Como encontrar a potência em um circuito CA

A alimentação CA não é a mesma que a alimentação CC. Todo mundo sabe que a corrente contínua é capaz de aquecer uma carga ativa R. E se você começar a energizar um circuito contendo um capacitor C com corrente contínua, assim que ele for carregado, esse capacitor não passará mais corrente pelo circuito.

A bobina L em um circuito DC geralmente pode se comportar como um ímã, especialmente se contiver um núcleo ferromagnético. Neste caso, o condutor da bobina com uma resistência ativa não será diferente do resistor R conectado em série com a bobina (e da mesma classificação que a resistência ôhmica do condutor da bobina).

De qualquer forma, em um circuito DC onde a carga consiste apenas em elementos passivos, processos transitórios eles terminam quase assim que ela começa a se alimentar e não aparecem mais.

Corrente alternada e elementos reativos

No que diz respeito a um circuito de corrente alternada, nele os transitórios são da maior importância, se não decisiva, e qualquer elemento de tal circuito capaz não apenas de dissipar energia na forma de calor ou trabalho mecânico, mas também capaz de pelo menos acumular energia na forma de campo elétrico ou magnético afetará a corrente, causando uma espécie de resposta não linear, dependendo não apenas da amplitude da tensão aplicada, mas também da frequência da corrente passada.

Assim, com a corrente alternada, a energia não é apenas dissipada na forma de calor nos elementos ativos, mas parte da energia é acumulada sucessivamente e depois devolvida à fonte de energia. Isso significa que os elementos capacitivos e indutivos resistem à passagem de corrente alternada.

no circuito corrente alternada senoidal O capacitor é primeiro carregado por metade do período e, durante o meio período seguinte, ele descarrega, retornando a carga à rede elétrica e, assim, a cada meio período da onda senoidal da rede elétrica. Um indutor em um circuito CA cria um campo magnético durante o primeiro quarto de um período e, durante o quarto seguinte desse campo magnético diminui, a energia na forma de uma corrente retorna à fonte. É assim que as cargas puramente capacitivas e puramente indutivas se comportam.

Com uma carga puramente capacitiva, a corrente está adiantada em relação à tensão em um quarto do período da onda senoidal da rede, ou seja, em 90 graus, se vista trigonometricamente (quando a tensão no capacitor atinge um máximo, a corrente através dele é zero , e quando a tensão começa a passar de zero, a corrente no circuito de carga será máxima).

Com uma carga puramente indutiva, a corrente está atrasada em relação à tensão em 90 graus, ou seja, ela está atrasada em um quarto do período senoidal (quando a tensão aplicada à indutância é máxima, a corrente só começa a aumentar). Para uma carga puramente ativa, a corrente e a tensão não se atrasam em nenhum momento, ou seja, estão estritamente em fase.

Potência total, reativa e ativa, fator de potência

Acontece que, se a carga no circuito de corrente alternada não for perfeitamente ativa, componentes reativos necessariamente estarão presentes nela: aqueles com componente indutivo dos enrolamentos de transformadores e máquinas elétricas, capacitores e outros elementos capacitivos com componente capacitivo, mesmo apenas a indutância dos fios, etc. .n.

Como resultado, em um circuito CA, a tensão e a corrente estão fora de fase (não na mesma fase, o que significa que seus máximos e mínimos não coincidem com o máximo - com o máximo e o mínimo com o mínimo exatamente) e sempre há algum atraso da corrente em relação à tensão em um determinado ângulo, que geralmente é chamado de phi. E a magnitude do cosseno phi é chamada fator de potência, pois o cosseno phi é, na verdade, a razão entre a potência ativa R, irremediavelmente consumida no circuito de carga, e a potência total S que necessariamente passa pela carga.

A fonte de tensão CA fornece a potência total S ao circuito de carga, uma parte dessa potência total é devolvida a cada quarto do período de volta à fonte (aquela parte que retorna e vagueia para frente e para trás é chamada componente reativo Q), e parte é consumida na forma de potência ativa P — na forma de calor ou trabalho mecânico.

Para que uma carga contendo elementos reativos funcione como pretendido, ela precisa ser alimentada por uma fonte de energia elétrica em potência máxima.

Como calcular a potência aparente em um circuito CA

Para medir a potência total S da carga no circuito de corrente alternada, basta multiplicar a corrente I e a tensão U, ou melhor, seus valores médios (efetivos), fáceis de medir com um voltímetro e amperímetro de corrente alternada ( esses dispositivos mostram exatamente o valor médio efetivo, que para uma rede monofásica de dois fios é menor que a amplitude 1,414 vezes). Dessa forma, você saberá quanta energia está passando da fonte para o receptor. Os valores médios são levados porque em uma rede convencional a corrente é senoidal e precisamos obter o valor exato da energia consumida a cada segundo.

Como calcular a potência ativa em um circuito CA

Se a carga for de natureza puramente ativa, por exemplo, é uma bobina de aquecimento de nicromo ou uma lâmpada incandescente, você pode simplesmente multiplicar as leituras do amperímetro e do voltímetro, esse será o consumo de energia ativa P. Mas se a carga tem natureza ativa-reativa, então o cálculo precisará conhecer o cosseno phi, ou seja, fator de potência.

Dispositivo de medição elétrica especial - medidor de fase, permitirá medir diretamente o cosseno phi, ou seja, obter o valor numérico do fator de potência. Conhecendo o cosseno phi, resta multiplicá-lo pela potência total S, cujo método de cálculo é descrito no parágrafo anterior. Esta será a potência ativa, o componente ativo da energia consumida pela rede.

Como calcular a potência reativa

Para encontrar a potência reativa, basta usar o corolário do teorema de Pitágoras, estabelecendo o triângulo das potências ou simplesmente multiplicar a potência total pela senóide.