потужність
Потужність визначається роботою, яку здійснюють в одну секунду (характеризує наскільки швидко відбувається робота).
Електрична потужність є витрата електричної енергії в одну секунду.
Електрична потужність - фізична величина, що характеризує швидкість передачі або перетворення електричної енергії.
Протікання струму в електричному ланцюзі супроводжується споживанням електроенергії від джерел, швидкість споживання енергії характеризується потужністю.
Роботою електричного струму називають перетворення його енергії в будь-яку іншу енергію, наприклад в теплову, світлову, механічну. Працездатність струму оцінюється по його потужності, що позначається буквою P, в міжнародній системі W.
Миттєва потужність - твір миттєвих значень напруги U і сили струму I на ділянці електричного кола.
P = U * I
У більшості випадків мова йде про якоїсь усередненої потужності, яка виходить інтегруванням (схоже на обчислення площі) миттєвої потужності протягом періоду.
Найчастіше мова йде про потужності споживаної пристроєм, а для джерел енергії вказується їх вихідна потужність - потужність яку вони можуть віддати споживачеві (навантаженні).
активна потужність
Активна потужність - середнє значення миттєвої потужності за період.
Потужність ланцюга має тільки активні опори (навантаження) називається активною потужністю.
Активна потужність характеризує швидкість незворотного перетворення електричної енергії в інші види енергії (теплову та електромагнітну-тільки ту яка не повернеться в джерело).
Активна потужність характеризує незворотний (безповоротний) витрата енергії струму.
Незворотний витрата енергії (активна потужність) може піти як на втрати (нагрів проводів та ізоляторів), так і на користь: корисний нагрів, перетворення в інші види енергії (вчинення роботи), випромінювання радіопередавача, передача в іншу ланцюг і т.п.
При однофазному синусоидальном струмі і напрузі (той струм, який ми можемо отримати вдома з електричної розетки, підключивши до неї лампу розжарювання):
P = U * I * cos # 966, де # 966 - кут зсуву фаз між струмом і напругою, cos # 966 - коефіцієнт потужності - показує яку частку повної потужності становить активна потужність.
Одиниця активної потужності - Вт (ват); міжнародне W.
У ланцюгах постійного струму значення миттєвої і середньої потужності за проміжок часу збігаються, поняття реактивної потужності відсутня. У ланцюгах змінного струму так відбувається, якщо навантаження чисто активна (електронагрівач, праска, лампа розжарювання). При такому навантаженні напруги і фаза струму збігаються і майже вся потужність передається в навантаження.
Реактивна потужність (Q)
Фізичний сенс реактивної потужності - це енергія, перекачується від джерела на реактивні елементи приймача (індуктивності, конденсатори, обмотки двигунів), а потім повертається цими елементами назад в джерело протягом одного періоду коливань, віднесена до цього періоду. Вона характеризує реактивну енергію - енергію не розходяться безповоротно, а лише тимчасово запасатися в магнітному полі. Реактивна потужність характеризує енергію, що здійснює коливання між джерелом і реактивним (індуктивним і / або ємнісним) ділянкою ланцюга без її перетворення.
Вимірюється вольт-амперами реактивними (вар або міжнародне: var).
Q = U * I * sin # 966, де # 966 - кут зсуву фаз між струмом і напругою,
Якщо навантаження індуктивна (трансформатори, електродвигуни, дроселі, електромагніти), струм відстає по фазі від напруги, якщо навантаження місткість (різні електронні пристрої - конденсатор як накопичувач енергії в імпульсному блоці живлення), то струм по фазі випереджає напругу. Оскільки струм і напруга не збігаються по фазі (реактивна навантаження), то в навантаження (споживачеві) передається тільки частина потужності (повної потужності), яка могла б бути передана в навантаження, якби зрушення фаз дорівнював нулю (активне навантаження).
Частина повної потужності, яку вдалося передати в навантаження за період змінного струму, називається активною потужністю. Вона дорівнює добутку діючих значень струму і напруги на косинус кута зсуву фаз між ними (cos # 966; ).
Потужність, яка не була передана в навантаження, а привела до втрат на нагрівання і випромінювання, називається реактивною потужністю. Вона дорівнює добутку діючих значень струму і напруги на синус кута зсуву фаз між ними (sin # 966).
Незважаючи на те, що реактивна енергія переноситься від джерела до реактивної навантаженні і назад (двічі за період, кожну чверть періоду змінюючи напрямок), реактивний струм викликає додаткові втрати енергії в активному опорі проводів, відповідно енергії від джерела береться більше, ніж повертається (втрати не повернуться назад в джерело), отже генератор (трансформатор, джерело безперебійного живлення і т.п.) слід брати більшої потужності, а дроти більшого перетину.
У радіотехніці реактивна потужність може бути корисною (наприклад коливальні контуру).
Великі підприємства генерують великі реактивні струми, які негативно позначаються на функціонуванні енергосистеми. З цієї причини, для них проводиться облік як активної, так і реактивної складової потужності. Для зменшення генерації реактивних струмів на підприємствах застосовують установки компенсації реактивної потужності.
Неактивна потужність (пасивна потужність, N) - це потужність нелінійних спотворень струму, рівна кореню квадратному з різниці квадратів повної і активної потужностей в колі змінного струму.
У ланцюзі з синусоїдальним напругою неактивна потужність дорівнює кореню квадратному із суми квадратів реактивної потужності і потужностей вищих гармонік струму.
При відсутності вищих гармонік неактивна потужність дорівнює модулю реактивної потужності.
Під потужністю гармоніки струму розуміється твір діючого значення сили струму даної гармоніки на діюче значення напруги.
Наявність нелінійних спотворень струму в ланцюзі означає порушення пропорційності між миттєвими значеннями напруги і сили струму, викликане нелинейностью навантаження, наприклад коли навантаження має імпульсний характер.
При нелінійному навантаженні збільшується здається (повна) потужність в ланцюзі за рахунок потужності нелінійних спотворень струму, яка не бере участі у скоєнні роботи.
Потужність нелінійних спотворень не є активною і включає в себе як реактивну потужність, так і потужність інших спотворень струму.
Неактивна потужність складається зі складових (наприклад потужність спотворення)
Дана фізична величина має розмірність потужності, тому в якості одиниці вимірювання неактивній потужності можна використовувати В # 8729; А (вольт-ампер) або вар (вольт-ампер реактивний).
повна потужність
Повна потужність (S) дорівнює напрузі помноженому на струм, відповідно вимірюється в Вольт-амперах (ВА, або міжнародне VA).
При лінійному навантаженні повна потужність дорівнює кореню квадратному із суми квадратів активної і реактивної потужності.
При нелінійному навантаженні (наприклад імпульсні блоки живлення без коректора коефіцієнта потужності) повна потужність дорівнює кореню квадратному із суми квадратів активної і неактивної потужності.
Практичної одиницею виміру електричної енергії є кіловат-годину (кВт * год), тобто робота чинена при незмінній потужності (1 кВт) протягом 1 години. Позасистемна одиниця вимірювання кількості виробленої або спожитої енергії, а також виконаної роботи. Використовується переважно для вимірювання споживання електроенергії в побуті і виробництві, для вимірювання вироблення електроенергії в електроенергетиці.
Лічильник в квартирі вважає активну потужність.