Мощность катушки

Из графика мгновенной мощности видно, что в тече­ние периода мощность четыре раза меняет знак; следовательно, на­правление потока энергии и в данном случае в течение периода меняется.

При положительном значе­нии мощности энергия пере­ходит от источника в прием­ник, а при отрицательном — наоборот. Нетрудно заметить, что количество энергии, по­ступившей в приемник (положительная площадь), больше возвра­щенной обратно (отрицательная площадь).

Следовательно, в цепи с активным сопротивлением и индуктив­ностью часть энергии, поступающей от генератора, необратимо пре­вращается в другой вид энергии, но некоторая часть возвращается обратно. Этот процесс повторяется в каждый период тока, поэтому в цепи наряду с непрерывным превращением электрической энер­гии в другой вид энергии (активная энергия) часть ее совершает ко­лебания между источником и приемником (реактивная энергия).

С корость необратимого процесса преобразования энергии оцени­вается средней мощностью за период, или активной мощностью Р, скорость обменного процесса характеризуется реактивной мощно­стью Q.

Активная мощность всей цепи равна активной мощности в сопро­тивлении R, а реактивная — реактивной мощности в индуктивном со­противлении X_L.

,

Коэффициент мощности — показывает, какая часть пол­ной мощности является активной, т.е. потребляемой.

Схема замещения катушки с параллельным соединением элементов

Для реальной катушки можно составить и другую расчетную схему — с параллельным соединением двух ветвей: с активной Gи индуктивной B_Lпроводимостями.

П окажем, что схемы эквивалентны, то есть при одинаковом напряжении сохраняются не­изменнымиток в неразветвленной части цепи, активная и реактивная мощности.

; ;

Проекция вектора тока I на направление напряжения называет­ся активной составляющей вектора тока и обозначается I_a.

Проекция вектора тока I на направление, перпендикулярное век­тору напряжения, называется реактивной составляющей вектора тока и обозначается I_р=

Стороны треугольника токов, выраженные в единицах тока, мож­но разделить на напряжение Uи получить подобный треугольник проводимостей, катетами которого являются активная Gииндуктивная B_Lпроводимости, а гипотенузой — величина Y= I/U,называемая полной проводимостью цепи.

;

Цепь с реальным конденсатором

П ри переменном напряжении на реальном конденсаторе кроме тока смещения имеются небольшие токи проводимости через тол­щу диэлектрика (объемный ток) и по поверхности (поверхностный ток). Токи проводимости и поляризацию диэлектрика сопровожда­ют потери энергии.

Таким образом, в реальном конденсаторе наряду с изменением энергии электрического поля (это характеризует реактивная мощ­ность Q) из-за несовершенства диэлектрика идет необратимый про­цесс преобразования электрической энергии в теплоту, скорость ко­торой выражается активной мощностью Р.Поэтому в схеме замещения реальный конденсатор должен быть представлен активным и реактивным элементами.

;

Д ля определения действующего значения общего тока методом векторного сложения построим векторную диаграмму токов.

Стороны треугольников токов, выраженные в единицах тока, разделим на напряжение U. Получим подобный треугольник прово­димостей.

Р ассуждения, аналогичные тем, которые сделаны при рассмотре­нии графика мгновенной мощности катушки, можно провести и для реального конденсатора на основе данного графика.