13. Активная, реактивная и полная мощность в цепи синусоидального тока. Баланс мощностей. Условия передачи максимальной мощности. Измерение мощности

Активная мощность представляет собой физически энергию, которая выделяется в единицу времени на участке цепи с активным сопротивлением:

Активная мощность - среднее значение мгновенной мощности за период:

Реактивная мощность – представляет собой значение энергии, которая отдается источником питания на создание переменной составляющей электрического и магнитного поля индуктивности и конденсатора.

Энергия которой обменивается генератор и приемник за период:

Q – определяется численно, как пропорциональная среднему значению мощности за ¼ периода.

Полная мощность – модуль комплексной мощности: Комплексная мощность (Š):

На панелях приборов указывается полная мощность, какую источник энергии может отдать потребителю при чисто активной нагрузке. Обычно реальный источник сигнала имеет свое собственное комплексное сопротивление и реальную нагрузку…

Х_Н

R_Н

Условие передачи максимальной мощности выполняется, если cos φ=1, то есть Ś=P (мощность, вырабатываемая генераторами чисто активные). Чтобы выполнялось это условие необходимо, чтобы Z_Г имело комплексно сопряженную нагрузку:

Поскольку все приборы имеют разные схемы, то в процессе изменения тока, напряжения и мощности в цепи, появиться возможность определить как активную мощность, так и главный показатель cos φ, и оценить характер (емкостной или индуктивный) нагрузки, на источник сигнала.

Действующие значения измеряют приборы электромагнитной, электродинамической, тепловых и электростатических систем.

• Среднее значение по модулю – приборы магнитоэлектрической системы с выпрямителем.

• Постоянную составляющую – приборы магнитоэлектрической системы без выпрямителя.

• Максимальное значение – амплитудные, электронные вольтметры.

• Ваттметры – электродинамические приборы:

  1. Последовательные (ток) с низким сопротивлением.

  2. Параллельные (напряжение) с высоким сопротивлением.

• А ктивная мощность - электродинамические приборы измерения.

При данном методе знак реактивной составляющей не выявляется. Если φ>0, то должен быть индуктивный характер, если меньше нуля - емкостной. Для определения знака φ, вводится дополнительная цепь с емкостью. Если при подключении емкости, ток уменьшается, то цепь нагрузочного двухполюсника носит индуктивный характер.

Если при подключении емкости, ток увеличивается и показания прибора увеличились, то нагрузка носит емкостной характер.

Баланс мощностей

В цепи синусоидального тока законы Ома и Кирхгофа выполняются не только для комплексных значений и амплитуд, но и для комплексно сопряжённых величин.

Поэтому в соответствии с законами сохранения энергии.

=0 _{Где , поэтому в цепи выполняется} - баланс активных мощностей

= - баланс реактивных мощностей

Вывод : таким образом, из приведённых выражений следует, что при составлении баланса мощностей с целью проверки расчёта цепи следует рассчитать два типа мощностей: активную и реактивную мощность. Общий вывод: таким образом, в цепи синусоидального тока существует как активное так и реактивное сопротивление, проводимости и мощности. В целом такая цепь имеет полное сопротивление(модульная величина) обладает полной мощностью, сопротивление такой цепи носит комплексный характер(вычисляется комплекс полного сопротивления), мощность также комплексная. В такой цепи режим передачи оптимальной мощности в нагрузку существует только при комплексно сопряжённом по отношению к источнику характере нагрузки. В этом случае cos =1 и мощность(полная) равно чисто активной мощности.