AC回路の電力を見つける方法

AC 電源は DC 電源と同じではありません。直流電流が能動負荷 R を加熱する可能性があることは誰もが知っています。また、コンデンサ C を含む回路に直流電流を流し始めると、充電されるとすぐに、このコンデンサは回路にそれ以上電流を流さなくなります。

DC 回路のコイル L は、特に強磁性コアが含まれている場合、通常、磁石のように動作します。この場合、能動抵抗を有するコイルリード線は、コイルと直列に接続された抵抗器Ｒ（コイルリード線のオーム抵抗と同じ定格のもの）と何ら異なるものではない。

いずれにせよ、負荷が受動素子のみで構成される直流回路では、 一時的なプロセス 餌を与え始めるとすぐに餌は終わり、もう姿を見せなくなります。

交流および無効要素

交流回路に関しては、決定的ではないにしても、過渡現象が最も重要であり、そのような回路の要素は熱や機械的仕事の形でエネルギーを散逸するだけでなく、最小限のエネルギーを消費することもできます。電界または磁界の形でエネルギーを蓄積すると、電流に影響を及ぼし、印加電圧の振幅だけでなく、通過する電流の周波数にも依存して、一種の非線形応答を引き起こします。

したがって、交流では、電力は能動素子上で熱の形で放散されるだけでなく、エネルギーの一部が継続的に蓄積されてから電源に戻されます。これは、容量性要素と誘導性要素が交流電流の通過に抵抗することを意味します。

回路内で 正弦波交流 コンデンサはまず周期の半分で充電され、次の半周期で放電し、電荷を主電源に戻します。これが主電源正弦波の半周期ごとに繰り返されます。 AC 回路のインダクタは、周期の最初の 4 分の 1 に磁場を生成し、その磁場が次の 4 分の 1 で減少する間に、エネルギーが電流の形で電源に戻ります。これが、純粋な容量性負荷と純粋な誘導性負荷の動作です。

純粋な容量性負荷の場合、電流は電源正弦波の周期の 4 分の 1、つまり三角関数で見ると 90 度進みます (コンデンサの電圧が最大に達すると、コンデンサを流れる電流はゼロになります) 、電圧がゼロを通過し始めると、負荷回路の電流は最大になります）。

純粋な誘導性負荷の場合、電流は電圧より 90 度遅れます。つまり、正弦波周期の 4 分の 1 遅れます (インダクタンスに印加される電圧が最大になると、電流は増加し始めるだけです)。純粋にアクティブな負荷の場合、電流と電圧はどの時点でも互いに遅れません。つまり、厳密に同相です。

合計、無効電力、有効電力、力率

交流回路の負荷が完全にアクティブではない場合、無効成分が必ずその中に存在することがわかります。つまり、変圧器や電気機械の巻線の誘導成分を含むもの、コンデンサや容量成分を含むその他の容量素子、ワイヤなどのインダクタンスだけでも。n.

その結果、AC 回路では、電圧と電流の位相が異なります (同位相ではありません。つまり、最大値と最小値が最大値と正確に一致せず、最小値が最小値と正確に一致しません)。電圧からの電流には常に一定の角度だけ遅れがあり、これを通常ファイと呼びます。そして、コサインファイの大きさは次のように呼ばれます。 力率なぜなら、コサイン ファイは実際には、負荷回路で取り返しのつかないほど消費される有効電力 R と、必然的に負荷を通過する総電力 S との比であるからです。

AC 電圧源は総電力 S を負荷回路に供給します。この総電力の一部は、周期の 4 分の 1 ごとに電源に返されます (返され、前後にさまよう部分は、AC 電圧源と呼ばれます)。 リアクティブ成分 Q）、一部は有効電力 P の形、つまり熱または機械的仕事の形で消費されます。

無効要素を含む負荷が意図したとおりに動作するには、電気エネルギー源からフルパワーで電力を供給する必要があります。

AC回路の皮相電力の計算方法

交流回路の負荷の総電力 S を測定するには、電流 I と電圧 U、またはむしろそれらの平均 (実効) 値を乗算するだけで十分です。これらは交流電圧計と交流電流計で簡単に測定できます (これらのデバイスは、正確な平均の実効値を示します。これは、2 線式単相ネットワークの場合、振幅の 1.414 倍よりも小さくなります。こうすることで、ソースからレシーバーにどれだけの電力が送られているかがわかります。従来のネットワークでは電流が正弦波であり、毎秒消費されるエネルギーの正確な値を取得する必要があるため、平均値が取得されます。

AC回路の有効電力の計算方法

負荷が純粋に能動的な性質のものである場合、たとえば、ニクロム製の加熱コイルや白熱灯である場合、電流計と電圧計の測定値を単純に乗算することができ、これが有効電力消費量 P になります。負荷が能動-無効の性質を持っている場合、計算ではコサイン ファイ、つまり力率を知る必要があります。

特殊電気測定器 — 位相計を使用すると、コサイン ファイを直接測定できます。つまり、力率の数値を取得できます。コサイン ファイがわかったら、それに合計電力 S を乗算する必要があります。その計算方法は前の段落で説明されています。これは有効電力、つまりネットワークによって消費されるエネルギーの有効成分になります。

無効電力の計算方法

無効電力を求めるには、ピタゴラスの定理の当然の結果を使用して電力の三角形を設定するか、単純に総電力に正弦波を乗算するだけで十分です。