Электроника:Переменный ток/Коэффициент мощности/Истинная, реактивная и полная мощность

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Истинная, реактивная и полная мощность[1]

Реактивная мощность

Мы знаем, что реактивные нагрузки (такие как катушки индуктивности и конденсаторы) рассеивают нулевую мощность, но тот факт, что они понижают напряжение и потребляемый ток может создать ложное впечатление, что они всё-таки на самом деле рассеивают энергию.

Эта «фантомная мощность» называется реактивной мощностью. Её единица измерения – вольт-ампер реактивный (правильное русскоязычное краткое обозначение Вар, неправильные варианты – ВАР или ВАр), а не ватты.

Математическое обозначение реактивной мощности (к громадному сожалению, потому что похоже на обозначение электрического заряда, а также этой же буквой обозначается добротность – всё это может привести к знатной путанице) – заглавная буква Q.

Истинная мощность

Фактическая мощность, используемая или рассеиваемая в цепи, называется истинной мощностью и измеряется в ваттах (стандартно обозначается заглавной буквой P).

Полная мощность

Комбинация реактивной мощности и истинной мощности называется полной мощностью и представляет собой произведение напряжения и тока цепи без учёта фазового угла. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и обозначается заглавной буквой S.

Расчёт реактивной, истинной или полной мощности

Как правило, истинная мощность является функцией от рассеивающих элементов схемы, обычно резистивного сопротивления (R). Реактивная мощность является функцией от реактивного сопротивления цепи (X).

Полная мощность – это функция от полного сопротивления цепи (Z). Поскольку для расчёта мощности мы имеем дело со скалярными величинами, любые комплексные начальные величины, такие как напряжение, ток и импеданс, должны быть приведены к их полярными величинам, а не к алгебраической форме записи с действительной и мнимой составляющими. Например, если я вычисляю истинную мощность, исходя из силы тока и сопротивления, я должен использовать полярную величину для тока, а не только «реальную» или только «мнимую» часть тока в алгебраической записи.

Если я рассчитываю полную мощность, исходя из напряжения и импеданса, обе эти комплексные величины должны быть преобразованы в их полярные формы, используемые в скалярной арифметике.

Уравнения с использованием скалярных величин

Существует несколько уравнений мощности, связывающих три типа мощности с сопротивлением, реактивным сопротивлением и импедансом (везде используются скалярные величины):

Рис. 1. Уравнения с использованием скалярных величин.

Обратите внимание, что два первых уравнения используются для расчёта истинной и реактивной мощности.

Для расчёта полной мощности используется третье уравнение, уравнение P = IE используется только для этой цели.

Внимательно изучите следующие схемы и посмотрите, как эти три типа мощности взаимосвязаны: чисто резистивная нагрузка, чисто реактивная нагрузка и резистивно-реактивная нагрузка.

Чисто резистивная нагрузка

Рис. 2. Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто резистивной нагрузки.

Чисто реактивная нагрузка

Рис. 3. Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для чисто реактивной нагрузки.

Резистивно-реактивная нагрузка

Рис. 4. Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для резистивно-реактивной нагрузки.

Треугольник мощности

Эти три типа мощности – истинная, реактивная и полная – связаны друг с другом в тригонометрической форме. Это так называемый треугольник мощности:

Рис. 5. Треугольник (прямоугольный!) мощности, связывающий полную мощность с истинной мощностью и реактивной мощностью. Полная мощность – гипотенуза, истинная и реактивная мощности – катеты.

Используя законы тригонометрии, можно найти длину любой стороны (количество любого типа мощности), учитывая длины двух других сторон или длину одной из сторон и угол.

Итог

  • Мощность, рассеиваемая резистивной нагрузкой, называется истинной мощностью. Истинная мощность обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).
  • Мощность, просто поглощаемая и возвращаемая реактивной нагрузкой, называется реактивной мощностью. Реактивная мощность обозначается буквой Q. Единица измерения – вольт-ампер реактивный (Вар).
  • Полная мощность в цепи переменного тока, - комбинация рассеиваемой мощности и поглощённой/возвращаемой. Полная мощность обозначается буквой S и измеряется в вольт-амперах (ВА).
  • Эти три типа мощности тригонометрически связаны друг с другом. В прямоугольном треугольнике P = длина одного катета, Q = длина другого катета и S = длина гипотенузы. Противоположный угол равен фазовому углу импеданса цепи (Z).

См.также

Внешние ссылки