2020-01-15
101
В сложной электрической цепи, состоящей из разнородных элементов R, L, C, одновременно происходят следующие физические процессы:
а) необратимый процесс преобразования электрической энергии в другие виды (тепловую, механическую и др.), который называется активным;
б) обратимый процесс колебания энергии между переменным электрическим полем конденсаторов 
, магнитным полем катушек 
и источником энергии, который называется реактивным.
Процесс преобразования и процесс колебания энергии взаимно накладываются друг на друга, создавая в цепи единый сложный энергетический процесс.
Мгновенная мощность
Под мгновенной мощностью 
понимают произведение мгновенных значений напряжения 
и тока 
, то есть:
. (3.30)
Считая начальную фазу тока равной нулю (
), и, учитывая, что напряжение опережает ток на угол j:
, 
,
получим 
или
. (3.31)
Мгновенная мощность измеряется в ваттах (Вт).
Активная мощность
Среднее за период значение мгновенной мощности
(3.32)
называется активной мощностью. Она характеризует необратимое преобразование электрической энергии в другие виды (например, в тепловую в резистивном элементе). Активная мощность измеряется в ваттах (Вт).
Реактивная мощность
Вторая составляющая мгновенной мощности представляет собой мощность реактивных элементов. В среднем за период она равняется нулю. При этом, являясь положительной в течение четверти периода, что фактически означает накопление энергии в магнитном поле катушки или в электрическом поле конденсатора. А на протяжении следующей четверти - отрицательной, что характеризует обратный процесс. Таким образом, имеет место процесс колебания энергии, но необратимых преобразований нет. Мощность энергии, которая колеблется, в отличие от активной мощности называют реактивной и обозначают буквой 
. Количественно реактивную мощность характеризуют амплитудой мгновенной мощности реактивных элементов, то есть:
. (3.33)
Единицу реактивной мощности (чтобы отличить ее от активной) называют не ватт, а вольт-ампер реактивный – вар. Если цепь содержит индуктивный и емкостной элементы, то реактивная мощность
. (3.34)
Формулы для мощностей приведены в табл. 3.2.
Полная мощность
Кроме активной и реактивной мощностей цепь синусоидального тока характеризуется полной мощностью, которая обозначается буквой 
.
Полная мощность - это максимально возможная мощность при заданных напряжении 
и токе 
. Очевидно, что максимальная мощность имеет место при 
, то есть при отсутствии сдвига фаз между напряжением и током:
. (3.35)
Необходимость в введении этой мощности объясняется тем, что при конструировании электрических устройств, аппаратов, сетей и т.д. их рассчитывают на определенное номинальное напряжение 
и определенный номинальный ток 
. Их произведение 
дает максимально возможную мощность данного устройства (полная мощность 
указывается в паспорте большинства электрических устройств переменного тока). Чтобы отличить полную мощность от других мощностей, единицу её измерения называют вольт-ампер и сокращенно обозначают ВА.
