Мощность в цепях переменного тока

Сопротивления в цепях переменного тока

Сопротивления в цепях переменного тока бывают активными и реактивными.

Активное сопротивление (R) – это сопротивление, расходующее электроэнергию, то есть сопротивление, в котором происходят потери электрической энергии на нагрев (положительное значение такой нагрев имеет только в электронагревательных приборах).

Реактивное сопротивление – это сопротивление катушки индуктивности (L) или конденсатора (С). Оно не расходует электроэнергию.

Емкостное сопротивление (Х_С) – это сопротивление конденсатора.

Индуктивное сопротивление (Х_L) – это сопротивление катушки.

Индуктивность (L) – это величина, характеризующая магнитное поле, созданное катушкой с током. Индуктивность катушки зависит от размеров катушки, числа витков катушки и магнитных свойств сердечника катушки.

Различают полную, активную и реактивную мощности.

Активная мощность (Р) представляет собой мощ­ность переменного тока, аналогичную мощности, развиваемой постоянным током. Она производит полезную работу; может быть преобразована с помощью электродвигателей в механическую мощ­ность, механическую энергию; измеряется в ваттах (Вт) и опреде­ляется по формуле:

P = IUcosj,

где j - угол сдвига фаз между током и напряжением.

называют коэффициентом мощности.

Полная мощность (S) - максимальная величи­на активной мощности, развиваемую переменным током, когда cosj = 1. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и вычисляется по формуле:

S = UI

Реактивная мощность (Q_L или Q_C) - характеризует собой ту энергию, которая затрачивается на создание магнит­ного поля индуктивности или электрического поля конденсатора. Она потребляется из сети, но не производит полезной работы.

Q = S×Sinj

4.4 Цепи переменного тока с активным сопротивлением

На векторной диаграмме видно, что в цепи с активным сопротивлением вектора тока и напряжения совпадают по фазе (рис. 4.3).

Действующие значения тока и напряжения определяются по закону Ома:

Рис. 4.3 Мощность в цепи с активным сопротивлением называется активной мощностью:

Р = U×I = I² ×R.

4.5 Цепи переменного тока с индуктивным сопротивлением

Рис. 4.4

j

На рис. 4.4 показана цепь с катушкой индуктивности, у которой сопротивление проводников (активное сопротивление) настолько мало, что можно считать его равным нулю (R = 0). На векторной диаграмме видно, что в цепи с катушкой индуктивности вектор напряжения опережает вектор тока на угол90^о. То есть, угол сдвига фаз между током и напряжением j= 90^о.

Сопротивление катушки – Х_L = 2πfL, Ом

Рис. 4.4

Закон Ома для цепи с индуктивностью: , отсюда U = U_L = I× Х_L

Реактивная мощность - Q_L = U_L × I, вар (вольт-ампер реактивный)