Nella vita di tutti i giorni, di regola, vengono utilizzate frasi come consumo di energia o semplicemente energia elettrica. La domanda su quanta elettricità consuma un particolare dispositivo è sempre rilevante. Ma in fisica, il concetto di alimentazione CA è interpretato in modo un po' più ampio.
Contenuto
- Caratteristiche AC
- Valore attivo Potenza reale
- Caratteristica reattiva
- Piena potenza
Caratteristiche AC
La formula di potenza per una corrente che cambia nel tempo in intensità, tensione e direzione non coincide con la semplice formula per una corrente elettrica costante. Può essere utilizzato esclusivamente per calcolare il valore istantaneo di questa grandezza fisica, ma in pratica è inutile trovare la potenza di una corrente variabile. Calcolando direttamente il suo valore medio, si usa l'integrazione su un parametro come il tempo. Cioè, il valore istantaneo è integrato in un certo periodo.
Questo approccio viene utilizzato per quei circuiti elettrici in cui la tensione e la forza della corrente elettrica cambiano ciclicamente. Fondamentalmente, la potenza nei circuiti viene calcolata con le variazioni della tensione elettrica e l'intensità della corrente elettrica lungo una sinusoide.
In elettrodinamica si distinguono i concetti di potenza reattiva, attiva e totale, correlati tra loro.
Valore attivo Potenza reale
La potenza attiva P si misura in watt. Opzioni abbreviate per l'unità di misura: W (designazione russa) o W (internazionale). Il concetto stesso di questa quantità di potenza indica il valore medio degli indicatori istantanei di questa caratteristica in un periodo di tempo T (periodo). La formula generale in questo caso è la seguente:
Per i circuiti elettrici con una fase di corrente sinusoidale, la formula si presenta così:
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In questa espressione, e U sono valori efficaci di corrente e tensione. E l'angolo φ mostra quanto le fasi sono spostate tra queste quantità fisiche.
La potenza attiva indica la velocità con cui l'energia elettrica viene convertita in altri tipi: termica o elettromagnetica.
Può essere espresso sia attraverso l'intensità di corrente e la resistenza attiva del circuito r, sia attraverso la tensione e la conduttività g secondo la formula:
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In qualsiasi circuito elettrico, questo tipo di potenza è uguale alla somma dei valori sui singoli elementi. Nella versione trifase, vengono riassunti gli indicatori per ogni singola fase.
Caratteristica reattiva
La potenza reattiva Q caratterizza i carichi creati nei dispositivi elettrici da cambiamenti periodici l'energia del campo elettromagnetico in un circuito con corrente alternata, che cambia nel tempo in una sinusoidale principio.
Numericamente, è uguale alla moltiplicazione del valore efficace U (tensione), I (forza) e seno (angolo di fase):
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Misurato in volt-ampere reattivi (abbreviazione russa: var e internazionale - var).
Q reattivo fornisce una caratteristica dell'energia trasmessa dalla sorgente di potenza agli elementi reattivi e che ritorna in un intervallo di tempo numericamente pari a un periodo di oscillazione. Gli elementi reattivi includono induttori, condensatori, avvolgimenti. Questo tipo di caratteristica di potenza della corrente richiede:
- valore negativo se il carico è attivo-capacitivo;
- positivo - nel caso di natura attiva-induttiva degli elementi di carico.
È generalmente accettato che i dispositivi con Q positivo consumano energia e con Q negativo, al contrario, producono. Ma questa è una convenzione. La potenza reattiva infatti non partecipa al lavoro della corrente elettrica. I generatori sincroni che operano nelle centrali elettriche, a seconda del valore numerico della corrente di eccitazione nell'avvolgimento, possono sia generare che consumare questa caratteristica di corrente reattiva.
Questa caratteristica delle macchine elettriche sincrone viene utilizzata per regolare un certo valore della tensione di rete. Per eliminare sovraccarichi o un aumento del fattore di potenza, viene eseguita la compensazione dei componenti reattivi.
Piena potenza
La potenza totale S si presenta in unità di misura con il nome di volt-ampere e si calcola moltiplicando i valori effettivi di I nel circuito e la tensione U ai suoi capi:
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Questo tipo di caratteristica elettrica descrive in pratica i carichi che vengono di fatto imposti dall'utenza su parti della rete elettrica, fornitura di energia elettrica (cavi di vario tipo, dispositivi di trasformazione e linee per la trasmissione di energia elettrica a grandi distanza).
Questi carichi dipendono esclusivamente dalla corrente consumata e non dall'energia effettivamente utilizzata dal consumatore. Questo punto è il motivo per cui la potenza totale dei dispositivi che forniscono la trasformazione dell'energia elettrica, così come i quadri elettrici, viene misurata in volt-ampere e non in watt.
Tutti i tipi di caratteristiche di potenza della corrente alternata sono interconnessi dalle seguenti espressioni matematiche:
Queste formule consentono di effettuare calcoli per circuiti CA di qualsiasi configurazione:
- Completo, espresso attraverso attivo e reattivo.
- Attivo - attraverso l'angolo pieno e di fase.
- Reattivo - attraverso pieno e attivo.
La conoscenza di queste sfumature è importante quando si selezionano le apparecchiature e si costruiscono sistemi di alimentazione per vari oggetti. Tenendo conto dei parametri elettrici dei dispositivi è possibile fare la scelta giusta dei dispositivi elettrici e costruire uno schema di alimentazione economicamente ottimale.
