Comment trouver la puissance dans un circuit AC

L'alimentation CA n'est pas la même que l'alimentation CC. Tout le monde sait que le courant continu est capable de chauffer une charge active R. Et si vous commencez à alimenter un circuit contenant un condensateur C en courant continu, dès qu'il est chargé, ce condensateur ne fera plus passer de courant dans le circuit.

La bobine L dans un circuit à courant continu peut généralement se comporter comme un aimant, surtout si elle contient un noyau ferromagnétique. Dans ce cas, le fil de la bobine ayant une résistance active ne sera en rien différent de la résistance R connectée en série avec la bobine (et de même calibre que la résistance ohmique du fil de la bobine).

Dans les deux cas, dans un circuit à courant continu où la charge se compose uniquement d'éléments passifs, processus transitoires ils se terminent presque dès qu'elle commence à se nourrir et ne se montrent plus.

Courant alternatif et éléments réactifs

En ce qui concerne un circuit à courant alternatif, les transitoires y sont d'une importance primordiale, sinon décisive, et tout élément d'un tel circuit capable non seulement de dissiper de l'énergie sous forme de chaleur ou de travail mécanique, mais aussi capable de le moins l'accumulation d'énergie sous la forme d'un champ électrique ou magnétique affectera le courant, provoquant une sorte de réponse non linéaire, dépendant non seulement de l'amplitude de la tension appliquée, mais également de la fréquence du courant passé.

Ainsi, avec le courant alternatif, non seulement la puissance est dissipée sous forme de chaleur sur les éléments actifs, mais une partie de l'énergie est successivement accumulée puis restituée à la source de puissance. Cela signifie que les éléments capacitifs et inductifs résistent au passage du courant alternatif.

Dans le circuit courant alternatif sinusoïdal Le condensateur est d'abord chargé pendant la moitié de la période, et pendant la demi-période suivante, il se décharge, renvoyant la charge au secteur, et ainsi de suite à chaque demi-période de l'onde sinusoïdale du secteur. Une inductance dans un circuit alternatif crée un champ magnétique pendant le premier quart d'une période, et pendant le quart suivant de ce champ magnétique diminue, l'énergie sous forme de courant revient à la source. C'est ainsi que se comportent les charges purement capacitives et purement inductives.

Avec une charge purement capacitive, le courant est en avance sur la tension d'un quart de la période de l'onde sinusoïdale du secteur, c'est-à-dire de 90 degrés, si elle est vue trigonométriquement (lorsque la tension dans le condensateur atteint un maximum, le courant qui le traverse est nul , et lorsque la tension commence à passer à zéro, le courant dans le circuit de charge sera maximum).

Avec une charge purement inductive, le courant est en retard de 90 degrés sur la tension, c'est-à-dire qu'il est en retard d'un quart de la période sinusoïdale (lorsque la tension appliquée à l'inductance est maximale, le courant ne fait que commencer à augmenter). Pour une charge purement active, le courant et la tension ne sont à aucun moment en retard l'un sur l'autre, c'est-à-dire qu'ils sont strictement en phase.

Puissance totale, réactive et active, facteur de puissance

Il s'avère que si la charge dans le circuit de courant alternatif n'est pas parfaitement active, des composants réactifs y sont nécessairement présents: ceux à composante inductive des enroulements de transformateurs et de machines électriques, condensateurs et autres éléments capacitifs à composante capacitive, même juste l'inductance des fils, etc. .n.

En conséquence, dans un circuit alternatif, la tension et le courant sont déphasés (pas dans la même phase, ce qui signifie que leurs maxima et minima ne coïncident pas avec le maximum - avec le maximum, et le minimum avec le minimum exactement) et il y a toujours un décalage entre le courant et la tension d'un certain angle, généralement appelé phi. Et la grandeur du cosinus phi est appelée facteur de puissance, puisque le cosinus phi est en fait le rapport de la puissance active R, irrémédiablement consommée dans le circuit de charge, à la puissance totale S qui traverse nécessairement la charge.

La source de tension alternative fournit la puissance totale S au circuit de charge, une partie de cette puissance totale est renvoyée tous les quarts de la période vers la source (cette partie qui revient et va et vient est appelée composant réactif Q), et une partie est consommée sous forme de puissance active P — sous forme de chaleur ou de travail mécanique.

Pour qu'une charge contenant des éléments réactifs fonctionne comme prévu, elle doit être alimentée par une source d'énergie électrique à pleine puissance.

Comment calculer la puissance apparente dans un circuit AC

Pour mesurer la puissance totale S de la charge dans le circuit à courant alternatif, il suffit de multiplier le courant I et la tension U, ou plutôt leurs valeurs moyennes (efficaces), faciles à mesurer avec un voltmètre et un ampèremètre à courant alternatif ( ces appareils affichent exactement la valeur efficace moyenne qui, pour un réseau monophasé à deux fils, est inférieure à l'amplitude 1,414 fois). De cette façon, vous saurez combien d'énergie passe de la source au récepteur. Les valeurs moyennes sont prises car dans un réseau conventionnel le courant est sinusoïdal et nous avons besoin d'obtenir la valeur exacte de l'énergie consommée chaque seconde.

Comment calculer la puissance active dans un circuit alternatif

Si la charge est de nature purement active, par exemple, il s'agit d'un serpentin chauffant en nichrome ou d'une lampe à incandescence, vous pouvez simplement multiplier les lectures de l'ampèremètre et du voltmètre, ce sera la consommation de puissance active P. Mais si la charge a une nature active-réactive, alors le calcul devra connaître le cosinus phi, c'est-à-dire le facteur de puissance.

Appareil de mesure électrique spécial — phasemètre, vous permettra de mesurer directement le cosinus phi, c'est-à-dire d'obtenir la valeur numérique du facteur de puissance. Connaissant le cosinus phi, il reste à le multiplier par la puissance totale S dont le mode de calcul est décrit au paragraphe précédent. Ce sera la puissance active, la composante active de l'énergie consommée par le réseau.

Comment calculer la puissance réactive

Pour trouver la puissance réactive, il suffit d'utiliser le corollaire du théorème de Pythagore, de fixer le triangle de puissance ou simplement de multiplier la puissance totale par la sinusoïde.