Реактивна потужність. Графік потужності

Миттєва потужність кола з індуктивністю характеризує швидкість перетворення енергії джерела в енергію магнітного поля котушки. Графік миттєвої потужності у колі з індуктивним елементом вказаний на рис.7.3. При напруга , а струм , тому миттєва потужність кола . У кінці першій чверті періоду струм , але напруга , то миттєва потужність . Таким чином, на початку і у кінці кожної чверті струм або напруга дорівнюють нулю, а отже і миттєва потужність дорівнює нулю. У їх проміжку потужність то буде позитивною, то негативною в залежності від знаку струму і напруги. У першу чверть періоду струм і напруга мають однаковий знак, тому потужність позитивна і коло споживає енергію, яка накопичується у магнітному полі котушки. При цьому енергія збільшується від нуля до максимуму без перетворення в інші види енергії. У другу чверть періоду струм і напруга мають різні знаки, тому потужність негативна і це означає, що запасена у магнітному полі енергія повертається до джерела. Потім процес повторюється.

Рисунок 7.3 - Графік миттєвої потужності у колі з індуктивним елементом

Миттєва потужність кола дорівнює добутку миттєвих значень струму і напруги:

Таким чином, миттєва потужність кола з індуктивністю змінюється за синусоїдою з подвійною частотою: два рази за період струму досягає позитивного максимуму і два рази - з такою ж за величиною негативного максимуму.

Середні значення потужності та енергії у цьому колі за період дорівнюють нулю, тому що воно то споживає енергію, то віддає її у тій же кількості джерелу. Чи якщо зсув фаз , то середня потужність (активна потужність) кола буде: . Тобто уся електромагнітна енергія котушки йде на створення магнітного поля, яке потрібне для роботи кіл з магнітопроводом (трансформаторів, електричних машин, апаратів тощо).

В колі відбуваються коливання енергії між джерелом і магнітним полем котушки. Тобто, через котушку протікає струм, який не виконує роботи і обумовлений лише коливаннями енергії, тому його називають реактивним, тобто цей струм безкорисно завантажує ЛЕП та генератор, що приводе до неповного використання встановленої потужності генератора і збільшенню втрат енергії у проводах. Так як середнє значення потужності за період дорівнює нулю, то амплітудне значення потужності у колі з індуктивністю називається реактивною потужністю котушки:

Вона характеризує швидкість обміну енергією між джерелом та колом з індуктивністю. Чим більше реактивна потужність, тим більша кількість енергії в одиницю часу передається до джерела від котушки і зворотно.

Коло з ємністю