Что такое мощность в цепи переменного тока?
Трехфазные цепи переменного тока обычно используются для распределения электроэнергии и передачи электроэнергии. Однофазные цепи обычно используются в системах домашнего электроснабжения.
Общая мощность трехфазной цепи переменного тока равна трём мощностям однофазных цепей.
Таким образом, если мощность в одной фазе трехфазной системы составляет 'P', то общая мощность трехфазной системы будет равна 3P (при условии, что трехфазная система идеально сбалансирована).
Однако, если трехфазная система не совсем сбалансирована, то общая мощность системы будет равна сумме мощностей отдельных фаз.
Предположим, в трехфазной системе, мощность на фазе R составляет PR, на фазе Y — PY и на фазе B — PB, тогда общая мощность системы будет равна
Это простая скалярная сумма, так как мощность является скалярной величиной. Именно поэтому, если мы рассматриваем только одну фазу при расчете и анализе трехфазной мощности, этого достаточно.
Предположим, что сеть A электрически соединена с сетью B, как показано на рисунке ниже:
Предположим, что выражение для напряжения в однофазной системе имеет вид:
где V — амплитуда колебаний, ω — угловая скорость распространения волны.
Теперь, предположим, что ток системы i(t) имеет фазовое смещение относительно напряжения на угол φ. Это означает, что волновой фронт тока распространяется с запаздыванием на φ радиан относительно напряжения. Напряжение и ток могут быть представлены графически, как показано ниже:
В этом случае волновой фронт тока может быть представлен следующим образом:
Теперь, выражение для мгновенной мощности,
[где Vrms и Irms — среднеквадратические значения напряжения и тока]
Теперь, давайте построим график зависимости P от времени,
Как видно из графика, величина P не имеет отрицательных значений. Следовательно, она будет иметь ненулевое среднее значение. Она синусоидальна с частотой, вдвое превышающей частоту системы. Теперь построим второй член уравнения мощности, то есть Q.
Эта величина чисто синусоидальна и имеет нулевое среднее значение. Таким образом, из этих двух графиков видно, что P — это компонент мощности в цепи переменного тока, который фактически передается от сети A к сети B. Эта мощность потребляется в сети B как электрическая мощность.
С другой стороны, Q не действительно передается от сети A к сети B. Вместо этого он колеблется между сетями A и B. Это также компонент мощности, который фактически протекает в индуктивные и емкостные элементы хранения энергии сети.
Здесь P известен как реальная или активная часть мощности, а Q — как мнимая или реактивная часть мощности.
