Потужність постійного струму , Як ми вже знаємо, дорівнює добутку напруги на силу струму. Але при постійному струмі напрямку струму і напруги завжди збігаються. При змінному ж струмі збіг напрямків струму і напруги має місце тільки в разі відсутності в ланцюзі струму конденсаторів і котушок індуктивності .

Для цього випадку формула потужності

залишається справедливою.

На малюнку 1 представлена ​​крива зміни миттєвих значень потужності для цього випадку (напрямок струму і напруги співпадають). Звернемо увагу на ту обставину, що напрями векторів напруги та струму в цьому випадку збігаються, тобто фази струму і напруги завжди однакові.

Малюнок 1. Зрушення фаз струму і напруги. Зсуву фаз немає, потужність весь час позитивна.

При наявності в ланцюзі змінного струму конденсатора або котушки індуктивності, фази струму і напруги не збігатимуться.

Про причини цієї розбіжності читайте в моєму підручники для ємнісний ланцюга і для індуктивної ланцюга , А зараз встановимо, як буде воно впливати на величину потужності змінного струму.

Уявімо собі, що при початку обертання радіуси-вектори струму і напруги мають різні напрямки. Так як обидва вектори обертаються з однаковою швидкістю, то кут між ними буде залишатися незмінним в усі час їх обертання. На малюнку 2 зображений випадок відставання вектора струму Im від вектора напруги Um на кут в 45 °.

Малюнок 2. Зрушення фаз струму і напруги. Фази струму і напруги зсунуті на 45, потужність в деякі періоди часу ставати негативною.

Розглянемо, як будуть змінюйся при цьому струм і напруга. З побудованих синусоид струму і напруги видно, що коли напруга проходить через нуль, ток має від'ємне значення.

Потім напруга досягає своєї найбільшої величини і починає вже спадати, а струм хоча і стає позитивним, але ще не досягає найбільшої величини і продовжує зростати. Напруга змінило свій напрямок, а струм все ще тече в колишньому напрямі і т. Д. Фаза струму весь час запізнюється в порівнянні з фазою напруги. Між фазами напруги і струму існує постійний зсув, званий зрушенням фаз.

Дійсно, якщо ми подивимося на малюнок 2, то зауважимо, що синусоїда струму зрушена вправо щодо синусоїди напруги. Так як по горизонтальній осі ми відкладаємо градуси повороту, то і зрушення фаз можна вимірювати в градусах. Неважко помітити, що зрушення фаз в точності дорівнює куту між радіусами-векторами струму і напруги.

Внаслідок відставання фази струму від фази напруги його напрямок в деякі моменти не співпадатиме з напрямком напруги. У ці моменти потужність струму буде негативною, так як твір позитивної величини на негативну величину завжди буде негативним. Ця значить, що зовнішня електричний ланцюг в ці моменти стає споживачем електричної енергії, а джерелом її. Деяка кількість енергії, що надійшла в ланцюг під час частини періоду, коли потужність була позитивною, повертається джерелу енергії в ту частину періоду, коли потужність негативна.

Чим більше зрушення фаз, тим тривалішим стають частини періоду, протягом яких потужність робиться негативною, тим, отже, менше буде середня потужність струму.

При зсуві фаз в 90 ° потужність протягом однієї чверті періоду буде позитивною, а протягом іншого чверті періоду - негативною. Отже, середня потужність струму буде дорівнює нулю, і струм не буде виробляти ніякої роботи (рисунок 3).

Малюнок 3. Зрушення фаз струму і напруги. Фази струму і напруги зсунуті на 90, потужність протягом однієї чверті періоду позитивна, а в перебігу інший негативна. В середньому мощьноть дорівнює нулю.

Тепер ясно, що потужність змінного струму при наявності зсуву фаз буде менше твори ефективних значень струму і напруги, т. Е. Формули

в цьому випадку будуть невірні

СПОДОБАЛАСЯ СТАТТЯ? Щиро вітаємо з ДРУЗЬЯМИ В СОЦІАЛЬНИХ МЕРЕЖАХ!

Схожі матеріали:

Додати коментар