Co je elektrická energie v střídavém obvodu?

Alternativní proudy jsou obvykle třífázové pro distribuci elektrické energie a přenos elektrické energie. Jednofázové obvody se často používají v našem domácím dodávacím systému.

Celkový výkon třífázového alternativního obvodu je roven třikrát jednofázovému výkonu.

Pokud je výkon v jedné fázi třífázového systému 'P', pak celkový výkon třífázového systému by byl 3P (pokud je třífázový systém dokonale vyvážený).

Pokud ale třífázový systém není přesně vyvážený, pak celkový výkon systému bude součtem výkonu jednotlivých fází.

Například, v třífázovém systému, pokud je výkon v fázi R PR, v fázi Y PY a v fázi B PB, pak celkový výkon systému bude

Toto je jednoduchý skalární součet, protože výkon je skalární veličina. Proto, pokud při výpočtu a analýze třífázového výkonu zvažujeme pouze jednu fázi, je to dostatečné.

Uvažme, že síť A je elektricky spojena sítí B, jak je znázorněno na následujícím obrázku:

Uvažme, že výraz pro vlnovou formu napětí v jednofázovém systému je:

Kde V je amplituda vlnové formy, ω je úhlová rychlost šíření vlny.

Nyní, uvažme, že proud systému je i(t) a tento proud má fázový rozdíl oproti napětí o úhel φ. To znamená, že vlna proudu se šíří s fázovým posunem φ vzhledem k napětí. Vlnové formy napětí a proudu lze graficky znázornit takto:

V tomto případě lze vlnovou formu proudu vyjádřit jako:

Nyní, výraz pro okamžitý výkon,

[kde Vrms a Irms jsou efektivní hodnoty vlnové formy napětí a proudu]

Nyní, nechť si vykreslíme termín P v závislosti na čase,

Je vidět z grafu, že termín P nemá žádnou zápornou hodnotu. Tedy bude mít nenulovou průměrnou hodnotu. Je sinusoidální s frekvencí dvakrát vyšší než frekvence systému. Nyní si vykresleme druhý člen rovnice výkonu, tedy Q.

Tento je čistě sinusoidální a má nulovou průměrnou hodnotu. Z těchto dvou grafů je tedy jasné, že P je komponenta výkonu v alternativním obvodu, která skutečně přepravuje energii ze sítě A do sítě B. Tento výkon je spotřebován v síti B jako elektrický výkon.

Naopak Q neproniká ze sítě A do sítě B. Spíše osciluje mezi sítí A a B. Tato je také komponenta výkonu, která ve skutečnosti přechází do a z elektromagnetických prvků sítě, jako jsou cívky a kondenzátory.

Zde P je znám jako reálná nebo aktivní část výkonu a Q je znám jako imaginární nebo reaktivní část výkonu.