Cách tìm công suất trong mạch điện xoay chiều

Nguồn AC không giống như nguồn DC. Mọi người đều biết rằng dòng điện một chiều có khả năng làm nóng tải hoạt động R. Và nếu bạn bắt đầu cung cấp năng lượng cho mạch chứa tụ điện C bằng dòng điện một chiều, ngay sau khi được sạc, tụ điện này sẽ không cho dòng điện chạy qua mạch nữa.

Cuộn dây L trong mạch điện một chiều thường có thể hoạt động giống như nam châm, đặc biệt nếu nó chứa lõi sắt từ. Trong trường hợp này, dây dẫn cuộn dây có điện trở hoạt động sẽ không khác gì điện trở R mắc nối tiếp với cuộn dây (và có cùng định mức với điện trở ôm của dây dẫn cuộn dây).

Dù bằng cách nào, trong mạch điện một chiều nơi tải chỉ bao gồm các phần tử thụ động, quá trình nhất thời chúng gần như kết thúc ngay khi cô ấy bắt đầu bú và không còn xuất hiện nữa.

Các phần tử dòng điện và phản kháng xoay chiều

Đối với mạch điện xoay chiều, trong đó quá độ là quan trọng nhất, nếu không muốn nói là quan trọng, và bất kỳ phần tử nào của mạch như vậy không chỉ có khả năng tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt hoặc công cơ học, mà còn có khả năng ít nhất tích lũy năng lượng dưới dạng điện trường hoặc từ trường sẽ ảnh hưởng đến dòng điện, gây ra một loại phản ứng phi tuyến tính, không chỉ phụ thuộc vào biên độ của điện áp đặt vào mà còn phụ thuộc vào tần số của dòng điện chạy qua.

Như vậy, với dòng điện xoay chiều, điện năng không chỉ bị tiêu tán dưới dạng nhiệt trên các phần tử hoạt động mà một phần năng lượng được tích lũy liên tiếp rồi quay trở lại nguồn điện. Điều này có nghĩa là các phần tử điện dung và cảm ứng chống lại sự đi qua của dòng điện xoay chiều.

trong mạch dòng điện xoay chiều hình sin Đầu tiên, tụ điện được tích điện trong một nửa chu kỳ, và trong nửa chu kỳ tiếp theo, tụ điện sẽ phóng điện, trả lại điện tích cho nguồn điện, và cứ như vậy trong mỗi nửa chu kỳ của sóng hình sin nguồn điện. Một cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều tạo ra một từ trường trong một phần tư thời gian đầu tiên và trong một phần tư tiếp theo, từ trường đó giảm đi, năng lượng ở dạng dòng điện quay trở lại nguồn. Đây là cách hoạt động của tải hoàn toàn điện dung và hoàn toàn cảm ứng.

Với tải thuần điện dung, dòng điện dẫn điện áp bằng một phần tư chu kỳ của sóng hình sin chính, tức là bằng 90 độ, nếu xem theo lượng giác (khi điện áp trong tụ điện đạt cực đại, dòng điện qua nó bằng không , và khi điện áp bắt đầu vượt qua 0, dòng điện trong mạch tải sẽ lớn nhất).

Với tải thuần cảm, dòng điện trễ điện áp 90 độ, nghĩa là nó trễ một phần tư chu kỳ hình sin (khi điện áp đặt vào cuộn cảm là cực đại, dòng điện chỉ bắt đầu tăng). Đối với một tải hoàn toàn hoạt động, dòng điện và điện áp không bị trễ so với nhau tại bất kỳ thời điểm nào, nghĩa là chúng hoàn toàn cùng pha.

Tổng công suất phản kháng và tác dụng, hệ số công suất

Nó chỉ ra rằng nếu tải trong mạch điện xoay chiều không hoàn toàn hoạt động, thì các thành phần phản kháng nhất thiết phải có trong đó: các thành phần có thành phần cảm ứng của cuộn dây của máy biến áp và máy điện, tụ điện và các thành phần điện dung khác có thành phần điện dung, thậm chí chỉ là độ tự cảm của dây dẫn, v.v..n.

Kết quả là, trong một mạch điện xoay chiều, điện áp và dòng điện lệch pha (không cùng pha, nghĩa là cực đại và cực tiểu của chúng không trùng với cực đại — cực đại và cực tiểu trùng với cực tiểu) và luôn có một độ trễ nào đó của dòng điện so với điện áp theo một góc nhất định, thường được gọi là phi. Và độ lớn của cosin phi được gọi là hệ số công suất, vì cosin phi thực tế là tỷ số giữa công suất tác dụng R, được tiêu thụ không thể phục hồi trong mạch tải, trên tổng công suất S nhất thiết phải đi qua tải.

Nguồn điện áp xoay chiều cung cấp tổng công suất S cho mạch tải, một phần của tổng công suất này được trả về nguồn sau mỗi phần tư chu kỳ (phần trả về và lang thang qua lại được gọi là thành phần phản ứng Q), và một phần được tiêu thụ dưới dạng công suất tác dụng P — dưới dạng nhiệt hoặc công cơ học.

Để tải có chứa các phần tử phản kháng hoạt động như dự định, nó cần được cung cấp năng lượng bằng một nguồn năng lượng điện ở công suất tối đa.

Cách tính công suất biểu kiến ​​trong mạch điện xoay chiều

Để đo tổng công suất S của tải trong mạch điện xoay chiều, chỉ cần nhân dòng điện I và điện áp U, hay đúng hơn là giá trị trung bình (hiệu dụng) của chúng, dễ đo bằng vôn kế và ampe kế dòng điện xoay chiều ( các thiết bị này hiển thị chính xác giá trị hiệu dụng trung bình, đối với mạng một pha hai dây nhỏ hơn biên độ 1,414 lần). Bằng cách này, bạn sẽ biết lượng điện năng đi từ nguồn đến máy thu. Các giá trị trung bình được lấy vì trong một mạng thông thường, dòng điện có dạng hình sin và chúng ta cần lấy giá trị chính xác của năng lượng tiêu thụ mỗi giây.

Cách tính công suất tác dụng trong mạch điện xoay chiều

Nếu tải có tính chất hoàn toàn hoạt động, chẳng hạn, đó là cuộn dây đốt nóng làm bằng niken hoặc đèn sợi đốt, thì bạn có thể chỉ cần nhân số đọc của ampe kế và vôn kế, đây sẽ là mức tiêu thụ điện năng hoạt động P. Nhưng nếu tải có tính chất chủ động- phản kháng thì khi tính toán sẽ cần biết cosin phi, tức là hệ số công suất.

Thiết bị đo điện đặc biệt — máy đo pha, sẽ cho phép bạn đo trực tiếp cosin phi, nghĩa là lấy giá trị bằng số của hệ số công suất. Biết cosine phi, vẫn còn nhân nó với tổng công suất S, phương pháp tính toán được mô tả trong đoạn trước. Đây sẽ là công suất hoạt động, thành phần hoạt động của năng lượng mà mạng tiêu thụ.

Cách tính công suất phản kháng

Để tìm công suất phản kháng, chỉ cần sử dụng hệ quả của định lý Pythagore, thiết lập tam giác công suất hoặc chỉ cần nhân tổng công suất với hình sin.