2015-04-30
429
Преобразование энергии в электрической цепи. Мгновенная,
активная, реактивная и полная мощности синусоидального тока
Передача энергии w по электрической цепи (например, по линии электропередачи), рассеяние энергии, то есть переход электромагнитной энергии в тепловую, а также и другие виды преобразования энергии характеризуются интенсивностью, с которой протекает процесс, то есть тем, сколько энергии передается по линии в единицу времени, сколько энергии рассеивается в единицу времени. Интенсивность передачи или преобразования энергии называется мощностью р. Сказанному соответствует математическое определение:
 .
| (1) |
Выражение для мгновенного значения мощности в электрических цепях имеет вид:
 .
| (2) |
Приняв начальную фазу напряжения за нуль, а сдвиг фаз между напряжением и током за 
, получим:
 .
| (3) |
Итак, мгновенная мощность имеет постоянную составляющую и гармоническую составляющую, угловая частота которой в 2 раза больше угловой частоты напряжения и тока.
Когда мгновенная мощность отрицательна, а это имеет место (см. рис. 1), когда u и i разных знаков, т.е. когда направления напряжения и тока в двухполюснике противоположны, энергия возвращается из двухполюсника источнику питания.
Такой возврат энергии источнику происходит за счет того, что энергия периодически запасается в магнитных и электрических полях соответственно индуктивных и емкостных элементов, входящих в состав двухполюсника. Энергия, отдаваемая источником двухполюснику в течение времени t равна 
.
Среднее за период значение мгновенной мощности называется активной мощностью 
.
Принимая во внимание, что 
, из (3) получим:
 .
| (4) |
Активная мощность, потребляемая пассивным двухполюсником, не может быть отрицательной (иначе двухполюсник будет генерировать энергию), поэтому 
, т.е. на входе пассивного двухполюсника 
. Случай Р=0, 
теоретически возможен для двухполюсника, не имеющего активных сопротивлений, а содержащего только идеальные индуктивные и емкостные элементы.
