Moc elektryczna w AC | Moce

Posted on by

Moc elektryczna jest to iloczyn natężenia prądu przepływającego oraz napięcia występującego na zaciskach. Dla obwodów prądu stałego DC oblicza się za pomocą wzoru: P=U*I [W] W obowdach prądu zmiennego moc elektryczna to pojęcie, w skład którego wchodzą: moc czynna, moc bierna i moc pozorna, tworzące tak zwarny Trójkąt Mocy, o czym w dalszej części artykułu.

Natomiast w obwodach prądu zmiennego moc chwilową p(t) wyraża się przez iloczyn chwilowych wartości: napięcia u(t) i natężenia prądu i(t) .
W rzeczywistości jednak interesować nas będzie wartość średnia mocy elektrycznej.

W obwodach prądu przemiennego mamy do czynienia z poniższymi typami mocy, które występują w zależności od tego jakich elementów użyto do konstrukcji obwodu.

Przy założeniu, że odbiornik ma impedancję Z=R+jX przedstawioną jako połączenie szeregowe rezystancji i reaktancji, wtedy można zdefiniować następujące moce wydzielane na różnych oporach (tj. rezystancji, reaktancji, impedancji).

Czym jest moc czynna?

Moc czynnajest całkowicie przetwarzana jest na użyteczną pracę lub ciepło. Jest odpowiednikiem mocy, która występuje w obwodach DC. Wydziela się na rezystancji. Dla przebiegów sinusoidalnych moc czynną definiuje następujący wzór:

P=I*U*cos\varphi=I*U_R=I^2*R

przy czym U, I - wartości skuteczne, a \varphi=\varphi_u-\varphi_i - przesunięcie fazowe. Jednostką jest wat [W] .

Czym jest moc bierna?

Moc biernajest wydzielana na reaktancji. Nie jest zamieniana na użyteczną pracę, zatem odbiornik jej nie wykorzystuje. Opisuje ona pulsowanie energii elektrycznej, czyli jest skutkiem gromadzenia i oddawania energii przez odbiornik.

Q=I*U*sin\varphi=I*U_X=I^{2}*X

Jednostką mocy biernej jest war [Var] .

Czym jest moc pozorna?

Moc pozornajest wydzielana na całym obciążeniu o danej impedancji Z .

S=U*I

Jednostką mocy pozornej jest woltoamper [VA] .

impedancja - lz

Moc elektryczna – współczynnik

Jak wyżej zostało zdefiniowane – w obwodzie zmiennoprądowym występują trzy rodzaje mocy, więc mamy do czynienia z sytuacją, w której ze źródła pobierana jest moc pozorna S , natomiast odbiornik wykorzystuje tylko P .
W związku z tym wprowadzono współczynnik mocy elektrycznej, czyli miarę wykorzystania energetycznego urządzeń: (dla przebiegów sinusoidalnych)

K=\frac{P}{S} i K=cos\varphi

Istotnym wzorem jest też tzw. TRÓJKĄT MOCY,

Trójkąt mocy to nic innego jak moc pozorna, moc bierna i moc czynna oparta według wzoru Pitagorasa na trójkąt prostokątny.

S^2=P^2+Q^2

Moc elektryczna – metoda symboliczna

Moc elektryczna

gdzie: U=\frac{U_{Am}}{\sqrt{2}} , I=\frac{I_{Am}}{\sqrt{2}}

Moc czynna

Moc pozorna

Moc elektryczna – dopasowanie odbiornika do źródła

Do rozważań skorzystamy z Twierdzenia Thevenina i faktu, że rzeczywiste źródło napięcia przedstawia się jako szeregowe połączenie idealnego źródła i impedancji wewnętrznej jak poniżej:

Moc biernaChcemy dopasować impedancję Z_0 , czyli odbiornik. Chodzi o to, aby dobrać taki dwójnik o impedancji Z_0 przy której odbiornik pobiera maksymalne P .

MocOstatecznie obliczenia sprowadzają się do dwóch wzorów:

trójkąt mocy

Moc bierna

>> Więcej zadań <<

<< Spis treści            Metoda operatorowa >>