Ємнісна потужність. Графік потужності

Графік миттєвої потужності у колі з ємнісним елементом вказаний на рис.8.3. У колі з ємністю, коли струм досягає максимуму, напруга дорівнює нулю. І навпаки, при максимальній напрузі у колі струм відсутній. Тобто на початку і в кінці кожної чверті періоду струм чи напруга, а отже і миттєва потужність кола , дорівнюють нулю. У їх проміжку потужність то буде позитивною, то негативною в залежності від знаку струму і напруги. У першу і третю чверті періоду струм і напруга мають однаковий знак, тому потужність позитивна. В цей момент конденсатор заряджається і енергія, яку він споживає з мережі, накопичується в електричному полі діелектрика конденсатора. При цьому енергія електричного поля досягає максимального значення: без перетворення в інші види енергії. В другу та четверту чверті періоду струм і напруга мають різні знаки, тому потужність негативна і це означає, що конденсатор розряджається і запасена у електричному полі енергія повертається до джерела.

Рисунок 8.3 - Графік миттєвої потужності у колі з ємнісним елементом

Таким чином, у колі відбувається періодичний обмін енергією між джерелом і конденсатором.

Миттєва потужність кола дорівнює добутку миттєвих значень струму і напруги:

Таким чином, миттєва потужність кола з ємністю 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 активна потужність кола: . Тобто, ємність не виконує ніякої роботи і не споживає з мережі активної потужності. Першу чверть півперіоду елемент віддає енергію накопичену в електричному полі до мережі, а другу - накопичує енергію з мережі у електричному полі, отже уся електромагнітна енергія ємності йде на її заряд та розряд. В колі відбуваються коливання енергії між джерелом і електричним полем ємності. Тобто, через ємність протікає струм, який не виконує роботи і обумовлений лише коливаннями енергії, тому його називають реактивним.

Так як середнє значення потужності за період дорівнює нулю, то амплітудне значення потужності у колі з ємністю називається реактивною потужністю конденсатора:

Знак мінус перед величиною реактивної потужності вказує на то, що ємність віддає енергію у мережу. Вона характеризує швидкість обміну енергією між джерелом та колом з ємністю. Чим більше реактивна потужність, тим більша кількість енергії в одиницю часу передається до джерела від конденсатора і зворотно.

Повна потужність цього кола: