Резистор

Рис. 6.33. Часові діаграми напруги, струму та потужності для резистора

Тут напруга й струм (див. рис. 6.33) збігаються по фазі, тому потужність завжди позитивна, тобто резистор споживає активну потужність

.

2. Котушка індуктивності.

Рис. 6.34. Часові діаграми напруги, струму та потужності для котушки індуктивності

При ідеальній індуктивності струм відстає від напруги по фазі на , тобто . Тому відповідно до (6.16) можна записати

.

Отже миттєва потужність кола з індуктивністю змінюється із подвійною частотою, тобто на протязі періоду двічі досягає додатного максимального значення і двічі такого ж по величіні досягає від’ємного максимального значення.

Ділянка 1-2: миттєва потужність додатна, енергія , що запасається в магнітному полі котушки, наростає.

Ділянка 2-3: миттєва потужність від’ємна, енергія магнітного поля убуває, повертаючись у джерело.

Таким чином, енергія, яку отримує коло з індуктивністю, за кожні півперіоду дорівнює нулю, а отже рівна нулю і середня потужність такого кола. У колі відбувається лише періодичний обмін енергією між генератором та магнітним полем кола без перетворення електричної енергії в теплову, механічну або інші види енергій.

Тому котушку індуктивності називають реактивним елементом, а його опір Х_L, на відміну від активного опору R резистора,– реактивним.

Інтенсивність обміну енергії прийнято характеризувати найбільшим значенням швидкості надходження енергії в магнітне поле котушки або електричне поле конденсатора, що називається реактивною потужністю.

Таким чином, реактивною потужністю кола з індуктивністю є найбільше значення швидкості надходження миттєвої потужності в поле котушки.

3. Конденсатор.

Аналогічний характер мають процеси й для ідеального конденсатора.Тут кут зсуву фаз . Тому з (6.16) випливає, що.

Миттєва потужність кола з ємністю

характеризує швидкість перетворення енергії джерела в енергію електричного поля, оскільки числівник останнього виразу дорівнює проросту енергії електричного поля за час.

Таким чином, у конденсаторі та котушці індуктивності активна потужність не споживається (Р= 0), тому що в них не відбувається необоротного перетворення енергії в інші види енергії. Тут також відбувається тільки циркуляція енергії: електрична енергія запасається в магнітному полі котушки або електричному полі конденсатора протягом чверті періоду, а протягом наступної чверті періоду енергія знову повертається в мережу. Подібно котушці індуктивності конденсатор теж називають реактивним елементом, а його опір – реактивним.

Реактивною потужністю кола з конденсатором є найбільше значення швидкості надходження миттєвої потужності в електричне поле конденсатора.

У загальному випадку вираз для реактивної потужності має вигляд:

(6.18)

Реактивна потужність кола є мірою величини обмінної енергії між генератором та колом.

Вона позитивна, якщо струм відстає (індуктивне навантаження – ) і негативне, якщо струм випереджає (ємнісне навантаження – ). Одиницю потужності в застосуванні до виміру реактивної потужності називають вольт-ампер реактивний (Вар).

Зокрема для котушки індуктивності маємо:

, тому що.

.

З останнього видно, що реактивна потужність для ідеальної котушки індуктивності пропорційна частоті й максимальному запасу енергії в котушці.

Аналогічно отримуємо вираз для реактивної потужності ідеального конденсатора:

З останнього видно, що реактивна потужність для ідеального конденсатора пропорційна частоті й максимальному запасу енергії в ній.

Дата добавления: 2014-10-23