Реактивна потужність. Графік потужності
Миттєва
потужність кола з індуктивністю
характеризує швидкість перетворення
енергії джерела в енергію магнітного
поля котушки. Графік миттєвої
потужності у колі з індуктивним
елементом вказаний на рис.13.2. При
напруга
,
а струм
,
тому миттєва потужність кола
.
У кінці першій чверті періоду струм
,
але напруга
,
то миттєва потужність
.
Таким чином, на початку і у кінці
кожної чверті струм або напруга
дорівнюють нулю, а отже і миттєва
потужність дорівнює нулю. У їх проміжку
потужність то буде позитивною, то
негативною в залежності від знаку
струму і напруги. У першу чверть
періоду струм і напруга мають однаковий
знак, тому потужність позитивна і
коло споживає енергію, яка накопичується
у магнітному полі котушки. При цьому
енергія збільшується від нуля до
максимуму
без перетворення в інші види енергії.
У другу чверть періоду струм і
напруга мають різні знаки, тому
потужність негативна і це означає,
що запасена у магнітному полі енергія
повертається до джерела. Потім процес
повторюється.
Рисунок 13.2 - Графік миттєвої потужності у колі з індуктивним елементом
Миттєва потужність кола дорівнює добутку миттєвих значень струму і напруги:
Таким чином, миттєва потужність кола з індуктивністю змінюється за синусоїдою з подвійною частотою: два рази за період струму досягає позитивного максимуму і два рази - з такою ж за величиною негативного максимуму.
Середні
значення потужності та енергії у
цьому колі за період дорівнюють нулю,
тому що воно то споживає енергію,
то віддає її у тій же кількості
джерелу. Чи якщо зсув фаз
,
то середня потужність (активна
потужність) кола буде:
.
Тобто уся електромагнітна енергія
котушки йде на створення магнітного
поля, яке потрібне для роботи кіл з
магнітопроводом (трансформаторів,
електричних машин, апаратів тощо).
В колі відбуваються коливання енергії між джерелом і магнітним полем котушки. Тобто, через котушку протікає струм, який не виконує роботи і обумовлений лише коливаннями енергії, тому його називають реактивним, тобто цей струм безкорисно завантажує ЛЕП та генератор, що приводе до неповного використання встановленої потужності генератора і збільшенню втрат енергії у проводах. Так як середнє значення потужності за період дорівнює нулю, то амплітудне значення потужності у колі з індуктивністю називається реактивною потужністю котушки:
Вона характеризує швидкість обміну енергією між джерелом та колом з індуктивністю. Чим більше реактивна потужність, тим більша кількість енергії в одиницю часу передається до джерела від котушки і зворотно.
Завдання. Скласти конспект за пунктами плану.