Cosa è la potenza in un circuito AC?

I circuiti AC sono solitamente trifase per la distribuzione elettrica e la trasmissione elettrica. I circuiti monofase sono comunemente utilizzati nel nostro sistema di fornitura domestica.

La potenza totale di un circuito trifase AC è uguale a tre volte la potenza monofase.

Quindi, se la potenza in una singola fase di un sistema trifase è 'P', allora la potenza totale del sistema trifase sarebbe 3P ( purché il sistema trifase sia perfettamente bilanciato).

Ma se il sistema trifase non è esattamente bilanciato, allora la potenza totale del sistema sarà la somma della potenza delle fasi individuali.

Supponiamo, in un sistema trifase, la potenza nella fase R sia PR, nella fase Y sia PY e nella fase B sia PB, allora la potenza totale del sistema sarebbe

Questa è una semplice somma scalare, poiché la potenza è una grandezza scalare. Questo è il motivo per cui, se consideriamo solo una singola fase durante il calcolo e l'analisi della potenza trifase, è sufficiente.

Consideriamo che la rete A sia collegata elettricamente con la rete B come mostrato nella figura sottostante:

Consideriamo l'espressione della forma d'onda della tensione di un sistema monofase:

Dove V è l'ampiezza della forma d'onda, ω è la velocità angolare di propagazione dell'onda.

Ora, consideriamo la corrente del sistema i(t) e questa corrente ha una differenza di fase dalla tensione di un angolo φ. Ciò significa che la forma d'onda della corrente si propaga con un ritardo di φ radianti rispetto alla tensione. La forma d'onda della tensione e della corrente può essere rappresentata graficamente come mostrato di seguito:

In questo caso, la forma d'onda della corrente può essere rappresentata come:

Ora, l'espressione della potenza istantanea,

[dove Vrms e Irms è il valore quadratico medio della forma d'onda di tensione e corrente]

Ora, tracciamo il termine P rispetto al tempo,

Si vede dal grafico che il termine P non ha valori negativi. Quindi, avrà un valore medio non nullo. È sinusoidale con una frequenza doppia della frequenza del sistema. Tracciamo ora il secondo termine dell'equazione della potenza, cioè Q.

Questo è puramente sinusoidale e ha un valore medio nullo. Quindi, da questi due grafici, è chiaro che P è il componente di potenza in un circuito AC che effettivamente viene trasportato dalla rete A alla rete B. Questa potenza viene consumata nella rete B come potenza elettrica.

Al contrario, Q non fluisce realmente dalla rete A alla rete B. Piuttosto, oscilla tra la rete A e B. Questo è anche un componente di potenza, che in realtà fluisce dentro e fuori gli elementi di memorizzazione di energia come induttori e condensatori della rete.

Qui, P è noto come la parte reale o attiva della potenza e Q è noto come la parte immaginaria o reattiva della potenza.

Pertanto, P è chiamata potenza reale o attiva, e Q è chiamata potenza immaginaria o reattiva. L'unità della potenza attiva è il Watt, mentre l'unità della potenza reattiva è Volt Ampere Reattivo o VAR.