Снага у АЦ круговима и реактивна снага

Snaga U Ac Krugovima I Reaktivna Snaga



Снага у круговима наизменичне струје се назива брзина којом се енергија троши од стране свих компоненти кола. Сваки електрични уређај има одређену вредност за снагу при којој може да ради ефикасно или другим речима, то је и безбедна граница снаге коју може да поднесе. Метода за израчунавање снаге у АЦ круговима је прилично другачија од оне у случају ДЦ кола, јер наизменична струја обично има реактивне компоненте.

Преглед:

Снага у АЦ круговима

Наизменична кола која имају реактивне компоненте ће имати таласне облике напона и струје ван фазе за неки угао. Ако је фазна разлика између напона и струје 90 степени, онда ће струја и производ напона имати исте позитивне и негативне вредности. Снага коју троше реактивне компоненте у АЦ круговима је скоро једнака нули, јер враћа исту снагу коју троши. Основна формула за израчунавање снаге у колу наизменичне струје је:







Тренутна снага у струјним круговима

Тренутна снага зависи од времена, а напон и струја такође зависе од времена, тако да ће основна формула за израчунавање снаге бити:





Дакле, ако су напон и струја синусоидни, онда ће једначина за напон и струју бити:





Дакле, сада стављајући вредности за струју и напон у основну формулу снаге, добијамо:



Сада поједноставите једначину и користите доњу тригонометријску формулу:

Овде је ΦВ фазни угао напона, а Φи је фазни угао струје, резултат њиховог сабирања и одузимања ће бити Φ, тако да се једначина може написати као:

Пошто тренутна снага варира континуирано у односу на синусоидни таласни облик, то може учинити прорачун прорачуна сложеним. Горња једначина се може учинити једноставнијом ако је број циклуса фиксан и коло је чисто отпорно:

У случају чисто индуктивних кола, једначина за тренутну снагу ће бити:

У случају чисто капацитивних кола, једначина за тренутну снагу ће бити:

Просечна снага у АЦ круговима

Пошто тренутна снага има константно променљиву величину, она нема практичну важност. Просечна снага остаје иста и не варира са временом, просечна вредност таласног облика снаге остаје иста. Просечна снага се дефинише као тренутна снага током једног циклуса, која се може написати као:

Овде је Т временски период осциловања, а једначина за синусни напон и струју је:

Сада ће једначина за просечну снагу постати:

Сада користећи тригонометријску формулу дату у наставку да бисте поједноставили једначину просечне снаге:

Након решавања горње интеграције добијамо следећу једначину:

Сада да би једначина изгледала као ДЦ пандан, користе се РМС вредности за струју и путовање, а ево једначине за РМС струју и напон:

Сада као дефиниција просечне снаге, просечне једначине напона и струје ће бити:

Дакле, сада ће РМС вредност за напон и струју бити:

Дакле, сада ако је фазни угао нула степени као у случају отпорника, онда ће просечна снага бити:

Сада треба узети у обзир да је просечна снага индуктора и кондензатора нула, али у случају отпорника ће бити:

У случају извора, то ће бити:

У трофазном балансираном систему, просечна снага ће бити:

Пример: Израчунавање тренутне снаге и просечне снаге кола наизменичне струје

Размотримо пасивну линеарну мрежу повезану са синусоидним извором који има следеће једначине напона и струје:

и) Пронађите тренутну снагу
Стављајући вредности напона и струје у једначину снаге, добијамо:

Сада користите следећу формулу тригонометрије да бисте поједноставили једначину:

Дакле, тренутна снага ће бити:

Сада даље решавајући проналажењем цос 55 добијамо:

ии) Проналажење просечне снаге кола.
Овде је вредност напона 120 а струја има вредност 10, даље угао за напон је 45 степени, а за струју угао је 10 степени. Дакле, сада ће просечна снага бити:

Врсте напајања у струјним круговима наизменичне струје

У АЦ круговима, врста напајања углавном зависи од природе прикљученог оптерећења, напајање може бити једнофазно или трофазно. Дакле, снага у колу наизменичне струје може се класификовати у следеће типове:

  • Ацтиве Повер
  • Реактивна снага
  • Привидна снага

Да бисте добили представу о ове три врсте моћи, испод је слика која јасно описује сваки тип:

Ацтиве Повер

Према називу, стварна снага која обавља рад се назива реална снага или активна снага. За разлику од једносмерних кола, наизменична кола увек имају неки фазни угао између напона и струје, осим у случају отпорних кола. У случају чистог отпорног кола, угао ће бити нула, а косинус нуле је једна од једначина за активну снагу:

Реактивна снага

Снага која се троши у колу наизменичне струје, али не обавља никакав рад као стварна снага, назива се реактивна снага. Ова врста снаге је обично у случају индуктора и кондензатора и у великој мери утиче на фазни угао између напона и струје.

Због стварања и смањења електричног поља кондензатора и магнетног поља индуктора, ова снага одузима снагу струјном колу. Другим речима, производи се реактанцијом реактивних компоненти кола, испод је једначина за проналажење реактивне снаге у колу наизменичне струје:

Реактивне компоненте у колу обично имају фазну разлику напона и струје од 90 степени, тако да сада ако је фазни угао између напона и струје 90 степени:

Привидна снага

Привидна снага је укупна снага кола која се састоји и од стварне и од реактивне снаге или другачије речено, то је укупна снага коју обезбеђује извор. Дакле, привидна снага се може написати као производ РМС вредности струје и напона, а једначина се може написати као:

Постоји још један начин да се запише једначина за привидну снагу, а то је збир фазара активне и реактивне снаге:

Привидна снага се обично користи за изражавање рејтинга уређаја који се користе као извори енергије, попут генератора и трансформатора.

Пример 1: Израчунавање дисипације снаге у колу

Размотримо чисто отпорно коло које има РМС вредност отпора од око 20 Охма и РМС вредност напона од око 10 Волти. Да бисте израчунали снагу расејану у колу, користите:

Како је коло отпорно, тако ће напон и струја бити у фази тако да:

Сада ставите вредности у формулу:

Снага која се троши у колу је 5 В.

Пример 2: Израчунавање снаге РЛЦ кола

Размотримо РЛЦ коло спојено на синусоидни извор напона који има индуктивну реактанцију од 3 Охма, капацитивну реактансу од 9 Охма и отпор од 7 Охма. Ако је РМС вредност струје 2 А, а ефективна вредност напона 50 Волти, онда пронађите снагу.

Просечна једначина снаге је:

Да бисте израчунали угао између напона и струје користећи следећу једначину:

Сада стављајући вредности у једначину за просечну снагу, добијамо:

Пример 3: Израчунавање стварне, реактивне и привидне снаге кола наизменичне струје

Размотримо РЛ коло повезано синусоидним напоном и има индуктор и отпорник спојене у серију. Индуктор има индуктивност од 200мХ, а отпор отпорника је 40 Охма, напон напајања је 100 волти са фреквенцијом од 50 Хз. Пронађите следеће:

и) Импеданса кола

ии) Струја у колу

иии) Фактор снаге и фазни угао

иии) Привидна снага

и) Проналажење импедансе кола

За прорачун импедансе израчунајте индуктивну реактансу индуктора и за то користите дате вредности индуктивности и фреквенције:

Сада пронађите импеданцију кола користећи:

ии) Проналажење струје у колу

Да бисте пронашли струју у колу користећи Омов закон:

иии) Фазни угао

Сада, проналажење фазног угла између напона и струје:

иии) Привидна снага

Да бисте пронашли привидну снагу, вредности стварне и реактивне снаге треба да буду познате тако да прво нађете стварну и привидну снагу:

Пошто су све вредности израчунате, троугао снаге за ово коло ће бити:

Да бисте сазнали више о троуглу снаге и фактору снаге, прочитајте овај водич .

Пример 4: Израчунавање снаге трофазног кола наизменичне струје

Замислите трофазно троструко коло које има три намотаја са линијском струјом од 17,32 А при фактору снаге 0,5. Линијски напон је 100 волти, израчунајте линијску струју и укупну снагу ако су калемови повезани у конфигурацији звезда.

и) За Делта конфигурацију

Дати линијски напон је 100 Волти, у овом случају, фазни напон ће такође бити 100 Волти, тако да можемо написати:

Међутим, струја линије и фазна струја у делта конфигурацији су различите, па користите једначину струјне линије да бисте израчунали фазну струју:

Сада можемо пронаћи фазну импеданцију кола користећи фазни напон и фазну струју:

ии) За конфигурацију звезда

Пошто је фазни напон 100 волти, струја линије у конфигурацији звезда ће бити:

У конфигурацији звезде, линијски напон и фазни напон су исти, тако да се израчунава фазни напон:

Дакле, сада ће фазна струја бити:

иии) Укупна снага у конфигурацији звезда

Сада смо израчунали линијску струју и линијски напон у конфигурацији звезде, снага се може израчунати помоћу:

Закључак

У колима наизменичне струје, снага је мера брзине којом се рад обавља, или другачије речено, то је укупна енергија која се преноси на кола у односу на време. Снага у колу наизменичне струје се даље дели на три дела, а то су стварна, реактивна и привидна снага.

Права снага је стварна снага која обавља посао, док је снага која тече између извора и реактивних компоненти кола реактивна снага и често се назива неискоришћена снага. Привидна снага је збир стварне и реактивне снаге, може се назвати и укупном снагом.

Снага у колу наизменичне струје може се мерити или као тренутна снага или као просечна снага. У капацитивним и индуктивним колима, просечна снага је нула, као у колу наизменичне струје просечна снага је скоро иста у целом колу. С друге стране, тренутна снага зависи од времена, тако да се стално мења.