângulo entre os vetores é denotado pela letra grega "Phi".

Em um indutor idealizado, o ângulo de fase é de 90 graus. Mas na realidade isso é determinado pela carga total no circuito, mas na realidade não pode prescindir de um componente resistivo (ativo) e um componente parasita (neste caso) capacitivo.

No capacitor, a situação é oposta - a corrente está à frente da tensão, porque a indutância ao carregar consome uma grande corrente, que diminui à medida que carrega. Embora seja mais comum dizer que a tensão está atrasada em relação à corrente.

Para colocá-lo de forma breve e clara, essas mudanças podem ser explicadas pelas leis de comutação, segundo as quais a tensão na capacitância não pode mudar instantaneamente, e na indutância - a corrente.

Triângulo de potência e cosseno phi

Se você pegar o circuito inteiro, analise sua composição, fases das correntes e tensões e, a seguir, construa um diagrama vetorial. Depois disso, desenhe o ativo ao longo do eixo horizontal e o reativo ao longo do vertical e conecte as pontas desses vetores com o vetor resultante - você obtém um triângulo de potência.

Ele expressa a razão da potência ativa e reativa, e o vetor que conecta as extremidades dos dois vetores anteriores expressará a potência total. Tudo isso parece muito seco e confuso, então dê uma olhada na imagem abaixo:

A letra P significa potência ativa, Q para potência reativa, S para potência total.

A fórmula para a potência total é:

Os leitores mais atentos provavelmente notaram a semelhança da fórmula com o teorema de Pitágoras.

Unidades:

• P - W, kW (watts);
• Q - var, kvar (volt-amperes reativos);
• S - VA (volt-amperes);

Cálculos

Para calcular a potência total, uma fórmula complexa é usada. Por exemplo, para um gerador, o cálculo é:

E para o consumidor:

Mas vamos aplicar o conhecimento na prática e descobrir como calcular o consumo de energia. Como você sabe, nós, consumidores comuns, pagamos apenas pelo consumo do componente ativo da eletricidade:

P = S * cosФ

Aqui vemos o novo valor de cosF. Este é o fator de potência, onde Φ é o ângulo entre os componentes ativo e total do triângulo. Então:

cosФ = P / S

Por sua vez, a potência reativa é calculada pela fórmula:

Q = U * I * sinФ

Para consolidar as informações, confira o vídeo palestra:

Todas as opções acima também são verdadeiras para um circuito trifásico, apenas as fórmulas serão diferentes.

Respostas para perguntas populares

A potência bruta, ativa e reativa é um tópico importante em eletricidade para qualquer eletricista. Como conclusão, compilamos uma seleção de 4 perguntas frequentes a esse respeito.

• Que tipo de trabalho a potência reativa faz?

Resposta: não realiza trabalho útil, mas a carga na linha é a potência total, inclusive levando em consideração o componente reativo. Portanto, para reduzir a carga geral, eles lutam com ela ou, falando em uma língua competente, compensam.

• Como é compensado?

- Para isso, utiliza-se equipamento de compensação de reagentes. Podem ser bancos de capacitores ou compensadores síncronos (motores síncronos). Consideramos esse problema com mais detalhes no artigo: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• De quais consumidores vem o reagente?

- São, em primeiro lugar, os motores elétricos - o tipo de equipamento elétrico mais numeroso nas empresas.

• Qual é o dano do alto consumo de energia reativa?

- Além da carga nas linhas de transmissão, deve-se ter em mente que as empresas pagam pela capacidade total, e os indivíduos - apenas pela capacidade ativa. Isso leva a um aumento no valor das contas de luz.

O vídeo fornece uma explicação simples dos conceitos de potência reativa, ativa e aparente:

É aqui que concluímos nossa consideração sobre esta questão. Esperamos que agora tenha ficado claro para você o que é potência ativa, reativa e aparente, quais são as diferenças entre elas e como cada valor é determinado.

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