Cosa significa che la potenza reattiva viene erogata / consumata?

Il potere reale ha senso in quanto vi è un consumo effettivo, ma per quanto riguarda il potere reattivo; cosa viene consumato / consegnato? E come cambia il circuito una volta che questo accade?

Per rispondere alla domanda: la potenza reale viene consumata da un circuito. La potenza reattiva viene trasferita tra il circuito e la sorgente.

La potenza reale in W (P) è potenza utile. Qualcosa che possiamo uscire dal circuito. Calore, luce, potenza meccanica. Potenza che viene consumata in resistori o motori.

La potenza apparente in VA (S) è ciò che la sorgente inserisce in un circuito. Il pieno impatto del circuito sulla sorgente.

Quindi il fattore di potenza è una sorta di efficienza pf = P / S per un circuito. Più è vicino a 1, meglio è.

La potenza reattiva in VAR (Volt Amps Reactive) (Q) è la potenza che circola tra la sorgente e il carico. Potenza immagazzinata in condensatori o induttori. Ma è necessario Ad esempio, la potenza reattiva induttiva nei motori elettrici forma i campi magnetici per far girare il motore. Senza di esso il motore non funzionerebbe, quindi è pericoloso considerare che è sprecato, ma in qualche modo lo è.

Condensatori e induttori sono reattivi. Accumulano energia nei loro campi (elettrici e magnetici). Per 1/4 della forma d'onda in ca, la potenza viene consumata dal dispositivo reattivo quando si forma il campo. Ma la forma d'onda del quarto successivo, il campo elettrico o magnetico collassa e l'energia viene restituita alla fonte. Lo stesso per gli ultimi due trimestri, ma con polarità opposta.

Per vederlo animato, vedi Circuiti serie AC . Mostra tutti i 6 circuiti della serie (R, L, C, RL, RC e RLC). Accendi la potenza istantanea. Quando p è positivo, la fonte fornisce energia. Quando p è negativo, l'alimentazione viene inviata alla sorgente.

Per una R, si consuma energia. Per una L o una C, la corrente scorre tra la sorgente e il dispositivo. Per un RL o RC, queste due relazioni sono combinate. Il resistore consuma e il dispositivo reattivo memorizza / invia alimentazione alla sorgente.

Il vero vantaggio è quando un induttore E un condensatore sono nel circuito. La principale potenza reattiva capacitiva è opposta nella polarità al ritardo della potenza reattiva induttiva. Il condensatore fornisce energia all'induttore diminuendo la potenza reattiva che la sorgente deve fornire. La base per la correzione del fattore di potenza.

Seleziona RLC nel riferimento. Si noti che la tensione di sorgente (ipoteneusa) è formata da e . È inferiore rispetto a se formato da eV $V_S$$V_R$V R V $V_L - V_C$$V_R$$V_L$

Se il condensatore fornisce tutta la potenza dell'induttore, il carico diventa resistivo e P = S e pf = 1. Il triangolo di potenza scompare. La corrente richiesta è inferiore, il che significa che il cablaggio, la protezione del circuito può essere inferiore. All'interno del motore esiste il triangolo di potenza non corretto, con corrente aggiuntiva proveniente dal condensatore.

Il riferimento mostra i circuiti in serie, ma qualsiasi C fornirà energia a qualsiasi L nel circuito CA diminuendo la potenza apparente che la sorgente deve fornire.

Facciamo un esempio. P = motore 1kW a 0,707 pf in ritardo con sorgente 120V.

Prima della correzione del fattore di potenza: e (linea tratteggiata) come in I ritardi di 45 °. S 1 = 1,42 k V $Q_L = 1kVAR$$S_1 = 1.42kVA$$Θ_1 = 45° lagging$$V_S$$I_1 = 11.8A$

Aumenta il fattore di potenza a 0,95 in ritardo aggiungendo condensatore in parallelo con il carico.

Dopo la correzione del fattore: P e esistono ancora. Il condensatore aggiunge . Ciò riduce la fonte di energia reattiva che deve fornire, quindi la potenza reattiva netta è . e Un risparmio del 25,8% in corrente. Tutto sul triangolo di potere esiste tranne .$Q_L$$Q_C = 671VAR$$Q_T = 329VAR$$S_2 = 1.053kVA$$I_2 = 8.8A$$S_1$

Il condensatore fornisce 671VAR di potenza reattiva principale alla potenza reattiva in ritardo del motore, riducendo la potenza reattiva netta a 329VAR. Il condensatore funge da sorgente per l'induttore (bobine del motore).

Il campo elettrico del condensatore si carica. Man mano che il campo elettrico si scarica, si forma il campo magnetico delle bobine. Quando i campi magnetici collassano, il condensatore si carica. Ripetere. La potenza va avanti e indietro tra condensatore e induttore.

L'ideale è quando . Il triangolo di potere scompare. e$Q_L = Q_C$$S_2 = P = 1kVA$$I_2 = 8.33A$

Se è stata applicata un'alimentazione di tensione CA a un carico che comprendeva solo capacità o induttanza, l'angolo di fase della corrente rispetto alla tensione viene spostato di 90 gradi. Quando la tensione e la corrente vengono spostate di 90 gradi, non viene erogata potenza reale a quel carico. Ciò che viene consegnato al carico si chiama potenza reattiva.

Se il carico fosse un resistore, la corrente e la tensione sarebbero esattamente in fase (secondo la legge degli ohm) e non ci sarebbe alcuna potenza reattiva erogata - la potenza erogata sarà reale e riscalderà il resistore.

Tra questi due limiti, è possibile erogare sia la potenza reattiva che quella reale. Il coseno dell'angolo di fase della corrente rispetto alla tensione è chiamato fattore di potenza - potresti averne sentito parlare; quando la fase è zero (carico resistivo) cos (zero) è 1. Quando la fase è 90 (carico di impedenza reattiva) cos (90) è zero.

La linea diagonale (rossa) nel disegno sopra è VA cioè i volt-amp applicati al carico - fondamentalmente è la tensione RMS x la corrente RMS. VA si chiama "potenza apparente" e sarebbe uguale alla potenza reale / vera (verde) se il carico fosse totalmente resistivo.

Se il carico fosse puramente reattivo, "potenza apparente" = "potenza reattiva" (blu)

Si noti che nel diagramma sopra, l'angolo tra la potenza reale e quella reattiva è sempre di 90 gradi. A seguito di ulteriori commenti, lo schema seguente dovrebbe aiutare a chiarire alcune cose sulla potenza reattiva:

Esistono quattro scenari: carichi resistivi, induttivi, capacitivi e misti. La curva nera su tutti e quattro è "potenza", cioè . Si noti che per l'induttore e il condensatore, la potenza ha un valore medio di zero.$v\cdot i$

La potenza reattiva non viene consumata. La potenza reattiva è la conseguenza della reattanza elettrica del circuito, ciò significa la differenza di fase tra la sorgente e il carico. Tutta la potenza verrà erogata al carico attivo, ma poiché il circuito non è attivo al 100%, ci sarà una potenza reattiva necessaria per "spostare" l'energia attiva attraverso un circuito reattivo. Ciò significa che avrai bisogno di cavi più grandi per spostare tutta questa potenza (attiva + reattiva).

Prendi questa spiegazione divertente. Il potere attivo è come il denaro che spendi per il cibo che mangi. Tutto ciò va direttamente a svolgere la funzione richiesta, che è per soddisfare la tua fame. La potenza reattiva è come il denaro che spendi in una stufa, non puoi mangiarlo ma ne hai bisogno per preparare il tuo cibo. Puoi continuare a usare la stufa, non è esaurita ma non puoi ancora mangiarla.

In dispositivi come un trasformatore o un motore, è necessaria la potenza reattiva per impostare il campo magnetico utilizzato per la conversione di potenza da secondaria a primaria o la conversione di energia da elettrica a meccanica. Non puoi eseguire direttamente il lavoro con esso, ma è necessario per il lavoro da svolgere. Puoi anche pensarlo come carburante e olio in una macchina. L'olio non fa funzionare la macchina ma senza di essa il motore non può funzionare. Questa è un'analogia libera.

Il problema in un sistema elettrico è che la potenza reattiva e la potenza attiva sono prodotte dal generatore dallo stesso input di energia. (Come nella nostra analogia con la stufa e il cibo, tutto il denaro viene fuori di tasca.) Pertanto, vogliamo avere solo la minima potenza reattiva di cui il nostro sistema ha assolutamente bisogno e quindi avere tutta la fonte di energia rimanente prodotta come potenza attiva. Tuttavia, ci sono alcuni casi in cui si preferisce la potenza reattiva