Определите различные мощности, присутствующие в цепи, использующей сложную мощность, и визуализируйте направление их потока.
В этом первом прикладном упражнении для подтверждения формулы средней мощности (или активной мощности), установленной в ходе курса, мы определяем мгновенную мощность, которая состоит из переменной части и постоянной части, причем постоянная часть представляет собой активную мощность (или среднюю мощность). Затем средняя мощность (или активная мощность) рассчитывается по установленной формуле Pmoy=Veff.Ieff.COS(phiV° - phiI°) и сравнивается с постоянной частью мгновенной мощности. Определение мгновенной мощности в данном упражнении проводится в порядке исключения, в противном случае для определения активной (или средней) мощности мы используем предыдущую формулу. Pmoy=37,24[Вт].
Комплексная мощность складывается из активной мощности P и реактивной мощности Q: S = (V.I*)/2 = { P + j.Q }.
P или Q могут течь либо от источника к нагрузке, либо от нагрузки к источнику, в зависимости от характера нагрузок и количества источников напряжения и тока, присутствующих в цепи.
Применив формулу S = (V.I*)/2 = { P + j.Q } к каждому элементу цепи, включая независимые или зависимые источники напряжения или тока, мы получим две силы P и Q, которые образуют комплексную мощность S. Если P или Q отрицательны, это означает, что P или Q течет в направлении, противоположном направлению тока. В этом и заключается принцип работы приемника.
1) Формула S = (V.I*)/2, приложенная к клеммам (1) и (2) резистора R, дает комплексную мощность S12 = {37.24113}, в S12 нет мнимой части, что означает, что реактивная мощность Q равна нулю: j.0 = 0[VAR]. Тогда как 37,24113 - это действительная часть, представляющая активную мощность, т.е. P=37,24113[Вт]. Резистор получает это количество активной мощности или активной энергии, поэтому для P показана соответствующая стрелка потока: P идет от источника к резистору.
P можно выразить в терминах модуля и фазы, т. е. :
S12 = {37.24113}= { 37.24113+0.j } = 37.241.фаза(0°) в [Вт].
2) Формула S = (V.I*)/2, приложенная к клеммам конденсатора (2) и (0), дает комплексную мощность S20 = 86.896.phase(-90°) = {0-86.896.j} . Мнимая часть отрицательна (-86.896.j), реактивная мощность Q отрицательна (-86.896 [VAR]). Теперь, в соответствии с конвенцией приемника, применяемой к конденсатору, принимаемая мощность должна быть положительной, в данном случае Q отрицательна, что означает, что Q не принимается конденсатором, Q подается конденсатором в цепь, Q покидает конденсатор. Следовательно, соответствующая стрелка потока для Q показана: Q вытекает из конденсатора в сторону резистора и источника. Поскольку резистор не потребляет реактивную энергию, Q должен быть поглощен другим элементом цепи, и этот элемент не может быть ничем иным, как оставшимся источником напряжения, поскольку в этой цепи всего 3 элемента.
Конденсатор не производит и не поглощает активную мощность P, что объясняет, почему его реальная часть равна нулю, P=0[W].
3) Формула S = (V.I*)/2, примененная к клеммам (1) и (0) источника напряжения, дает комплексную мощность S10 = 94.5406.фаза(-66.801°) = {37.241-86.896.j} .
Мнимая часть отрицательна (-86.896.j), но к источнику напряжения применяется условие генератора, т.е. стрелка тока и стрелка напряжения направлены в одну сторону, поэтому мощность, отдаваемая источником напряжения, должна быть исходящей и положительной, в данном случае Q=-86.89 отрицательна, что означает, что 86.89 [VAR] поступает в источник напряжения, который, следовательно, получает реактивную мощность в 86.896 [VAR ]. Откуда берется эта мощность 86,896 [VAR], очевидно, она поступает из конденсатора.
Примечание: можно представить, что параллельно к клеммам (1) и (0) источника напряжения подключена катушка индуктивности L, которая поглощает эту реактивную энергию во время полуволны «n», затем во время следующей полуволны «n+1» она отправляет эту же энергию обратно в конденсатор, и это явление повторяется снова и снова, создавая дополнительный перегрев из-за эффекта Джоуля и приводя к увеличению диаметра линий электропередач. Именно поэтому мы пытаемся погасить эту реактивную энергию, компенсируя реактивную мощность.
Действительная часть S10 положительна и представляет собой активную мощность, P=37.241[W], P положительна, поэтому это мощность, которая исходит от источника, источник поставляет эту мощность, а резистор ее поглощает. Таким образом, закон сохранения энергии подтверждается.
_____*_____
Этот учебный курс бесплатный, как и подписка. Без большого количества подписчиков этот YouTube-канал прекратит свое существование. Подпишитесь прямо сейчас.
______*_____
Информация по комментариям в разработке