Снага наизменичне струје

Преузми Word документ

У колу наизменичне струје струја и напон се мењају периодично, па се и снага наизменичне струје мења током времена. Ако су струја и напон у фази, снага се израчунава по истој формули као код једносмерне струје:

$P=U_{ef}I_{ef}$

За одређивање снаге наизменичне струје користе се ефективне вредности напона и струје.

Међутим, најчешће, напон и струја нису у фази, већ је напон фазно померен у односу на струју за угао $\varphi$ .

компонента напона $U_{ef}cos\varphi$ – у фази са струјом

компонента напона $U_{ef}sin\varphi$ – нормална на струју

Производ струје и компоненте напона која је у фази са струјом представља активну снагу:

$P_{a}=U_{ef}I_{ef} cos\varphi$

$cos\varphi$ – фактор снаге.

Активна снага – процес довођења енергије у коло, при чему се она троши у колу (врши рад).

Најповољнији случај је када је фактор снаге једнак јединици ( $\varphi =0$ , струја и напон су у фази). Фактор снаге је једнак јединици када је $L\omega =\frac{1}{C\omega }$ (редно RLC коло је у резонанцији). Пошто потрошачи електричне енергије најчешће имају индуктивну отпорност фактор снаге је мањи од јединице, односно $L\omega > \frac{1}{C\omega }$ . Ово условљава губитак електричне енергије. Зато се у мрежу наизменичне струје додају стални капацитивни потрошачи (кондензатори за поправку фактора снаге), чиме се постиже да је $cos\varphi \geqslant 0,85$ .

Производ струје и компоненте напона која је нормална на струју представља реактивну снагу:

$P_{r}=U_{ef}I_{ef} sin\varphi$

Реактивна снага се смањује смањивањем разлике у фази.

Реактивна снага

не може да се искористи;
описује размену енергије између кола и извора;

Претварање електричне енергије у топлотну одвија се само у потрошачима са активном (термогеном) отпорношћу. У калему и кондензатору, односно у елементима са индуктивном и капацитивном отпорношћу, такво претварање је занемарљиво. У овим елементим долази само до узајамне трансформације електричне енергије у магнетну, односно до претварања енергије електричног поља у енергију магнетног поља и обрнуто.

Калем и кондензатор у електричном колу наизменичне струје доводе до померања фазе између напона и струје која условљава смањење активне снаге у колу наизменичне струје.

Мерни уређаји електричне енергије наизменичне струје региструју само енергију која се трансформише у топлотну, механичку или неку другу врсту. Снага електричне енергије која неискоришћена пролази кроз потрошач враћа се натраг у извор. Та енергија бескорисно кружи у електричном колу наизменичне струје. Корисна (активна) снага наизменичне струје потиче само од струје која је у фази са напоном, а остатак снаге, односно енергије, враћа се натраг у електрични извор.

Ако је у коло укључен само калем или кондензатор, фактор снаге је $cos\varphi =0$ , па је $P_{a} =0$ , док је реактивна снага максимална $P_{r} =U_{ef}I_{ef}$ пошто је $sin\varphi =1$ . Зато се каже да су калеми и кондензатори реактивни потрошачи електричне енергије.