Potenza attiva, reattiva e apparente nel circuito CA

Nei circuiti CC, la potenza non è divisa in diversi componenti, come attivo e reattivo, quindi viene utilizzata una semplice espressione P = U * I. Ma con la corrente alternata, la situazione è diversa. In questo articolo vedremo quale sia la potenza attiva, reattiva e apparente di un circuito elettrico.

Definizione

Il carico su un circuito elettrico determina la quantità di corrente che lo attraversa. Se la corrente è costante, nella maggior parte dei casi un resistore di una certa resistenza può essere determinato da un carico equivalente. Quindi la potenza viene calcolata utilizzando una delle formule:

P = U * I

P = I²* R

P = U²/ R

La stessa formula viene utilizzata per determinare la potenza totale nel circuito di corrente alternata.

Il carico si divide in due tipologie principali:

• Uno attivo è un carico resistivo, come elementi riscaldanti, lampade ad incandescenza e simili.
• Reattivo: può essere induttivo (motori, bobine di avviamento, solenoidi) e capacitivo (banchi di condensatori, ecc.).

Quest'ultimo avviene solo con corrente alternata, ad esempio in un circuito di corrente sinusoidale, questo è esattamente quello che hai nelle tue prese. Qual è la differenza tra energia attiva e reattiva, spiegheremo ulteriormente in un linguaggio semplice in modo che le informazioni diventino comprensibili per gli elettricisti alle prime armi.

Il significato di carico reattivo

In un circuito elettrico con carico reattivo, la fase di corrente e la fase di tensione non coincidono nel tempo. A seconda della natura dell'apparecchiatura collegata, la tensione precede la corrente (in induttanza) o è in ritardo rispetto a essa (in capacità). I diagrammi vettoriali sono usati per descrivere le domande. Qui, la stessa direzione del vettore di tensione e corrente indica la coincidenza di fase. E se i vettori sono rappresentati con una certa angolazione, questo è l'anticipo o il ritardo della fase del vettore corrispondente (tensione o corrente). Diamo un'occhiata a ciascuno di essi.

Nell'induttanza, la tensione precede sempre la corrente. La "distanza" tra le fasi è misurata in gradi, che è chiaramente illustrata nei diagrammi vettoriali. L'angolo tra i vettori è indicato dalla lettera greca "Phi".

In un induttore idealizzato, l'angolo di fase è di 90 gradi. Ma in realtà questo è determinato dal carico totale nel circuito, ma in realtà non può fare a meno di un componente resistivo (attivo) e un componente capacitivo parassita (in questo caso).

Nel condensatore, la situazione è l'opposto: la corrente è in anticipo rispetto alla tensione, perché l'induttanza, durante la carica, consuma una grande corrente, che diminuisce man mano che viene caricata. Sebbene si dica più spesso che la tensione è in ritardo rispetto alla corrente.

Per dirla brevemente e chiaramente, questi spostamenti possono essere spiegati dalle leggi della commutazione, secondo le quali la tensione nella capacità non può cambiare istantaneamente e nell'induttanza - la corrente.

Triangolo di potenza e coseno phi

Se prendi l'intero circuito, analizza la sua composizione, le fasi di correnti e tensioni, quindi costruisci un diagramma vettoriale. Successivamente, disegna quello attivo lungo l'asse orizzontale e quello reattivo lungo quello verticale e collega le estremità di questi vettori con il vettore risultante: ottieni un triangolo di potenza.

Esprime il rapporto tra potenza attiva e reattiva e il vettore che collega le estremità dei due vettori precedenti esprimerà la potenza totale. Sembra tutto troppo secco e confuso, quindi dai un'occhiata all'immagine qui sotto:

La lettera P sta per potenza attiva, Q per potenza reattiva, S per potenza totale.

La formula per la potenza totale è:

I lettori più attenti avranno probabilmente notato la somiglianza della formula con il teorema di Pitagora.

Unità:

• P - W, kW (watt);
• Q - var, kvar (volt-ampere reattivi);
• S - VA (Volt-ampere);

Calcoli

Per calcolare la potenza totale, viene utilizzata una formula complessa. Ad esempio, per un generatore, il calcolo è:

E per il consumatore:

Ma applicheremo le conoscenze nella pratica e scopriremo come calcolare il consumo di energia. Come sapete noi, consumatori ordinari, paghiamo solo il consumo della componente attiva dell'energia elettrica:

P = S * cosФ

Qui vediamo il nuovo valore di cosF. Questo è il fattore di potenza, dove è l'angolo tra i componenti attivi e totali del triangolo. Quindi:

cosФ = P / S

A sua volta, la potenza reattiva è calcolata dalla formula:

Q = U * I * sinФ

Per consolidare le informazioni, guarda la video lezione:

Tutto quanto sopra è vero anche per un circuito trifase, solo le formule differiranno.

Risposte alle domande più comuni

La potenza lorda, attiva e reattiva è un argomento importante nell'elettricità per qualsiasi elettricista. In conclusione, abbiamo compilato una selezione di 4 domande frequenti al riguardo.

• Che tipo di lavoro fa la potenza reattiva?

Risposta: non esegue un lavoro utile, ma il carico sulla linea è la piena potenza, anche tenendo conto del componente reattivo. Pertanto, al fine di ridurre il carico complessivo, lottano con esso o, parlando in una lingua competente, compensano.

• Come viene compensato?

- A tale scopo vengono utilizzati impianti di compensazione dei reagenti. Questi possono essere banchi di condensatori o compensatori sincroni (motori sincroni). Abbiamo esaminato questo problema in modo più dettagliato nell'articolo: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html

• Da quali consumatori proviene il reagente?

- Questi sono, prima di tutto, i motori elettrici: il tipo più numeroso di apparecchiature elettriche nelle imprese.

• Qual è il danno di un elevato consumo di energia reattiva?

- Oltre al carico sulle linee elettriche, va tenuto presente che le imprese pagano per la piena capacità e gli individui - solo per la capacità attiva. Questo porta ad un aumento della quantità di bollette elettriche.

Il video fornisce una semplice spiegazione dei concetti di potenza reattiva, attiva e apparente:

Qui è dove concludiamo la nostra considerazione su questo problema. Speriamo che ora ti sia diventato chiaro cosa sia il potere attivo, reattivo e apparente, quali sono le differenze tra loro e come viene determinato ciascun valore.

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